用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统的制作方法

1.本技术涉及发电厂的生产环节中的能量回收利用，特别是，涉及用于发电厂中锅炉给水泵下游的冗余流量工作介质的能量回收的液力透平发电系统及其控制系统。


背景技术：

2.火电厂或热电厂的主机包括锅炉、汽轮机和发电机，以煤、油或气为动力源，以主要为水的工作介质循环为推动力，使汽轮发电机组发电，为国家电网贡献大约60％的电力。热电厂可利用余热为诸如石化工厂的工业用户提供蒸汽，也可为居民提供供暖。
3.给锅炉提供工作介质或者说工作介质在机组外的循环由锅炉给水泵来实现。锅炉给水泵有其固有的扬程-流量特性(曲线)，在设计选型时，要与锅炉运行所需的压力-流量相匹配，即锅炉给水泵的扬程-流量略大于锅炉运行所需的压力-流量。然而，在实际运行中，发电厂的汽轮发电机组的供电量是受电网调度来控制的，随着供电量的减少，锅炉所需工作介质量减少。锅炉给水泵提供的流量与锅炉所需流量之差可称之为冗余流量。为了锅炉给水泵的运行安全，传统上冗余流量需要通过配置锅炉给水泵再循环系统来释放，即该系统将锅炉给水泵出口的部分高温高压水经过再循环阀降压以后返回到除氧器，保证锅炉给水泵任何时候的实际运行流量均不低于最小流量工况要求，通过消耗掉部分能量以确保锅炉给水泵在启动、停机及快速调节时的安全稳定运行。
4.按照实现碳达峰、碳中和目标的国家战略，国家优先发展非化石能源，例如光伏发电、风电、水电、核电，使得传统火电机组逐步向大容量、高参数以及参与深度调峰的方向发展，越来越多的机组进行了灵活性改造，使得再循环阀门开启的频率越来越高、时间越来越长，尤其在夜间用电低谷时期机组处于低负荷工况，需要长时间开启再循环阀运行，因此消耗掉的能量也越来越多。
5.因此，如何回收锅炉供水系统的冗余流量的问题亟待解决。


技术实现要素：

6.本技术所要解决的技术问题是对火电厂或热电厂的发电机组低负荷运行时回收利用锅炉给水泵出口的冗余流量而实现节能减排。
7.为解决上述技术问题，根据本技术的一个方面，提供一种用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统，包括：锅炉给水泵，包括进口和出口，通过出口以预定的扬程和流量向发电厂锅炉提供液体工作介质；透平机，包括进口、出口、叶轮和转轴，透平机的进口与锅炉给水泵的出口流体相通地连接；发电机，发电机的转轴通过联轴器与透平机的转轴连接；除氧器，包括多个工作介质进口、工作介质出口和至少一个排气口，多个工作介质进口的至少一个与透平机的出口流体相通连接，除氧器的工作介质出口与锅炉给水泵的进口流体相通连接。透平机接收来自锅炉给水泵的预定冗余流量的工作介质，吸收工作介质的压力能驱动透平机的转轴并带动发电机的转轴旋转而发电。透平机仅利用锅炉给水泵的预定冗余流量发电。
8.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统还可包括从锅炉给水泵的出口通向锅炉的主高压管道以及依次设置在主高压管道上的逆止阀、闸阀、流量测量装置。
9.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统还可包括锅炉省煤器，并且主管道可通过锅炉省煤器通向锅炉。
10.根据本技术的实施例，除氧器的工作介质出口与锅炉给水泵的进口流体相通连接可包括第一管线以及依次设置在第一管线上的压力传感器、闸阀、流量测量装置。
11.根据本技术的实施例，透平机的进口与锅炉给水泵的出口流体相通地连接可包括第三管线以及设置在第三管线上的压力调节阀和闸阀。
12.根据本技术的实施例，多个工作介质进口的至少一个与透平机的出口流体相通连接可包括第五管线以及设置在第五管线上的隔离阀和逆止阀。
13.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统还可包括流体相通地连接锅炉给水泵的出口和除氧器的多个工作介质进口之一的第二管线以及设置在第二管线上的再循环前隔离阀、再循环阀、再循环后隔离阀、逆止阀。
14.根据本技术的实施例，锅炉给水泵可为多级离心叶轮串联组合式给水泵。
15.根据本技术的实施例，发电机产生的电力可通过变压器并入厂用电电网。
16.根据本技术的实施例，发电厂锅炉可为调峰式汽轮发电机组提供蒸汽动力。
17.根据本技术的实施例，工作介质可为经过处理后的水以及溶解在水中的必要药剂。
18.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统在不同的工况下具有第一运行模式、第二运行模式和第三运行模式，第一至第三运行模式通过系统中的阀门开/关来切换。
19.根据本技术的实施例，在第一运行模式时，锅炉给水泵仅给发电厂锅炉输送工作介质；在第二运行模式时，第三管线上的压力调节阀关闭，第二管线上的再循环阀开启，锅炉给水泵可给发电厂锅炉输送工作介质的同时，可通过第二管线上的再循环阀分流部分流量而保持锅炉给水泵安全稳定运行；在第三运行模式时，第三管线上的压力调节阀开启，第二管线上的再循环阀关闭，锅炉给水泵可给发电厂锅炉输送工作介质的同时，可将冗余流量的工作介质通过第三管线提供给透平机且驱动发电机发电而回收工作介质的压力能。
20.根据本技术的另一个方面，提供一种用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统包括收集各路工作介质并使其脱氧除气的除氧器、给发电厂锅炉提供工作介质的锅炉给水泵、利用锅炉给水泵冗余流量的液力透平发电机组、用于过压保护的再循环阀，以及连接除氧器的出口至锅炉给水泵的进口的第一管线、连接锅炉给水泵的出口经由再循环阀至除氧器的进口的第二管线、连接锅炉给水泵的出口经由液力透平发电机组的液力透平机的进口的第三管线、连接锅炉给水泵的出口至发电厂锅炉的第四管线、连接液力透平发电机组的液力透平机的出口至除氧器的进口的第五管线，控制系统，包括：分布式计算机控制器dcs，基于输入的信号和预设的算法发送控制信号至用户端，并与发电厂的主控室通信；以及压力变送器，输出锅炉给水泵的出口的压力信号至分布式计算机控制器dcs。分布式计算机控制器dcs接收来自压力变送器输出的锅炉给水泵的出口的压力信号，分布式计算机控制器dcs将接收的锅炉给水泵的出口
的压力信号分为三个运行模式，即第一运行模式、第二运行模式和第三运行模式，第一至第三运行模式通过系统中的阀门开/关来切换。分布式计算机控制器dcs仅在第三运行模式导通第三管线，并且使液力透平发电机组运行发电。
21.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统还可包括设置在除氧器的出口处的第一压力变送器、设置在锅炉给水泵的进口处的第二压力变送器、设置在锅炉给水泵的出口处的第三压力变送器、设置在液力透平机的进口处的第四压力变送器、设置在液力透平机的出口的第五压力变送器及设置在发电厂锅炉的进口处的第六压力变送器。分布式计算机控制器dcs接收来自上述压力变送器的压力信号，并且结合来自压力变送器的压力信号，按照预定的算法综合判断用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的运行情况，确定其下一步的运行步骤。
22.根据本技术的实施例，第一运行模式可为发电厂汽轮发电机组的负荷在设计负荷70％以上时的运行模式，第二运行模式可为发电厂汽轮发电机组的负荷在设计负荷60％至70％时的运行模式，第三运行模式可为发电厂汽轮发电机组的负荷在设计负荷40％至50％附近波动时的运行模式，并且第三运行模式还可以包括依据电网的调度可能出现的深度调峰至更低的运行模式。
23.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统还可包括设置在第三管线上的调压阀和闸阀，在第一运行模式时，闸阀v7及再循环阀v3关闭；在第二运行模式时，再循环阀v3开启、闸阀v7关闭；并且在第三运行模式时，调压阀v6和闸阀v7开启，再循环阀v3关闭。
24.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统还可包括设置在锅炉给水泵的进口的流量测量装置sg1和设置在发电厂锅炉e3的进口的流量测量装置sg2。
25.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统还可包括分别设置在流量测量装置sg1、sg2两端的差压变送器dpt1、dpt2，差压变送器dpt1、dpt2产生的差压信号发送给分布式计算机控制器dcs且做出流量分配计算。
26.根据本技术的实施例，在第三运行模式时，第三管线的冗余流量等于流量测量装置sg1和流量测量装置sg2测得流量之差。
27.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统还可包括监测液力透平机转速的转速测量探头se1、se2、se3，当液力透平机e4的转速低于发电机e5的额定转速时，分布式计算机控制器dcs控制调压阀v6和闸阀v7加大开度，当液力透平机e4的转速高于发电机e5的额定转速时，分布式计算机控制器dcs控制调压阀v6和闸阀v7减小开度，并且当液力透平机e4的转速高于发电机e5的额定转速且控制调压阀v6和闸阀v7减小开度无效时，关闭调压阀v6和闸阀v7，并且开启再循环阀v3。
28.根据本技术的实施例，分布式计算机控制器dcs可为发电厂主控室的子系统，在任何情况下，分布式计算机控制器dcs在发电厂总控室下运行。
29.与现有技术相比，本技术的实施例至少可以实现如下有益效果：
30.根据本技术实施例的用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统包括连接于锅炉给水泵的出口和除氧器的进口之间的一套透平发电机组，透平机接收来自锅炉给水泵的预定冗余流量的工作介质，吸收工作介质的压力能驱动透平机的转轴并带动发电机的转轴
旋转而发电，并且透平机仅利用锅炉给水泵的预定冗余流量发电。根据本技术实施例的用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统可回收的冗余流量的能量是巨大的，以1000mw的发电机组为例，每小时最大可回收能量2300kw，年发电量约690万kwh左右，因此具有很好的节能效果。如果这部分能量不被回收，则冗余流量将通过再循环阀减压后回流到除氧器中，对再循环阀增大了负担，加速磨损，再循环阀在减压过程中将使工作介质汽化而加重除氧器的工作负担，而其减压过程中产生的热量排放也是对环境空气的污染。此外，由于透平机吸收了冗余流量，可使汽轮发电机组低负荷运行时减轻锅炉给水泵运行工况的恶化，即在出口压力保持合理范围的情况下适当提高锅炉给水泵的流量而使锅炉给水泵保持在较优工况下运行，锅炉给水泵因此多消耗的能量完全可在液力透平发电机组中得到回收和补偿。液力透平发电机组所产生的电力可通过变压器变压后直接并入发电厂的厂用电电网，减少了发电厂对国家电网的电力消耗，同时液力透平发电机组所产生的电力也可作为发电厂的备用电源。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本技术的一些实施例，而非对本技术的限制。
32.图1是根据本技术实施例的用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的框图。
33.图2是根据本技术实施例的用于冗余流量能量回收的液力透平发电控制系统的框图。
具体实施方式
34.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
35.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
36.下面，参考附图详细描述本技术的实施例。
37.图1是根据本技术实施例的用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的框图。
38.如图1所示，根据本技术的一个方面，提供一种用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统，包括锅炉给水泵e2、液力透平发电机组和除氧器e1。
39.锅炉给水泵e2包括进口和出口。锅炉给水泵e2通过其出口以预定的扬程和流量向发电厂锅炉提供液体工作介质。
40.这里所说的发电厂是指传统意义上的火电厂或热电厂，即以煤、油(重油)、气(煤气、沼气、含碳混合气)、生活垃圾为燃料，通过锅炉加热工作介质并驱动汽轮机带动发电机发电。这里所说的工作介质是指经过处理过的水或者水和处理药剂的混合物，因此本文中也可将工作介质称之为水。
41.根据本技术的实施例，锅炉给水泵e2可为多级离心叶轮串联组合式给水泵。
42.根据本技术的实施例，发电厂锅炉e3可为调峰式汽轮发电机组提供蒸汽动力。对于调峰式发电厂来说，如本领域技术人员所知，发电厂的发电机组发电量需根据电网的用电量通过调度来分配。特别是，在用电高峰和用电低谷(即通常所说的深度调峰)时，随着发电量的变化，锅炉e3所需的供水量也不同，但是锅炉给水泵e2的跟随性运行变化会有一定的滞后，根据综合考虑锅炉e3和锅炉给水泵d2的特性，在一定的工况下，锅炉给水泵d2与锅炉e3之间必然产生一定量的冗余流量。
43.液力透平发电机组包括透平机e4、发电机e5以及轴连接透平机e4和发电机e5的联轴器。
44.透平机e4，本文中也称为液力透平机，包括进口、出口、叶轮和转轴(未详细示出)，透平机e4的进口与锅炉给水泵e2的出口流体相通地连接。根据本技术的实施例，透平机的进口与锅炉给水泵e2的出口流体相通地连接可包括第三管线t3以及设置在第三管线t3上的压力调节阀v6和闸阀v7。压力调节阀v6可为电动压力调节阀，根据控制系统的指令，在预定压力下开启和关闭。例如，在锅炉给水泵e2的出口压力升高到第一预定压力时，闸阀v7开启，导通从锅炉给水泵e2的出口到透平机e4的进口的第三管线t3，实现给透平机e4提供工作介质，通过调节压力调节阀v6开度确保透平机e4工作在发电机e5的额定转速工况。在锅炉给水泵e2的出口压力继续升高到第二预定压力时，闸阀v7关闭，截止从锅炉给水泵e2的出口到透平机e4的进口的第三管线t3，实现停止给透平机e4提供工作介质。
45.根据本技术的实施例，透平机e4可包括同轴串联组装的多个叶轮，该多个叶轮分别吸收其中流过的工作介质的压力能，并且将压力能转换成自身旋转的机械能，从而驱动透平机e4的主轴高速旋转，例如，其转速可为3600rpm、3000rpm、1500rpm以及本领域技术人员所希望达到的其它转速。有关透平机e4的细节，将在后面详细描述。
46.发电机e5的转轴通过联轴器与透平机e4的转轴连接。发电机e5的转轴与透平机e4的转轴连接可为刚性连接或者耦合连接。发电机e5和透平机e4的转速可为同步转速，例如3000rpm。但本发明的实施例不限于此，而是发电机e5和透平机e4的转速可为1500rpm或3600rpm，或者任何适宜的转速，本领域技术人员可根据实际需要按照转速与磁极对数的对应关系来确定。有关发电机e5的细节，将在后面详细描述。
47.除氧器e1，包括多个工作介质进口、工作介质出口和至少一个排气口(没有详细示出)。如图1所示，多个工作介质进口的至少一个与透平机e4的出口流体相通连接，除氧器e1的工作介质出口与锅炉给水泵e2的进口流体相通连接。根据本技术的实施例，多个工作介质进口的至少一个与透平机的出口流体相通连接可包括第五管线t5以及设置在第五管线t5上的隔离阀v8和逆止阀v9。根据本技术的实施例，除氧器e1的工作介质出口与锅炉给水泵e2的进口流体相通连接可包括第一管线t1以及依次设置在第一管线t1上的压力传感器pt、闸阀v1、流量测量装置sg1。
48.根据电网的实际需要，在发电厂的汽轮发电机组的预定工况下，透平机接收来自锅炉给水泵e2的预定冗余流量的工作介质，吸收工作介质的压力能驱动透平机的转轴并带动发电机的转轴旋转而发电。透平机仅利用锅炉给水泵e2的预定冗余流量发电。
49.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统还可包括从锅炉给水泵e2的出口通向锅炉的主高压管道t4以及依次设置在主高压管道t4上的逆止阀
v10、闸阀v11、流量测量装置sg2。主高压管道t4是连接锅炉给水泵e2至发电机组锅炉的主干路。根据本技术实施例的用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统要服从和服务于发电厂的汽轮发电机组的发电运行的需要。
50.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统还可包括锅炉省煤器e3，并且主管道t4可通过锅炉省煤器e3通向锅炉。锅炉省煤器e3是锅炉前端用于回收利用烟道中的余热，也是对锅炉前端供水的预热。
51.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统还可包括流体相通地连接锅炉给水泵e2的出口和除氧器e1的多个工作介质进口之一的第二管线t2以及设置在第二管线t2上的再循环前隔离阀v2、再循环阀v3、再循环后隔离阀v4、逆止阀v5。如前所述，当锅炉给水泵e2处于启动、停机、快速调节运行工况时，在控制系统的控制下，再循环阀v3开启，另外当调节降压阀v6开度仍然不能使得透平机e4运行在发电机e5额定转速工况时，同样需要开启再循环阀v3，冗余流量将通过再循环阀v3减压后流回除氧器。在此期间，再循环阀v3承载巨大的压差，例如约17mpa的压差，要消耗掉巨大的压力能。当然，这也是为了保证锅炉给水泵和锅炉正常运行而不造成事故性关机的重要保证。
52.根据本技术的实施例，液力透平发电机组产生的电力可通过变压器并入厂用电电网。然而，本技术的实施例不限于此，而是液力透平发电机组产生的电力也可通过输变电路并入电网(国家电网)。当液力透平发电机组产生的电力并入厂用电电网时，可大大减小发电厂对电网的电力需求，另外，也可作为发电厂厂用电的备用电源。在此情况下，可减少厂用电备用电源对柴油发电机组的依赖。
53.根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统在不同的工况下具有第一运行模式、第二运行模式和第三运行模式，第一至第三运行模式通过系统中的阀门开/关来切换。
54.根据本技术的实施例，在第一运行模式时，锅炉给水泵e2仅给发电厂锅炉e3输送工作介质；在第二运行模式时，第三管线上的压力调节阀v7关闭，第二管线t2上的再循环阀v3开启，锅炉给水泵e2可给发电厂锅炉e3输送工作介质的同时，可通过第二管线t3上的再循环阀v3分流部分流量而保持锅炉给水泵安全稳定运行；在第三运行模式时，第三管线t3上的压力调节阀v7开启，第二管线t2上的再循环阀v3关闭，锅炉给水泵e2可给发电厂锅炉e3输送工作介质的同时，可将冗余流量的工作介质通过第三管线t3提供给透平机e4且驱动发电机e5发电而回收工作介质的压力能。
55.下面，结合示例描述根据本技术实施例的用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的意义和有益效果。
56.表1某1000mw发电厂汽轮发电机组实际运行情况汇总表
[0057][0058][0059]
表2给水泵再循环阀开启的运行规律
[0060][0061]
[0062]
表3能量回收效果经济效益比较
[0063][0064][0065]
结论：上述表3中所列设计参数，取平均值进行预算，一台机组可实现年节约电费约180万元。
[0066]
图2是根据本技术实施例的用于冗余流量能量回收的液力透平发电控制系统的框图。
[0067]
如图2所示，根据本技术的另一个方面，提供一种用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统包括收集各路工作介质并使其脱氧除气的除氧器e1、给发电厂锅炉e3提供工作介质的锅炉给水泵e2、利用锅炉给水泵e2冗余流量的液力透平发电机组e4、e5、用于过压保护的再循环阀v3，以及连接除氧器e1的出口至锅炉给水泵e2的进口的第一管线t1、连接锅炉给水泵e2的出口经由再循环阀v3至除氧器e1的进口的第二管线t2、连接锅炉给水泵e2的出口经由液力透平发电机组e4、e5的液力透平机的进口的第三管线t3、连接锅炉给水泵e2的出口至发电厂锅炉e3的第四管线t4、连接液力透平发电机组e4、e5的液力透平机的出口至除氧器e1的进口的第五管线t5，控制系统，包括：分布式计算机控制器dcs，基于输入的信号和预设的算法发送控制信号至用户端，并与发电厂的主控室通信；以及压力变送器pt3，输出锅炉给水泵的出口的压力信号至分布式计算机控制器dcs。分布式计算机控制器dcs接收来自压力变送器pt3输出的锅炉给水泵的出口的压力信号，分布式计算机控制器dcs将接收的锅炉给水泵的出口的压力信号分为三个运行模式，即第一运行模式、第二运行模式和第三运行模式，第一至第三运行模式通过系统中的阀门开/关来切换。分布式计算机控制器dcs仅在第三运行模式导通第三管线，并且使液力透平发电机组运行发电。
[0068]
根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统还可包括设置在除氧器e1的出口处的第一压力变送器pt1、设置在锅炉给水泵e2的进口处的第二压力变送器pt2、设置在液力透平机的进口处的第四压力变送器pt4、设置在液力透平机的出口的第五压力变送器pt5及设置在发电厂锅炉的进口处的第六压力变送器pt6。分布式计算机控制器dcs接收来自上述压力变送器pt1、pt2、pt4、pt5、pt6的压力信号，并且结合来自压力变送器pt3的压力信号，按照预定的算法综合判断用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的运行情况，确定其下一步的运行步骤。
[0069]
根据本技术的实施例，第一运行模式可为发电厂汽轮发电机组的负荷在设计负荷70％以上时锅炉给水泵的出口压力的运行模式，第二运行模式可为发电厂汽轮发电机组的负荷在设计负荷60％至70％时锅炉给水泵的出口压力的运行模式，第三运行模式可为发电厂汽轮发电机组的负荷在设计负荷40％至50％附近波动的运行模式，并且第三运行模式还可以包括依据电网的调度可能出现的深度调峰至更低的运行模式。
[0070]
根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统还可包括设置在第三管线t3上的调压阀v6和闸阀v7，在第一运行模式时，闸阀v7及再循环阀v3关闭；在第二运行模式时，再循环阀v3开启、闸阀v7关闭；并且在第三运行模式时，调压阀v6和闸阀v7开启，再循环阀v3关闭。
[0071]
根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统还可包括设置在锅炉给水泵e2的进口的流量测量装置sg1和设置在发电厂锅炉e3的进口的流量测量装置sg2。
[0072]
根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统还可包括分别设置在流量测量装置sg1、sg2两端的差压变送器dpt1、dpt2，差压变送器dpt1、dpt2产生的差压信号发送给分布式计算机控制器dcs且做出流量分配计算。
[0073]
根据本技术的实施例，在第三运行模式时，第三管线的冗余流量等于流量测量装置sg1和流量测量装置sg2测得流量之差。
[0074]
根据本技术的实施例，用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统还可包括监测液力透平机转速的转速测量探头se1、se2、se3，当液力透平机e4的转速低于发电机e5的额定转速时，分布式计算机控制器dcs控制调压阀v6加大开度，当液力透平机e4的转速高于发电机e5的额定转速时，分布式计算机控制器dcs控制调压阀v6减小开度，并且当液力透平机e4的转速高于或者低于发电机e5的额定转速且控制调压阀v6开度无效时，关闭闸阀v7，并且开启再循环阀v3。
[0075]
根据本技术的实施例，分布式计算机控制器dcs可为发电厂主控室的子系统，在任何情况下，分布式计算机控制器dcs在发电厂总控室下运行。
[0076]
下面，以1000mw汽轮发电机组配置100％容量锅炉给水泵为例描述其用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统的设计参数和控制要求。
[0077]
汽轮发电机组运行在400mw至1000mw负荷范围内，年平均负荷率60％，波峰时期电力需求旺盛负荷率保持80％以上，波谷时期基本维持在40％负荷率运行，其中透平发电机组参照锅炉40％负荷率时效率最高设计，预计年投运时间为3000h。
[0078]
给水泵入口侧设有流量测量装置sg1，锅炉入口侧设有流量测量装置sg2，再循环流量(管线t2)及透平发电机组流量(管线t3)为sg1与sg2的差值。
[0079]
除氧器出口、给水泵的进出口、透平机进出口、锅炉进入分别设有压力检测pt1～pt6。
[0080]
再循环阀v3具有快速开启功能，闸阀v7具有快速关闭功能，隔离阀v2、隔离阀v4以及隔离阀v8为常开。
[0081]
电网负荷的大小决定了锅炉e3需求介质的流量以及压力的大小，通过调节阀阀门v11开度与给水泵e2的转速来满足上述要求。
[0082]
当机组即将启动、停机及快速降负荷时，再循环阀v3全开，闸阀v7全关，待机组平
稳运行以后，给水泵流量即sg1数值大于给水泵最小流量值一定范围以后，再循环阀v3缓慢关闭。
[0083]
当机组负荷处于400mw至500mw负荷左右运行时，透平发电机组投运，开启闸阀v7以及调压阀v6，关闭再循环阀v3，冗余的高压介质通过透平入口进入透平机转轮，带动透平机工作后低压介质经过透平出口回到除氧器e1，透平机通过联轴器拖动发电机工作。透平机轴头装有转速测量装置，配备3冗余转速测量探头，该信号接入电厂自动控制系统dcs，当透平机转速高于发电机工作转速，先降低调压阀v6及闸阀v7开度，若仍然不能满足，适度开启再循环阀v3；当出现特殊情况透平机转速高于发电机安全转速后，快速关闭阀门v7，快速打开阀门v3；当透平机转速低于发电机工作转速，开启闸阀v7及调压阀v6至全开同时调节再循环阀门v3至全关，以确保透平机转速在发电机工作范围内。
[0084]
当负荷处于600mw及以上负荷运行时，透平发电机组切出，关闭闸阀v7及再循环v3。
[0085]
与现有技术相比，本技术的实施例至少可以实现如下有益效果：
[0086]
根据本技术实施例的用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统包括连接于锅炉给水泵的出口和除氧器的进口之间的一套透平发电机组，透平机接收来自锅炉给水泵的预定冗余流量的工作介质，吸收工作介质的压力能驱动透平机的转轴并带动发电机的转轴旋转而发电，并且透平机仅利用锅炉给水泵的预定冗余流量发电。根据本技术实施例的用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统可回收的冗余流量的能量是巨大的，以1000mw的发电机组为例，每小时最大可回收能量2300kw，年发电量约690万kwh左右，因此具有很好的节能效果。如果这部分能量不被回收，则冗余流量将通过再循环阀减压后回流到除氧器中，对再循环阀增大了负担，加速磨损，再循环阀在减压过程中将使工作介质汽化而加重除氧器的工作负担，而其减压过程中产生的热量排放也是对环境空气的污染。此外，由于透平机吸收了冗余流量，可使汽轮发电机组低负荷运行时减轻锅炉给水泵运行工况的恶化，即在出口压力保持合理范围的情况下适当提高锅炉给水泵的流量而使锅炉给水泵保持在较优工况下运行，锅炉给水泵因此多消耗的能量完全可在液力透平发电机组中得到回收和补偿。液力透平发电机组所产生的电力可通过变压器变压后直接并入发电厂的厂用电电网，减少了发电厂对国家电网的电力消耗，同时液力透平发电机组所产生的电力也可作为发电厂的备用电源。
[0087]
以上所述仅是本技术的示范性实施方式，而非用于限制本技术的保护范围，本技术的保护范围由所附的权利要求确定。