专利摘要

基于配汽方式切换的200MW供热机组阀门管理优化方法，它涉及一种切换方法，具体涉及一种基于配汽方式切换的200MW供热机组阀门管理优化方法。本发明为了解决目前的200MW供热机组配汽优化方案没有考虑抽汽量变化导致最优阀位点发生偏离的影响，即不同抽汽量下都采用相同的配汽优化曲线，汽轮机高压缸效率不能达到最优的问题。本发明的具体步骤为：根据电厂设备实际情况，设定两种配汽方式；对供热机组进行升、降负荷实验，获得相关实验数据，对不同配汽方式下机组的高压缸效率进行计算；根据不同配汽方式下的高压缸效率曲线；根据主蒸汽相对流量大小确定相应的配汽方式；判断主蒸汽流量发生变化是否超过裕度。本发明属于汽轮机发电领域。

权利要求

1.基于配汽方式切换的200MW供热机组阀门管理优化方法，其特征在于：所述基于配汽方式切换的200MW供热机组阀门管理优化方法是通过如下步骤实现的：

步骤一、根据电厂设备实际情况，设定两种配汽方式：设定的配汽方式为对角配汽，设定原则为：第一阀门组为两对角阀门，第二阀门组为另一下缸阀门，第三阀门组为另一上缸阀门；

第一种配汽方式：第一阀门组为一号阀门(1)和三号阀门(3)，第二阀门组为二号阀门(2)，第三阀门组为四号阀门(4)；

第二种配汽方式：第一阀门组为二号阀门(2)和四号阀门(4)，第二阀门组为一号阀门(1)，第三阀门组为三号阀门(3)；

所述1号阀门(1)有13个喷嘴，2号阀门(2)喷嘴组有13个喷组，3号阀门(3)有12个喷嘴，4号阀门(4)有14个喷嘴；

利用上述的两种配汽方式下做升、降负荷试验所采集的主蒸汽温度压力、高压缸排气温度压力数据，计算得出高压缸效率曲线；

根据所得的两种配汽方式下高压缸效率曲线，得到两种配汽方式的三个切换点A、B、C，根据步骤三中的方法，将A、B、C三个交点对应的相对流量点作为配汽方式切换边界，I、II分别为第一种配汽方式与第二种配汽方式的区域；

步骤二、对供热机组进行升、降负荷实验，获得相关实验数据，对不同配汽方式下机组的高压缸效率进行计算：

高压缸效率的定义为 其中主蒸汽焓值h₀通过主蒸汽温度T₀、压力P₀查得,排气焓值h₁通过高压缸排气温度T₁、压力P₁查得，理想状态排气焓值h_1s利用通过主蒸汽温度T₀、压力P₀查得的主蒸汽熵S₀与高压缸排气温度T₁查得；

升、降负荷试验即为在确定的顺序阀开启顺序下，先进行降负荷过程：机组在四阀门全开状态下将第三阀门组关闭至全关，再将第二阀门组关闭至全关，再将第一阀门组部分关闭；在进行升负荷过程：由第一阀门组开启至全开，再将第二阀门组开启至全开，再将第三阀门组开启至全开，保持一段时间直至机组参数稳定；

步骤三、根据不同配汽方式下的高压缸效率曲线，得到配汽方式切换边界，使各个配汽方式的应用扩展到各个区域中；

步骤四、根据主蒸汽相对流量大小确定相应的配汽方式：当主蒸汽相对流量确定的点落在第一种配汽方式的区域内时，则选择第一种配汽方式；当主蒸汽相对流量确定的点落在第二中配汽方式的区域内时，则选择第二种配汽方式，主蒸汽相对流量的定义为

步骤四中，设定相对于流量裕度ΔG_c，随着由相对流量的变化，配汽方式切换规则如下：

(一)、如果相对流量G＜G_n+ΔG_c至G＞G+ΔG_c①，配汽方式不对应于当前区域，则配汽方式切换至区域内相对应的配汽方式，公式①中G表示机组DEH系统中的主蒸汽实际相对流量，G_n表示选取的第n个切换点；

(二)、如果相对流量G＞G_n-ΔG_c至G＜G-ΔG_c②，配汽方式不对应于当前区域，则配汽方式切换至区域内对应的配汽方式，公式②中G表示机组DEH系统中的主蒸汽实际相对流量，G_n表示选取的第n个切换点；

由于切换点间相对流量的值相差不大，且需要保证不会因为主蒸汽相对流量波动导致阀门组频繁动作，一般取相对流量裕度ΔG_c不超过1％-1.5％；

步骤五、判断主蒸汽流量发生变化是否超过裕度，如果超过裕度，则由主蒸汽流量确定新的配汽方式；如果不超过裕度，则保持原有的配汽方式不变。

说明书

技术领域

本发明涉及一种切换方法，具体涉及一种基于配汽方式切换的200MW供热机组阀门管理优化方法，属于汽轮机发电领域。

背景技术

汽轮机是一种以蒸汽为动力，将蒸汽的能量转化成机械功的旋转机械，广泛应用于现代大型发电系统中。为满足用户实际用电量需求，汽轮机必须经常调整其功率，以使电机功率与外界变动的负荷保持平衡。改变汽轮机功率最直接、最有效的方式就是控制其进汽量，进汽量发生变化时汽轮机的功率也会随之发生变化，即汽轮机配汽。

一般来讲，汽轮机配汽有两种方式，即单阀和多阀(多阀也可称为顺序阀)。单阀是指在汽轮机的高压缸进汽时，各个高压调节阀门同时进汽的方式，此时各高压调节阀门的指令和开度都是一样的。多阀是指在汽轮机进汽时采用单个高压调节阀门逐步进汽的方式，各个高压调节阀门的指令和开度都是不一样的，各调节阀按照一定的顺序有计划地动作从而改变汽轮机的进汽面积。由于阀门流量的非线性特性，调整阀门开启速度、开启次序、开启重叠度等，理论上来说，单阀配汽和多阀配汽方式又各自衍生出无穷多个配汽方式。实际中考虑种种限制，为了使机组运行安全、运行稳定，或效率最高，通常只有有限种配汽方式。

在机组实际运行的过程中，根据安全性、稳定性、经济性等不同需求，需要及时在这几种有限的配汽方式之间进行切换。例如，一般情况下，机组启动时采用单阀方式运行，以保证汽缸转子受热均匀、机组运行灵活性好；机组日常运行时采用多阀方式运行，以保证机组较高的效率和经济性。而多阀方式下，不同配汽方式又对应不同的效率曲线。为了使高压缸效率最高，机组运行经济性好，各种多阀配汽方式之间又需要进行切换。

综合机组运行的各种需求，可以得到机组不同功率下对应的最优的配汽方式、各个配汽方式之间的切换点，即汽轮机配汽方式切换曲线，如图3所示。

200MW供热机组在供热期间为了保持机组的提供的热负荷的稳定以及机组运行的安全性与稳定性，并且部分200MW供热机组无高压旁路系统，原则上机组保持定压运行。

机组的总负荷为机组的电负荷与供热负荷之和。一般情况下机组的电负荷基本处于稳定状态，所以出现确定热负荷即确定总负荷的现象。如果机组的抽汽量出现了变化，机组的总负荷也随抽汽量变化趋势发生变化，例如抽汽供热量增加时，机组的综合流量指令将会随着增加，高调门也会进行相应的动作以增加进入汽轮机的主蒸汽流量。

200MW供热机组的通常工作区间约为两阀点至三阀点区间范围内，在这个工作区间内，不同的配汽方式下机组高压缸效率有着较大的差别，从而影响机组整体热经济性。由于抽汽量的变化，机组的各个阀门开度也会发生变化，由顺序阀效率的特性可知，在抽汽量变化前机组可能在最优阀位点下工作，但是在抽汽量发生变化后，机组阀门指令发生变化，某个阀门节流损失可能会增加，高压缸的效率会产生明显的下降。

现代大、中型发电厂组中汽轮机均采用数字电液控制系统(DEH)进行控制，各进汽阀门是由电信号控制、高压油动机驱动，其中进汽阀门的管理是DEH系统的重要功能。阀门管理的概念是基于提高机组在部分负荷下的热效率的考虑而提出来的。由于机组的功率与进汽量成正比，所以在部分负荷时必须通过调整进汽阀的开度来改变功率输出。

发明内容

本发明是要解决目前的200MW供热机组配汽优化方案没有考虑抽汽量变化导致最优阀位点发生偏离的影响，即不同抽汽量下都采用相同的配汽优化曲线，汽轮机高压缸效率不能达到最优的问题，进而提出基于配汽方式切换的200MW供热机组阀门管理优化方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明所述切换方法的具体步骤如下：

步骤一、根据电厂设备实际情况，设定两种配汽方式：设定的配汽方式为对角配汽，设定原则为：第一阀门组为两对角阀门，第二阀门组为另一下缸阀门，第三阀门组为另一上缸阀门；

步骤二、对供热机组进行升、降负荷实验，获得相关实验数据，对不同配汽方式下机组的高压缸效率进行计算：

高压缸效率的定义为 其中主蒸汽焓值h₀通过主蒸汽温度T₀、压力P₀查得,排气焓值h₁通过高压缸排气温度T₁、压力P₁查得，理想状态排气焓值h_1s利用通过主蒸汽温度T₀、压力P₀查得的主蒸汽熵S₀与高压缸排气温度T₁查得；

步骤三、根据不同配汽方式下的高压缸效率曲线，得到配汽方式切换边界，使各个配汽方式的应用扩展到各个区域中；

步骤四、根据主蒸汽相对流量大小确定相应的配汽方式：当主蒸汽相对流量确定的点落在第一种配汽方式的区域内时，则选择第一种配汽方式；当主蒸汽相对流量确定的点落在第二中配汽方式的区域内时，则选择第二种配汽方式，主蒸汽相对流量的定义为

步骤五、判断主蒸汽流量发生变化是否超过裕度，如果超过裕度，则由主蒸汽流量确定新的配汽方式；如果不超过裕度，则保持原有的配汽方式不变。

本发明的有益效果是：1、本发明在已有的汽轮机配汽方式的基础上，考虑了供热抽气流量下汽轮机配汽方式的优化，进一步提高了汽轮机运行时的高压缸效率；2、本发明能够实现在满足特定性能要求的基础上(如在某供热抽汽流量下的安全性、稳定性等)，对不同的配汽方式进行组合优化，使汽轮机运行时的高压缸效率进一步提高；3、本发明设置主蒸汽流量裕度，避免了主蒸汽流量值波动，配汽方式切换频繁而导致阀门的频繁动作；4、本发明将每种配汽方式的应用范围扩展到特定的区域中，克服了数据不足(无法得到所有主蒸汽流量下的主蒸汽温度压力与高压缸排气温度压力数据)的难题。

附图说明

图1是汽轮机四个调节阀的蒸汽式结构布置示意图，图1中1-一号阀门，2-二号阀门，3-三号阀门，4-四号阀门，5-蒸汽管道，6-控制阀；

图2是四个调节阀门的喷嘴结构布置示意图，图2中1-一号阀门，2-二号阀门，3-三号阀门，4-四号阀门，7-一号阀门喷嘴组，8-二号阀门喷嘴组，9-三号阀门喷嘴组，10-四号阀门喷嘴组；

图3是多阀配汽的阀门开启规律示意图，1-一号阀门，2-二号阀门，3-三号阀门，4-四号阀门；

图4是200MW供热机组阀门喷嘴布置示意图，即1号喷嘴组有13个喷嘴，2号喷嘴组有13个喷嘴，3号喷嘴组有12个喷嘴，4号喷嘴组有14个喷嘴；

图5a为200MW供热机组配汽方式1下升、降负荷实验的阀门开度过程示意图；

图5b为200MW供热机组配汽方式2下升、降负荷实验的阀门开度过程示意图；

图6a为200MW供热机组配汽方式1的阀门开启顺序图，由于实验数据存在缺失部分，对缺失数据进行修正后阀门开启顺序图为图6b；

图7a为200MW供热机组配汽方式2的阀门开启顺序图，由于实验数据存在缺失部分，对缺失数据进行修正后阀门开启顺序图为图7b；

图8为200MW供热机组两种配汽方式下的高压缸效率曲线；

图9为200MW供热机组两种配汽方式下的高压缸效率曲线交点示意图，其中A、B、C为两配汽方式下高压缸效率曲线交点；

图10为200MW供热机组两种配汽方式切换边界示意图，其中I区域采取配汽方式1，II区域采取配汽方式2；

图11为某超临界350MW供热机组高调门喷嘴布置图，即1号喷嘴组有25个喷嘴，2号喷嘴组有24个喷嘴，3号喷嘴组有24个喷嘴，4号喷嘴组有25个喷嘴；

图12为某超临界350MW供热机组两种配汽方式下的高压缸效率示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述基于配汽方式切换的200MW供热机组阀门管理优化方法是通过如下步骤实现的：

步骤一、根据电厂设备实际情况，设定两种配汽方式：设定的配汽方式为对角配汽，设定原则为：第一阀门组为两对角阀门，第二阀门组为另一下缸阀门，第三阀门组为另一上缸阀门；

步骤二、对供热机组进行升、降负荷实验，获得相关实验数据，对不同配汽方式下机组的高压缸效率进行计算：

高压缸效率的定义为 其中主蒸汽焓值h₀通过主蒸汽温度T₀、压力P₀查得,排气焓值h₁通过高压缸排气温度T₁、压力P₁查得，理想状态排气焓值h_1s利用通过主蒸汽温度T₀、压力P₀查得的主蒸汽熵S₀与高压缸排气温度T₁查得；

步骤三、根据不同配汽方式下的高压缸效率曲线，得到配汽方式切换边界，使各个配汽方式的应用扩展到各个区域中；

步骤四、根据主蒸汽相对流量大小确定相应的配汽方式：当主蒸汽相对流量确定的点落在第一种配汽方式的区域内时，则选择第一种配汽方式；当主蒸汽相对流量确定的点落在第二中配汽方式的区域内时，则选择第二种配汽方式，主蒸汽相对流量的定义为

步骤五、判断主蒸汽流量发生变化是否超过裕度，如果超过裕度，则由主蒸汽流量确定新的配汽方式；如果不超过裕度，则保持原有的配汽方式不变。

本实施方式中步骤二中，升、降负荷试验即为在确定的顺序阀开启顺序下，先进行降负荷过程：机组在四阀门全开状态下将第三阀门组关闭至全关，再将第二阀门组关闭至全关，再将第一阀门组部分关闭；在进行升负荷过程：由第一阀门组开启至全开，再将第二阀门组开启至全开，再将第三阀门组开启至全开，保持一段时间直至机组参数稳定。

在升、降负荷试验过程中，机组的负荷变化量一般不要超过机组额定负荷的0.5％每分钟，对于200MW供热机组来说，升、降负荷试验过程中负荷变化不得超过1MW/min，因为汽轮机组存在着很明显的动态效应，如果负荷变化过快，会导致由测量得到的结果计算得出的高压缸效率存在着升、降负荷过程效率曲线不重合的现象，为保证该方法实施效果，故对负荷变化作出限制。对机组进行升、降负荷试验，记录全过程中主蒸汽温度压力、高压缸排气温度压力数据；具体实验过程示意图如图5a、图5b所示。

步骤三中，已知不同汽轮机配汽优化曲线，得到配汽方式切换点，其中代表配汽方式切换点处的相对流量，理论上n＝2，但是机组实际工作状况相对于理想状态会有一定的偏差，最终切换点个数需要实际数据确定；

对供热机组的工作区间进行划分，两条高压缸效率曲线在以相对流量为横坐标，高压缸效率为纵坐标的图像中，出现交替上升的情况，如果在某区域内某种配汽方式下高压缸效率较另一种配汽方式下的高压缸效率更高，则该区域采用高压缸效率更高的配汽方式。

步骤四中，设定相对于流量裕度△G_c，随着由相对流量的变化，配汽方式切换规则如下：

1、如果相对流量G<G_n+△G_c→G>G+△G_c①，配汽方式不对应于当前区域，则配汽方式切换至区域内相对应的配汽方式，公式①中G表示机组DEH系统中的主蒸汽实际相对流量，G_n表示选取的第n个切换点；

2、如果相对流量G>G_n-△G_c→G<G-△G_c②，配汽方式不对应于当前区域，则配汽方式切换至区域内对应的配汽方式，公式②中G表示机组DEH系统中的主蒸汽实际相对流量，G_n表示选取的第n个切换点。

由于切换点间相对流量的值相差不大，且需要保证不会因为主蒸汽相对流量拨动导致阀门组频繁动作，一般取相对流量裕度△G_c不超过1％-1.5％。

具体实施方式二：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述基于配汽方式切换的200MW供热机组阀门管理优化方法的步骤一中的两种配汽方式为：

第一种配汽方式：第一阀门组为一号阀门1和三号阀门3，第二阀门组为二号阀门2，第三阀门组为四号阀门4；

第二种配汽方式：第一阀门组为二号阀门2和四号阀门4，第二阀门组为一号阀门1，第三阀门组为三号阀门3。

利用上述的两种配汽方式下做升、降负荷试验所采集的主蒸汽温度压力、高压缸排气温度压力数据，计算得出高压缸效率曲线。

根据所得的两种配汽方式下高压缸效率曲线，得到两种配汽方式的三个切换点A、B、C，如图9所示，根据步骤三中的方法，将A、B、C三个交点对应的相对流量点作为配汽方式切换边界，I、II分别为采用配汽方式1与采用配汽方式2的区域，如图10所示。

本实施方式通过试验，得到各个相对流量下的汽轮机配汽方式优化曲线，确定配汽方式切换点；

根据切换点，应用两条基本规则，确定考虑抽汽量影响时汽轮机配汽方式优化方案；

在DEH中设计切换逻辑，实现考虑抽汽量影响时汽轮机配汽方式优化方案

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

实施例

结合对某200MW供热机组改造实例及图4至图10说明配汽方式切换方法，实施方式所述基于配汽方式切换的200MW供热机组阀门管理优化方法的步骤一中的两种配汽方式为：

第一种配汽方式：第一阀门组为一号阀门1和三号阀门3，第二阀门组为二号阀门2，第三阀门组为四号阀门4；

第二种配汽方式：第一阀门组为二号阀门2和四号阀门4，第二阀门组为一号阀门1，第三阀门组为三号阀门3。

利用上述的两种配汽方式下做升、降负荷试验，具体实验过程如图5a与图5b所示，两种配汽方式的阀门开启顺序图如图6b与图7b，两种配汽方式的顺序阀函数块如表1与表2所示，其中Fx代表综合流量指令(％)，Fy代表各个高调门的开度(％)。

表1配汽方式1顺序阀函数块

表2配汽方式2顺序阀函数块

通过实验过程采集的主蒸汽温度压力、高压缸排气温度压力数据，计算得出高压缸效率曲线，如图8所示。

根据所得的两种配汽方式下高压缸效率曲线，得到两种配汽方式的三个切换点A、B、C，如图9所示，根据步骤三中的方法，将A、B、C三个交点对应的相对流量点作为配汽方式切换边界，分别为G₁、G₂、G₃，I、II区域分别为采用配汽方式1与采用配汽方式2的区域，如图10所示。

通过高压缸效率曲线，取G₁＝79％，G₂＝86％，G₃＝90.7％，流量裕度△G_c＝1％，对照基本的配汽方式切换原则，具体配汽方式切换原则为：

1、如果相对流量G<80％→G>80％，配汽方式如果不对应当前区域采取的配汽方式2，则配汽方式切换至配汽方式2；

2、如果相对流量G>78％→G<78％，配汽方式如果不对应当前区域采取的配汽方式1，则配汽方式切换至配汽方式1；

3、如果相对流量G<87％→G>87％，配汽方式如果不对应当前区域采取的配汽方式1，则配汽方式切换至配汽方式1；

4、如果相对流量G>85％→G<85％，配汽方式如果不对应当前区域采取的配汽方式2，则配汽方式切换至配汽方式2；

5、如果相对流量G<91.7％→G>91.7％，配汽方式如果不对应当前区域采取的配汽方式2，则配汽方式切换至配汽方式2；

6、如果相对流量G>89.7％→G<89.7％，配汽方式如果不对应当前区域采取的配汽方式1，则配汽方式切换至配汽方式1；

对该200MW供热机组进行配汽方式切换改造之后，在相同相对流量下，机组改造后的功率相比于改造前的功率有了较明显的提升，说明供热机组的整体效率得到了明显的提升，具体功率数据见表3。

表3优化前后效果比较

对350MW供热机组做升、降负荷试验，进行数据处理后发现其不同配汽方式下的高压缸效率曲线也存在着与200MW供热机组类似的高压缸效率曲线特性，该方法也可以适用于350MW供热机组，即该方法有一定的通用性，机组喷嘴布置示意图与不同配汽方式下高压缸效率图如图11与图12。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

基于配汽方式切换的200MW供热机组阀门管理优化方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。