给水泵汽轮机组的调控系统及方法与流程

1.本发明涉及发电技术领域，具体地涉及一种给水泵汽轮机组的调控系统和一种给水泵汽轮机组的调控方法。


背景技术：

2.煤炭是中国储量最大的一次能源，其高效利用是中国能源安全与经济社会持续发展的重要保障。汽动给水泵是降低厂用电率、提升发电系统性能的主要手段。但驱动此类给水泵的汽轮机通常排汽至主汽轮发电机组的凝汽器，造成凝汽器的热负荷增加，凝汽器的真空度降低，影响发电机组的运行效率。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种给水泵汽轮机组的调控系统及方法，解决现有技术中给水泵的汽轮机通常排汽至主汽轮发电机组的凝汽器，会造成凝汽器的热负荷增加，凝汽器的真空度降低，影响发电机组的运行效率的问题。
4.为了实现上述目的，本发明提供一种给水泵汽轮机组的调控系统及方法，所述系统包括：主汽轮机组、汽动给水泵组、排汽转换单元和调控单元；
5.所述主汽轮机组包括：汽轮机单元、凝汽器和凝结水管路，所述汽轮机单元的排汽端与凝汽器的输入端连通，所述凝结水管路的输入端与凝汽器的凝结水输出端连通；
6.所述汽动给水泵组的凝结水输入端与凝结水管路的输出端连通，所述汽动给水泵组的排汽端与排汽转换单元的蒸汽输入端连通，所述排汽转换单元安装在凝汽单元的凝结水管路上；
7.所述调控单元分别与主汽轮机组、汽动给水泵组和排汽转换单元电性相连；
8.所述调控单元用于：
9.获取主汽轮机组的运行负荷的状态；
10.若主汽轮机组的运行负荷的状态处于变负荷，获取主汽轮机组的当前变负荷速率；
11.根据主汽轮机组的当前变负荷速率对汽动给水泵组的运行负荷进行调整，使汽动给水泵组的运行负荷与主汽轮机组的运行负荷相匹配。
12.优选地，所述凝结水管路包括：输送管、第一级凝结水泵、轴封加热器、第二级凝结水泵、低压加热器和除氧器；
13.所述输送管的输入端与凝汽器的凝结水输出端连通，输出端与汽动给水泵组的凝结水输入端连通，所述第一级凝结水泵、轴封加热器、第二级凝结水泵、低压加热器和除氧器沿着凝结水的输送方向依次安装在输送管上；
14.所述排汽转换单元安装在轴封加热器与第二级凝结水泵之间的输送管上。
15.优选地，所述排汽转换单元为混合式低压加热器。
16.本发明还提供一种给水泵汽轮机组的调控方法，基于上述的给水泵汽轮机组的调
控系统实现，所述方法包括：
17.获取主汽轮机组的运行负荷的状态；
18.若主汽轮机组的运行负荷的状态处于变负荷，获取主汽轮机组的当前变负荷速率；
19.根据主汽轮机组的当前变负荷速率对汽动给水泵组的运行负荷进行调整，使汽动给水泵组的运行负荷与主汽轮机组的运行负荷相匹配。
20.优选地，在根据主汽轮机组的当前变负荷速率对汽动给水泵组的运行负荷进行调整前，所述方法还包括：按变负荷速率的大小构建多个速率区间，每一速率区间预设有对汽动给水泵组的运行负荷进行调整的调节方案。
21.优选地，根据主汽轮机组的当前变负荷速率对汽动给水泵组的运行负荷进行调整，包括：
22.根据主汽轮机组的当前变负荷速率匹配速率区间；
23.根据匹配的速率区间对应的调整方案对汽动给水泵组的运行负荷进行调节。
24.优选地，所述调节方案包括：主调节和辅调节，所述主调节包括：汽动给水泵组的调速汽门开度调节和/或凝结水管路上的第一级凝结水泵转速调节，所述辅调节包括：排汽转换单元的不凝结气的抽气量调节。
25.优选地，若主汽轮机组的运行负荷的状态处于稳定负荷，所述稳定负荷包括：主汽轮机组的当前负荷处于稳定状态或主汽轮机组由变负荷达到目标负荷后而处于稳定状态；
26.所述方法还包括：
27.获取凝结水管路的当前运行值；
28.根据主汽轮机组的运行负荷确定凝结水管路的运行稳定值；
29.在凝结水管路的当前运行值与运行稳定值不相等的情况下，将凝结水管路的当前运行值调至运行稳定值。
30.优选地，所述凝结水管路的当前运行值包括：凝结水温度和凝结水压力，所述凝结水管路的运行稳定值包括：凝结水的给定温度和给定压力。
31.优选地，根据主汽轮机组的运行负荷确定凝结水管路的运行稳定值，包括：
32.获取主汽轮机组处于稳定负荷下的汽轮机热耗率和厂用电率；
33.以汽轮机热耗率和厂用电率为约束条件输入至预设算法，确定凝结水的给定温度和给定压力。
34.通过上述技术方案，本发明至少具有如下技术效果：
35.1、本发明通过设置排汽转换单元，汽动给水泵组的排汽输入至排汽转换单元，不会对凝汽器的热负荷以及发电机组的运行效率产生影响；
36.2、本发明的调控单元能够根据主汽轮机组的运行负荷的状态快速对汽动给水泵组运行负荷进行调整，具有较强的变负荷能力。
37.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
38.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附
图中：
39.图1是本发明一种实施方式提供的给水泵汽轮机组的调控系统局部框图；
40.图2是本发明一种实施方式提供的给水泵汽轮机组的调控方法的流程图。
41.附图标记说明
42.1-凝汽器；2-输送管；3-排汽转换单元；4-第一级凝结水泵；5-轴封加热器；6-第二级凝结水泵；7-低压加热器；8-除氧器；9-高压缸；10-中压缸；11-低压缸；12-发电机；13-给水泵；14-水泵汽轮机。
具体实施方式
43.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
44.图1是本发明一种实施方式提供的给水泵汽轮机组的调控系统局部框图，如图1所示，一种给水泵汽轮机组的调控系统，所述系统包括：主汽轮机组、汽动给水泵组、排汽转换单元3和调控单元；
45.所述主汽轮机组包括：汽轮机单元、凝汽器1和凝结水管路，所述汽轮机单元的排汽端与凝汽器1的输入端连通，所述凝结水管路的输入端与凝汽器1的凝结水输出端连通。
46.所述汽动给水泵组的凝结水输入端与凝结水管路的输出端连通，所述汽动给水泵组的排汽端与排汽转换单元3的蒸汽输入端连通，所述排汽转换单元3安装在凝结水管路上，凝结水管路中的凝结水流入到排汽转换单元3内后，与汽动给水泵组的排汽进行混合热交换，汽动给水泵组的排汽中的蒸汽部分凝结成水，在本实施例中，排汽转换单元3优选采用混合式低压加热器；因此，混合式低压加热器的设置，汽动给水泵组的排汽不会输入至凝汽器1，不会增加凝汽器1的热负荷，降低了汽动给水泵组对发电机12组的运行效率产生影响。
47.在本实施例中，汽动给水泵组包括：给水泵13和水泵汽轮机14，水泵汽轮机14用于驱动给水泵13工作，给水泵13的凝结水输入端与凝结水管路的输出端连通，水泵汽轮机14的蒸汽来自汽轮机单元的排汽，所述水泵汽轮机14的排汽端与混合式低压加热器的蒸汽输入端连通。
48.所述调控单元分别与主汽轮机组、汽动给水泵组和排汽转换单元3电性相连；
49.所述调控单元用于：获取主汽轮机组的运行负荷；判断主汽轮机组的运行负荷的状态；若主汽轮机组的运行负荷的状态处于变负荷，获取主汽轮机组的当前变负荷速率；根据主汽轮机组的当前变负荷速率对汽动给水泵组的运行负荷进行调整，使汽动给水泵组的运行负荷与主汽轮机组的运行负荷相匹配。
50.在本实施例中，调控单元能够根据主汽轮机组的运行负荷状态快速对汽动给水泵组运行负荷进行调整，具有较强的变负荷能力。
51.作为本实施例的进一步优化，所述凝结水管路包括：输送管2、第一级凝结水泵4、轴封加热器5、第二级凝结水泵6、低压加热器7和除氧器8；
52.所述输送管2的输入端与凝汽器1的凝结水输出端连通，输出端与汽动给水泵组的输入端连通，所述第一级凝结水泵4、轴封加热器5、第二级凝结水泵6、低压加热器7和除氧器8沿着凝结水的输送方向依次安装在输送管2上；
53.所述排汽转换单元3安装在轴封加热器5与第二级凝结水泵6之间的输送管2上。
54.在本实施例中，汽轮机单元包括：高压缸9、中压缸10、低压缸11和发电机12，所述高压缸9、中压缸10、低压缸11和发电机12同轴相连，所述低压缸11的排汽输入至凝汽器1中，轴封加热器5的驱动热源为低压缸11的抽汽，低压加热器7的驱动热源为低压缸11的抽汽，除氧器8的热源为高压缸9和中压缸10的抽汽，低压加热器7和轴封加热器5的排汽输入至凝汽器1中，在凝汽器1中，将低压缸11、轴封加热器5和低压加热器7的排汽转换凝结水，再通过低压加热器7和除氧器8将凝结水加热成饱和状态，处于饱和状态的凝结水再输送至锅炉循环利用，提高热能的利用率和发电系统的热经济性。
55.图2是本发明一种实施方式提供的给水泵汽轮机组的调控方法的流程图，如图2所示，所述方法基于上述的给水泵汽轮机组的调控系统实现，所述方法包括：
56.步骤s101：获取主汽轮机组的运行负荷的状态；
57.步骤s102：若主汽轮机组的运行负荷的状态处于变负荷，获取主汽轮机组的当前变负荷速率，在本实施例中，变负荷为主汽轮机组按设定的速率进行升负荷或降负荷；
58.步骤s103：根据主汽轮机组的当前变负荷速率对汽动给水泵组的运行负荷进行调整，使汽动给水泵组的运行负荷与主汽轮机组的运行负荷相匹配。
59.作为本实施例的进一步优化，在根据主汽轮机组的当前变负荷速率对汽动给水泵组的运行负荷进行调整前，所述方法还包括：按变负荷速率的大小构建多个速率区间，每一速率区间预设有对汽动给水泵组的运行负荷进行调整的调节方案。
60.作为本实施例的进一步优化，根据主汽轮机组的当前负荷速率对汽动给水泵组的运行负荷进行调整，包括：
61.步骤a01：在主汽轮机组处于变负荷时，根据汽轮机组的当前变负荷速率匹配速率区间，所述当前变负荷速率为当前汽轮机要达到目标负荷的预设初始速率；
62.步骤a02：根据匹配的速率区间对应的调整方案对汽动给水泵组的运行负荷进行调节。
63.在本实施例中，所述调节方案包括：主调节和辅调节，所述主调节包括：汽动给水泵组的调速汽门开度调节和/或凝结水管路上的第一级凝结水泵4转速调节，所述辅调节包括：排汽转换单元3的不凝结气的抽气量调节；在本实施例中，通过汽动给水泵组的调速汽门开度调节、第一级凝结水泵4转速调节和不凝结气的抽气量调节能够调整混合式低压加热器内部的压力，混合式低压加热器内部的压力改变后，相当于调整了汽动给水泵组的运行压力(背压)，能够改变汽动给水泵组的出力，快速改变汽动给水泵组的运行负荷。
64.其中，汽动给水泵组的调速汽门开度调节和第一级凝结水泵4转速调节能够大幅度调节运行压力，排汽转换单元3的不凝结气的抽气量对运行压力的调节幅度相对较小，因此在运行压力的调节过程中，以汽动给水泵组的调速汽门开度和第一级凝结水泵4转速为主要调节方式，以排汽转换单元3的不凝结气的抽气量为辅助调节方式，两者的配合能够快速改变汽动给水泵组出力，能快速、准确提升给水流量调节速率，可提升发电系统变负荷速率，即预设初始速率会逐渐增加直至变负荷速率的最大限值，变负荷速率增加后，再次执行步骤a01和步骤a02，以提升系统变负荷能力。
65.作为本实施例的进一步优化，若主汽轮机组的运行负荷的状态处于稳定负荷，所述稳定负荷包括：主汽轮机组的当前负荷处于稳定状态或主汽轮机组由变负荷达到目标负
荷后而处于稳定状态；
66.所述方法还包括：
67.步骤b01：获取凝结水管路的当前运行值，在本实施例中，所述凝结水管路的当前运行值包括：凝结水温度和凝结水压力；
68.步骤b02：根据主汽轮机组的运行状态确定凝结水管路的运行稳定值，在本实施例中，所述凝结水管路的运行稳定值包括：凝结水的给定温度和给定压力；
69.作为本实施例的进一步优化，根据主汽轮机组的运行负荷确定凝结水管路的运行稳定值，包括：
70.步骤b02.1：获取主汽轮机组处于稳定负荷下的汽轮机热耗率和厂用电率；
71.步骤b02.1：以汽轮机热耗率和厂用电率为约束条件输入至预设算法，确定凝结水的给定温度和给定压力，在本实施例中，预设算法为遗传算法或粒子群算法；
72.步骤b03：在凝结水管路的当前运行值与运行稳定值不相等的情况下，将凝结水管路的当前运行值调至运行稳定值，即在凝结水温度与给定温度不相同的情况下，将凝结水温度调至给定温度；或在凝结水压力与给定压力不相同的情况下，将凝结水压力调至给定压力。
73.本发明通过对凝结水管路内的凝结水温度和凝结水压力等参数的调整，能确保低加系统凝结水参数的稳定性，确保系统的稳定运行。
74.本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的给水泵汽轮机组的调控方法。
75.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的给水泵汽轮机组的调控方法。
76.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
77.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
78.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
79.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或
其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
80.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
81.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种给水泵汽轮机组的调控系统，其特征在于，所述系统包括：主汽轮机组、汽动给水泵组、排汽转换单元(3)和调控单元；所述主汽轮机组包括：汽轮机单元、凝汽器(1)和凝结水管路，所述汽轮机单元的排汽端与凝汽器(1)的输入端连通，所述凝结水管路的输入端与凝汽器(1)的凝结水输出端连通；所述汽动给水泵组的凝结水输入端与凝结水管路的输出端连通，所述汽动给水泵组的排汽端与排汽转换单元(3)的蒸汽输入端连通，所述排汽转换单元(3)安装在凝汽单元的凝结水管路上；所述调控单元分别与主汽轮机组、汽动给水泵组、排汽转换单元(3)电性相连；所述调控单元用于：获取主汽轮机组的运行负荷的状态；若主汽轮机组的运行负荷的状态处于变负荷，获取主汽轮机组的当前变负荷速率；根据主汽轮机组的当前变负荷速率对汽动给水泵组的运行负荷进行调整，使汽动给水泵组的运行负荷与主汽轮机组的运行负荷相匹配。2.根据权利要求1所述的给水泵汽轮机组的调控系统，其特征在于，所述凝结水管路包括：输送管(2)、第一级凝结水泵(4)、轴封加热器(5)、第二级凝结水泵(6)、低压加热器(7)和除氧器(8)；所述输送管(2)的输入端与凝汽器(1)的凝结水输出端连通，输出端与汽动给水泵组的凝结水输入端连通，所述第一级凝结水泵(4)、轴封加热器(5)、第二级凝结水泵(6)、低压加热器(7)和除氧器(8)沿着凝结水的输送方向依次安装在输送管(2)上；所述排汽转换单元(3)安装在轴封加热器(5)与第二级凝结水泵(6)之间的输送管(2)上。3.根据权利要求1所述的给水泵汽轮机组的调控系统，其特征在于，所述排汽转换单元(3)为混合式低压加热器。4.一种给水泵汽轮机组的调控方法，基于权利要求1-3中任一项所述的给水泵汽轮机组的调控系统实现，其特征在于，所述方法包括：获取主汽轮机组的运行负荷的状态；若主汽轮机组的运行负荷的状态处于变负荷，获取主汽轮机组的当前变负荷速率；根据主汽轮机组的当前负荷速率对汽动给水泵组的运行负荷进行调整，使汽动给水泵组的运行负荷与主汽轮机组的运行负荷相匹配。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在根据主汽轮机组的当前变负荷速率对汽动给水泵组的运行负荷进行调整前，所述方法还包括：按变负荷速率的大小构建多个速率区间，每一速率区间预设有对汽动给水泵组的运行负荷进行调整的调节方案。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据主汽轮机组的当前变负荷速率对汽动给水泵组的运行负荷进行调整，包括：根据主汽轮机组的当前变负荷速率匹配速率区间；根据匹配的速率区间对应的调整方案对汽动给水泵组的运行负荷进行调节。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调节方案包括：主调节和辅调节，所述主调节包括：汽动给水泵组的调速汽门开度调节和/或凝结水管路上的第一级凝结水泵(4)
转速调节，所述辅调节包括：排汽转换单元(3)的不凝结气的抽气量调节。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若主汽轮机组的运行负荷的状态处于稳定负荷，所述稳定负荷包括：主汽轮机组的当前负荷处于稳定状态或主汽轮机组由变负荷达到目标负荷后而处于稳定状态；所述方法还包括：获取凝结水管路的当前运行值；根据主汽轮机组的运行负荷确定凝结水管路的运行稳定值；在凝结水管路的当前运行值与运行稳定值不相等的情况下，将凝结水管路的当前运行值调至运行稳定值。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述凝结水管路的当前运行值包括：凝结水温度和凝结水压力，所述凝结水管路的运行稳定值包括：凝结水的给定温度和给定压力。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据主汽轮机组的运行负荷确定凝结水管路的运行稳定值，包括：获取主汽轮机组处于稳定负荷下的汽轮机热耗率和厂用电率；以汽轮机热耗率和厂用电率为约束条件输入至预设算法，确定凝结水的给定温度和给定压力。

技术总结
本发明提供一种给水泵汽轮机组的调控系统及方法，属于发电技术领域。所述系统包括：主汽轮机组、汽动给水泵组、排汽转换单元和调控单元；所述主汽轮机组包括：汽轮机单元、凝汽器和凝结水管路，所述汽轮机单元的排汽端与凝汽器的输入端连通，所述凝结水管路的输入端与凝汽器的凝结水输出端连通；所述汽动给水泵组的凝结水输入端与凝结水管路的输出端连通，所述汽动给水泵组的排汽端与排汽转换单元的蒸汽输入端连通，所述排汽转换单元安装在凝结水管路上；所述调控单元分别与主汽轮机组、汽动给水泵组和排汽转换单元电性相连；本发明不会对凝汽器的热负荷以及发电机组的运行效率产生影响，能提升系统变负荷能力。能提升系统变负荷能力。能提升系统变负荷能力。


技术研发人员：张磊 石赜 孙鹏 渠福来 闫凯
受保护的技术使用者：国家能源集团新能源技术研究院有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/9/14