本发明涉及电厂凝汽器真空维持及节能领域，具体涉及一种用于电厂的高效可调整真空控制方法及系统。
背景技术：
汽轮机凝汽器是火力发电厂的重要组成部分，在凝汽式机组热力循环中起着冷源的作用，汽轮机排汽在凝汽器中凝结，并在凝汽器中形成真空，蒸汽凝结成水后继续送至锅炉系统，完成热力循环。机组真空度是影响机组经济性和安全性的重要指标之一。在进汽温度不变的情况下，汽轮机排汽温度每降低10℃，机组的热效率约增加3.5％；在机组安全的背压范围内，背压每改变±1kpa时，汽轮机功率改变约±1％～2％，这在电厂中是相当可观的。如果机组真空度过低，不仅会引起蒸汽在机组中的有效焓降减小，循环热效率下降，还会导致汽轮机排汽温度升高，排汽缸变形和轴承中心改变所引起的振动等故障。在实际中，凝汽器真空度降低还引起其他危害，例如导致凝结水中含氧量增加，凝结水系统设备和管道被腐蚀产生的氧化铁进入锅炉，将会腐蚀水冷壁、过热器等设备和管道。
近年来随着电厂节能减排要求不但提高，在保证设备功能情况下，使用更小功率设备，可以降低厂用电消耗。电厂原设计大容量真空泵主要考虑机组启动阶段抽取凝汽器内空气，缩短建立真空时间。由于凝汽器真空主要依靠汽轮机排汽凝结形成，机组正常运行时，凝汽器泄漏率很小，所需真空泵抽气量远小于建立真空阶段，故机组运行阶段可以使用小功率真空维持系统。
近年来一些电厂尝试对真空系统进行改造，所选真空泵组多为核算机组运行阶段抽汽质量流量求得，或者依照额定工况真空设计。而实际机组运行过程中，受环境和设备因素制约，机组很难保持设计额定真空运行，也很难通过抽真空系统达到机组最佳真空。而且随着机组真空变化，真空泵抽吸流量也发生很大变化，难以维持设计工况。
在机组启动阶段或某些试验需求，常常需要改变机组真空值以适应操作需求，目前电厂普遍使用真空破坏阀或真空母管手动疏水阀破坏真空调节背压，由于真空破坏阀阀位动作行程大及手动阀难以控制，都给机组运行安全性造成很大影响。
鉴于上述，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种用于电厂的高效可调整真空控制方法及系统，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的目的是为提供一种结构简单、节约能源、通用性强的用于电厂的高效可调整真空控制系统。
为达到上述目的，本发明用于电厂的高效可调整真空控制方法，凝汽器上的抽汽抽气口分别连接有主抽汽装置，所述主抽汽装置包括通过主抽汽管道与所述凝汽器上的抽汽口连通的容积式真空泵，所述容积式真空泵串接有末级水循环真空泵；所述容积式真空泵与变频电机电连接，所述容积式真空泵通过变频电机驱动，所述变频电机连接控制器；所述凝汽器的真空控制方法，包括：
采集影响凝汽器真空的参数，所述参数包括：凝汽器冷却水进水温度tw1、汽轮机凝汽量，进入凝汽器蒸汽量之和dc、凝汽器冷却水流量dw；
计算实时凝汽器真空应达值，比较凝汽器真空应达值和当前凝汽器实时真空值，控制器根据凝汽器真空应达值输出变频电机的控制指令，通过变频电机调节容积式真空泵的输入、输出功率，所述的实时凝汽器真空应达值计算公式为：
ts＝δt+δt+tw1
式中：p0为求得的真空应达值，kpa；
ps为凝汽器计算压力，kpa；
ts为与凝汽器压力相对应的饱和蒸汽温度，℃；
δt为冷却水在凝汽器中的温升，℃；
tw1为凝汽器冷却水进水温度，℃；
dc为汽轮机凝汽量，为进入凝汽器蒸汽量之和，kg/s；
dw为冷却水流量，kg/s；
k为冷却水的总体传热系数，采用设计定值，kw/(m2·℃)；
ac为凝汽器的冷却面积，采用设计定值，m2；
δt为凝汽器内传热端差，℃。
进一步地，变频电机的调节方法包括：将求得的真空应达值与当前机组真空值比较，两者差值作为变量输入指令，送至容积真空泵变频电机调节容积式真空泵转速，若机组当前真空水平低于计算的真空应达值，则提高容积式真空泵转速，若机组当前真空水平高于计算的真空应达值，则降低容积式真空泵转速，直至两者一致。
为达到上述目的，本发明用于电厂的高效可调整真空控制系统，包括：
凝汽器，所述凝汽器上的抽汽抽气口分别连接有主抽汽装置和备用抽汽装置，其中所述主抽汽装置包括通过主抽汽管道与所述凝汽器上的抽汽口连通的容积式真空泵，所述容积式真空泵串接有末级水循环真空泵；所述容积式真空泵和凝汽器之间的主蒸汽管道上设有设有第一开关阀门；所述容积式真空泵与变频电机电连接，所述容积式真空泵通过变频电机驱动；所述凝汽器上连接有测量单元，所述测量单元包括：测量凝汽器冷却水进水温度的温度传感器，进入凝汽器蒸汽量的蒸汽压力传感器以及测量凝汽器冷却水进水流量的流量传感器；所述的温度传感器、蒸汽压力传感器以及流量传感器分别连接所述控制器；所述变频电机通过控制器控制；
所述测量单元，采集凝汽器冷却水进水温度tw1、汽轮机凝汽量，进入凝汽器蒸汽量之和dc、凝汽器冷却水流量dw；
所述控制器，用于计算实时凝汽器真空应达值，比较凝汽器真空应达值和当前凝汽器实时真空值，控制器根据凝汽器真空应达值输出变频电机的控制指令，通过变频电机调节容积式真空泵的输入、输出功率，其中所述的实时凝汽器真空应达值计算公式为：
ts＝δt+δt+tw1
式中：p0为求得的真空应达值，kpa；
ps为凝汽器计算压力，kpa；
ts为与凝汽器压力相对应的饱和蒸汽温度，℃；
δt为冷却水在凝汽器中的温升，℃；
tw1为凝汽器冷却水进水温度，℃；
dc为汽轮机凝汽量，为进入凝汽器蒸汽量之和，kg/s；
dw为冷却水流量，kg/s；
k为冷却水的总体传热系数，采用设计定值，kw/(m2·℃)；
ac为凝汽器的冷却面积，采用设计定值，m2；
δt为凝汽器内传热端差，℃。
进一步地，还包括备用抽汽装置，所述备用抽汽装置包括与所述凝汽器连通的备用抽汽管道，所述备用抽汽管道上串接有一级水循环真空泵、二级水循环真空泵；所述一级水循环真空泵和凝汽器之间的备用蒸汽管道上设有第二开关阀门，所述的第一开关阀门、第二开关阀门是电动阀门、气动阀门或手动阀门。
进一步地，所述的末级水循环真空泵、二级水循环真空泵的出气口均连通汽水分离器地进气口，所述的末级水循环真空泵、二级水循环真空泵的出液口连通换热器的一端，换热器的另一端连通汽水分离器；
进一步地，汽水分离器的溢流口连通有废水回收装置，所述的气水分离器采用立式结构。
进一步地，所述冷却装置包括具有进气口和出气口的冷却箱，所述进气口与所述汽轮机凝汽器连接，所述出气口与真空泵连接；所述冷却箱上还连接有用于向所述冷却箱内输入冷却水的冷却水输入管。
进一步地，所述容积式真空泵的出气口处通过连接管路连接有消音器。
进一步地，所述冷却装置的冷却水进口上安装有温度传感器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、采集影响机组凝汽器真空的必要参数，通过计算和修正，得出在既定环境条件影响下，凝汽器真空可获得的应达值，并以真空应达值作为真空调节目标，而非目前普遍采用定速真空泵，在工频下最大程度抽真空。
2、根据机组排汽量对应标准进行真空泵组容量选取，用计算分析获得的真空应达值，转化控制指令，调节高效真空泵组中作为主泵的容积泵功率输入，达到调节凝汽器真空至目标值目的。
3、高效真空泵组采用容积型真空泵作为主泵，能够很好实现对变频单元指令连续响应，保证性能及效率良好。使用水环真空泵作为前级泵，以工频运行维持最高效率。真空泵进气口均设计冷却器，降低吸入气体温度同时，提高泵组工作效率。
4、通过调节控制系统输出指令，实现泵组整体抽吸流量平稳调节，以达到凝汽器真空至预期值，满足启停机或试验阶段对真空特别需求，避免操作真空边界带来的机组运行安全风险。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明用于电厂的高效可调整真空控制系统的系统简图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例用于电厂的高效可调整真空控制方法，包括：
凝汽器上的抽汽抽气口分别连接有主抽汽装置，所述主抽汽装置包括通过主抽汽管道与所述凝汽器上的抽汽口连通的容积式真空泵，所述容积式真空泵串接有末级水循环真空泵；所述容积式真空泵与变频电机电连接，所述容积式真空泵通过变频电机驱动，所述变频电机连接控制器；所述凝汽器的真空控制方法，包括：
采集影响凝汽器真空的参数，所述参数包括：凝汽器冷却水进水温度tw1、汽轮机凝汽量，进入凝汽器蒸汽量之和dc、凝汽器冷却水流量dw；
计算实时凝汽器真空应达值，比较凝汽器真空应达值和当前凝汽器实时真空值，控制器根据凝汽器真空应达值输出变频电机的控制指令，通过变频电机调节容积式真空泵的输入、输出功率，所述的实时凝汽器真空应达值计算公式为：
ts＝δt+δt+tw1
式中：p0为求得的真空应达值，kpa；
ps为凝汽器计算压力，kpa；
ts为与凝汽器压力相对应的饱和蒸汽温度，℃；
δt为冷却水在凝汽器中的温升，℃；
tw1为凝汽器冷却水进水温度，℃；
dc为汽轮机凝汽量，为进入凝汽器蒸汽量之和，kg/s；
dw为冷却水流量，kg/s；
k为冷却水的总体传热系数，采用设计定值，kw/(m2·℃)；
ac为凝汽器的冷却面积，采用设计定值，m2；
δt为凝汽器内传热端差，℃。
本实施例中，变频电机的调节方法包括：将求得的真空应达值与当前机组真空值比较，两者差值作为变量输入指令，送至容积真空泵变频电机调节容积式真空泵转速，若机组当前真空水平低于计算的真空应达值，则提高容积式真空泵转速，若机组当前真空水平高于计算的真空应达值，则降低容积式真空泵转速，直至两者一致。
本实施例中，在机组建立真空后，正常运行及启停机过程中，通过建立分析模型，利用机组已有测点对真空影响参数进行采集计算分析，并经过必要的修正，得出实时凝汽器真空应达值。并通过控制单元将调节指令送至高效真空泵组执行机构，连续调节高效真空泵组输入输出功率，同时获得机组的应达真空和真空泵组的最小功率输入，最终实现机组整体节能运行。特殊需求时，可以通过调节控制系统输出指令，以调整凝汽器真空至预期值，实现机组真空连续平稳可调运行，避免操作真空边界带来的机组运行安全风险。
实施例2
本实施例用于电厂的高效可调整真空控制系统，包括：凝汽器1，所述凝汽器上的抽汽抽气口分别连接有主抽汽装置和备用抽汽装置，其中所述主抽汽装置包括通过主抽汽管道与所述凝汽器上的抽汽口连通的容积式真空泵4，所述容积式真空泵串接有末级水循环真空泵5；所述容积式真空泵和凝汽器之间的主蒸汽管道上设有设有第一开关阀门2；所述容积式真空泵与变频电机电连接，所述容积式真空泵通过变频电机7驱动；所述凝汽器上连接有测量单元8，所述测量单元包括：测量凝汽器冷却水进水温度的温度传感器，进入凝汽器蒸汽量的蒸汽压力传感器以及测量凝汽器冷却水进水流量的流量传感器；所述的温度传感器、蒸汽压力传感器以及流量传感器分别连接所述控制器6；所述变频电机通过控制器控制；
所述测量单元，采集凝汽器冷却水进水温度tw1、汽轮机凝汽量，进入凝汽器蒸汽量之和dc、凝汽器冷却水流量dw；
所述控制器，用于计算实时凝汽器真空应达值，比较凝汽器真空应达值和当前凝汽器实时真空值，控制器根据凝汽器真空应达值输出变频电机的控制指令，通过变频电机调节容积式真空泵的输入、输出功率，其中所述的实时凝汽器真空应达值计算公式为：
ts＝δt+δt+tw1
式中：p0为求得的真空应达值，kpa；
ps为凝汽器计算压力，kpa；
ts为与凝汽器压力相对应的饱和蒸汽温度，℃；
δt为冷却水在凝汽器中的温升，℃；
tw1为凝汽器冷却水进水温度，℃；
dc为汽轮机凝汽量，为进入凝汽器蒸汽量之和，kg/s；
dw为冷却水流量，kg/s；
k为冷却水的总体传热系数，采用设计定值，kw/(m2·℃)；
ac为凝汽器的冷却面积，采用设计定值，m2；
δt为凝汽器内传热端差，℃。
实施例3
本实施例用于电厂的高效可调整真空控制系统，在实施例2的基础上，还包括备用抽汽装置(图中未示出)，所述备用抽汽装置包括与所述凝汽器连通的备用抽汽管道，所述备用抽汽管道上串接有一级水循环真空泵、二级水循环真空泵；所述一级水循环真空泵和凝汽器之间的备用蒸汽管道上设有第二开关阀门，所述的第一开关阀门、第二开关阀门是电动阀门、气动阀门或手动阀门。
所述一级水循环真空泵和凝汽器之间的备用蒸汽管道上设有第二开关阀门，所述的第一开关阀门、第二开关阀门是电动阀门、气动阀门或手动阀门。
所述的容积式真空泵、末级水循环真空泵、一级水循环真空泵、二级水循环真空泵的入口端均串接有冷却装置3；凝汽器输出的介质先进过所述的冷却装置再进入所述的容积式真空泵、末级水循环真空泵、一级水循环真空泵、二级水循环真空泵。
本实施例，正常使用时，主抽汽装置运行，当主抽汽装置出现故障时，启用备用抽汽装置。
所述的容积式真空泵、末级水循环真空泵、一级水循环真空泵、二级水循环真空泵的入口端均串接有冷却装置；凝汽器输出的介质先进过所述的冷却装置再进入所述的容积式真空泵、末级水循环真空泵、一级水循环真空泵、二级水循环真空泵。
进一步地，所述的末级水循环真空泵、二级水循环真空泵的出气口均连通汽水分离器地进气口，所述的末级水循环真空泵、二级水循环真空泵的出液口连通换热器的一端，换热器的另一端连通汽水分离器。
所述冷却装置包括具有进气口和出气口的冷却箱，所述进气口与所述汽轮机凝汽器连接，所述出气口与真空泵连接；所述冷却箱上还连接有用于向所述冷却箱内输入冷却水的冷却水输入管。所述冷却装置的冷却水进口上安装有温度传感器。冷却装置降低吸入气体温度同时，提高泵组工作效率。
进一步地，汽水分离器的溢流口连通有废水回收装置。所述冷却装置包括具有进气口和出气口的冷却箱，所述进气口与所述汽轮机凝汽器连接，所述出气口与真空泵连接；所述冷却箱上还连接有用于向所述冷却箱内输入冷却水的冷却水输入管。所述容积式真空泵的出气口处通过连接管路连接有消音器。所述冷却装置的冷却水进口上安装有温度传感器。
本实施例中包括采集影响凝汽器真空的测量单元，对真空影响参数进行计算和输出指令的控制器，响应控制指令的变频电机、高效真空泵组。通过对真空影响参数进行计算分析，并经过必要的修正，得出实时凝汽器真空应达值。并通过控制单元将调节指令送至高效真空泵组执行机构，调节高效真空泵组输入输出功率，同时获得机组的应达真空和真空泵组的最小功率输入。高效真空泵组包含做为前级泵的水环真空泵以及作为主泵的容积型高效真空泵，以及相应的阀门、工作液冷却分离装置等，容积泵与水环泵前端均设计气体冷却器，对抽吸气体进行冷却以提高泵组效率。根据机组排汽量对应标准进行真空泵组容量选取，通过改变主泵输入频率，实现泵组整体抽吸流量平稳调节达到调整凝汽器真空目的；利用必要的数值计算和修正方法，通过高效真空泵组连续调节机组维持最佳真空运行，最终实现机组整体节能运行。
本发明用于电厂的高效可调整真空控制方法及系统，通过对影响凝汽器真空参数进行采集和计算分析，经过必要的修正，得出实时凝汽器真空应达值。并通过控制单元将真空目标值转化为调节指令，将指令送至高效真空泵组执行机构，调节高效泵组输入输出功率，最终获得机组的应达真空和真空泵组的最小功率消耗。高效真空泵组包含做为前级泵的水环真空泵以及作为主泵的容积型高效真空泵，以及相应的阀门、工作液冷却分离装置等，容积型真空泵与水环泵入口均设计气体冷却器，对抽吸气体进行冷却以提高泵组效率。根据机组排汽量对应标准进行真空泵组容量选取，通过改变主泵输入频率，实现泵组整体抽吸流量平稳调节达到调整凝汽器真空目的；利用必要的数值计算和修正方法，通过高效真空泵组连续调节机组维持最佳真空运行，最终实现机组整体节能运行。
在通过采集影响机组凝汽器真空的必要参数，通过计算和修正方法，给出在既定环境条件影响下，凝汽器真空可获得的应达值。
利用真空应达值，通过设计一定控制参数，转化控制指令，输出给变频单元，调节高效真空泵组中作为主泵的容积泵功率输入，最终调节高效真空泵组的功率输出，达到连续调节凝汽器真空值至预期目标值目的。
高效真空泵组使用容积型真空泵作为主泵，能够很好的实现对变频单元指令连续响应，保证性能及效率良好。使用水环真空泵作为前级泵，以工频运行维持最高效率。容积真空泵与水环真空泵前均设计冷却器，降低吸入气体温度同时，提高泵组工作效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。