汽轮机的控制方法和装置与流程

本发明涉及汽轮机领域，具体而言，涉及一种汽轮机的控制方法和装置。

背景技术：

循环流化床汽轮机组由循环流化床锅炉、汽轮机、发电机等主设备组成，锅炉负责燃烧产生蒸汽，蒸汽进入汽轮机冲动叶片使汽轮机转子转动，汽轮机转子带动发电机转子转动切割磁力线产生电能供用户使用。循环流化床锅炉具有蓄热容量大的特点，而煤粉锅炉的蓄热能力不及循环流化床锅炉，在相关标准中的一次调频模型没有考虑到循环流化床锅炉的这一特点，因此可以利用这一特点建立一种针对循环流化床锅炉的一次调频模型。

火力发电厂一次调频动作过程如下：汽轮机并网后，电网功率需求发生变化时将使电网中所有发电机出口电流发生变化，这将使电网中所有发电机转子受到的电磁阻力发生变化，汽轮机进汽量不变的情况下电磁阻力变化将使电网中所有发电机的转速发生变化，所有发电机的转速变化将导致整个电网频率变化，为了保证网频，所有并网机组就要通过控制系统开大或关小发电机所属汽轮机的进汽调门以增加或减小汽轮机进汽量，使电机转速接近额定值，从而使整个电网频率接近额定值，在转速(频率)逐渐接近额定值的过程中，电网中各台发电机的做功(负荷)同时发生变化用以满足电网功率需求，这个过程就是一次调频。

图1是现有技术中一种汽轮机一次调频的原理图，结合图1所示，其动作原理是当汽轮机实际转速与额定转速不一致时(电网频率变化时)，出现“转差”信号，“转差”信号同时作用在ccs(协调控制系统)侧与deh(调速控制系统)侧，作用在ccs侧的“转差”信号通过“不等率函数1”转化为“调频功率定值”与“功率定值”叠加再与“实际功率”相比较，比较后的值经“功率控制器”调节得到功率调节指令；deh侧的“转差”信号通过“不等率函数2”转化为“综合阀位增量”直接叠加在“综合阀位指令”中去开大或关小汽轮机调门，以抑制汽轮机的转速偏离额定值，这部分的调节属于前馈调节，前馈调节只是根据“转差”的变化输出一个固定的“综合阀位指令”，并不能准确的对电网的频率变化进行功率补偿，属于粗调。最终只有在“实际功率”与“目标功率指令”一致时“功率调节指令”才不会继续输出，最终将汽轮机转速(电网频率)拉回额定值。

在这种组态方式下，机组处于额定汽压运行(即定压运行)且汽轮机调门实际流量特性与流量特性函数一致时，这个“综合阀位增量”是相对准确的，当“转差”变化时，输出的“综合阀位增量”使汽轮机调门开大或关小的前馈量能够比较准确的补偿电网所需调频功率。而目前火力发电机组运行中大部分都采用滑压运行方式(机前汽压不在额定值)，且随着机组运行过程中的磨合和技术改造等原因，很多机组汽轮机调门的实际流量特性与deh中的流量特性函数不一致，当“转差”变化时，deh侧输出的“综合阀位增量”使汽轮机调门开大或关小的量与电网要求的调频补偿功率会存在一定差距，还需要再通过ccs侧的功率控制器进行反复调整才能够最终使调频补偿功率达到电网的要求，这一过程需要的时间较长。

图2是现有技术中另一种汽轮机一次调频的原理图，结合图2所示当一次调频动作或机组升降负荷时会导致机前汽压升高或降低，加入“压力拉回”逻辑后，压力偏差逻辑会根据偏差大小产生一个“压力拉回”信号对负荷的变动进行抑制，防止因负荷变动导致汽压偏离安全值进而使机组发生危险，但这个“压力拉回”逻辑在网频变化时，对调频的调节是起抑制作用的，会反调“综合阀位指令”信号，有时会使调频调节品质达不到电网要求。且当机组滑压运行时，机前汽压会偏离额定机前汽压，因此在“转差”信号出现时，如果按照定压运行时的调整逻辑来调整调门，则调整程度不足。

针对现有技术中循环流化床汽轮机组滑压运行且一次调频动作时汽轮机调门无法快速准确调整的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种汽轮机的控制方法和装置，以至少解决现有技术中循环流化床汽轮机组滑压运行且一次调频动作时汽轮机调门无法快速准确调整的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种汽轮机的控制方法，包括：获取功率调节指令，其中，功率调节指令用于调整电网功率；通过第一阀位增量和补偿参数获取第二阀位增量，其中，第一阀位增量根据转差信号通过预设不等率函数得到；通过功率调节指令和第二阀位增量进行叠加得到阀位指令，其中，阀位指令用于调整汽轮机进汽阀门的开合。

进一步地，补偿参数包括如下任意一种或多种：功率定值、实际功率、额定机前汽压、实际机前汽压和当前阀位指令。

进一步地，第二阀位增量为额定机前汽压与实际机前汽压之商与第一阀位增量的乘积。

进一步地，第二阀位增量为单位阀位指令与实际功率之商与第一阀位增量的乘积，其中，单位阀位指令为当前阀位指令与阀位功率转换系数之商，阀位功率转换系数根据汽轮机的最大功率得到。

进一步地，第一阀位增量为功率调节指令与实际功率之商与第二阀位增量的乘积。

进一步地，检测汽轮机的调频指令；当接收到汽轮机的调频指令时，根据当前实际机前汽压和目标机前汽压的汽压偏差确定是否屏蔽压力拉回信号；其中，压力拉回信号根据机前汽压的变化生成，用于抑制汽轮机的负荷变动。

进一步地，检测当前实际机前汽压和目标机前汽压的汽压偏差；如果偏差大于预设值时，则禁止屏蔽压力拉回信号；如果偏差小于等于预设值，则屏蔽压力拉回信号。

进一步地，当汽轮机完成调频指令时，恢复压力拉回信号。

进一步地，根据电机的转差信号和功率定值得到第一目标功率；根据压力拉回信号和第一目标功率得到第二目标功率；根据第二目标功率和汽轮机的实际功率，得到功率调节指令。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种汽轮机的控制装置，包括：第一获取模块，用于获取功率调节指令，其中，功率调节指令用于调整电网功率；第二获取模块，用于通过第一阀位增量和补偿参数获取第二阀位增量，其中，第一阀位增量根据转差信号通过预设不等率函数得到；叠加模块，用于通过功率调节指令和第二阀位增量进行叠加得到阀位指令，其中，阀位指令用于调整汽轮机进汽阀门的开合。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种存储介质，其特征在于，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述任意一种汽轮机的控制方法。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种处理器，其特征在于，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述任意一种汽轮机的控制方法。

在本发明实施例中，获取功率调节指令，其中，功率调节指令用于调整电网功率，通过第一阀位增量和补偿参数获取第二阀位增量，根据功率调节指令和第二阀位增量得到阀位指令。上述方案通过在汽轮机的阀位控制时加入补偿，从而在机组滑压运行时补偿调频所需的功率，使得汽轮机调门的开度能够与机组运行的功率更加匹配，解决了现有技术中循环流化床汽轮机组滑压运行且一次调频动作时汽轮机调门无法快速准确调整的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中一种汽轮机一次调频的原理图；

图2是现有技术中另一种汽轮机一次调频的原理图；

图3是根据本申请实施例的一种汽轮机的控制方法的流程图；

图4是根据本申请实施例的一种汽轮机的控制方法的原理图；以及

图5是根据本申请实施例的一种汽轮机的控制装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种汽轮机的控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图3是根据本发明实施例的汽轮机的控制方法的流程图，如图3所示，该方法包括如下步骤：

可选的，根据本申请上述实施例，上述方法还包括：

步骤s302，获取功率调节指令，其中，功率调节指令用于调整电网功率。

在一种可选的实施例中，上述功率调节指令可以通过ccs侧生成，deh侧根据该功率调节指令来得到对应的阀位指令，从而能够调整汽轮机进汽阀门的开合，进而达到调整电网功率的目的。

步骤s304，通过第一阀位增量和补偿参数获取第二阀位增量，其中，第一阀位增量根据转差信号通过预设不等率函数得到。

具体的，上述第二阀位参数即为进行补偿后的阀位增量，当汽轮机组滑压运行时，机前汽压会偏离额定机前汽压，即调频负荷增大，因此在“转差”信号出现时，则需要较定压运行情况下更大程度的开大或关小调门来补偿调频所需功率，上述方案中通过补偿参数和第一阀位增量得到补偿后的阀位增量，从而对调频负荷的补偿。

步骤s306，根据功率调节指令和第二阀位增量得到阀位指令，其中，阀位指令用于调整汽轮机中汽轮机进汽阀门的开合。

图4是根据本申请实施例的一种汽轮机的控制方法的原理图，结合图4所示，在deh侧，转差信号和模块f2提供的不等率函数2(预设不等率函数)得到综合阀位增量(第一阀位增量)，综合阀位增量与补偿参数通过补偿函数得到补偿后的综合阀位增量(第二阀位增量)，将补偿后的综合阀位增量与ccs侧叠加得到的功率调节指令结合，则得到综合阀位指令(阀位指令)。

由上可知，本申请上述实施例获取功率调节指令，其中，功率调节指令用于调整电网功率，通过第一阀位增量和补偿参数获取第二阀位增量，根据功率调节指令和第二阀位增量得到阀位指令。上述方案通过在汽轮机的阀位控制时加入补偿，从而在机组滑压运行时补偿调频所需的功率，使得汽轮机调门的开度能够与机组运行的功率更加匹配，解决了现有技术中循环流化床汽轮机组滑压运行且一次调频动作时汽轮机调门无法快速准确调整的技术问题。

可选的，根据本申请上述实施例，补偿参数包括如下任意一种或多种：功率定值、实际功率、额定机前汽压、实际机前汽压和当前阀位指令。具体的，上述额定机前汽压即为机组定压运行时对应的机前汽压。

可选的，根据本申请上述实施例，通过转差信号和补偿参数获取第二阀位增量，包括：第二阀位增量为目标机前汽压与实际机前汽压之商与第一阀位增量的乘积。

结合图4所示，第二阀位增量即为补偿后综合阀位增量，第一阀位增量即为不等率函数2输出的综合阀位增量。补偿函数f4的输出即补偿后综合阀位增量＝额定机前汽压/机前实际汽压*不等率函数2输出的综合阀位增量。

可选的，根据本申请上述实施例，通过转差信号和补偿参数获取第二阀位增量，包括：第二阀位增量为单位阀位指令与实际功率之商与第一阀位增量的乘积，其中，单位阀位指令为当前阀位指令与阀位功率转换系数之商，阀位功率转换系数根据汽轮机的最大功率得到。

仍结合图4所示，第二阀位增量即为补偿后综合阀位增量，第一阀位增量即为不等率函数2输出的综合阀位增量，单位阀位指令即为(当前综合阀位指令/阀位功率转换系数)。补偿函数f4的输出即补偿后综合阀位增量＝(当前综合阀位指令/阀位功率转换系数)/实际功率*不等率函数2输出的综合阀位增量，其中，阀位功率转换系数＝机组最大功率/100。

可选的，根据本申请上述实施例，通过转差信号和补偿参数获取第二阀位增量，包括：第一阀位增量为功率调节指令与实际功率之商与第二阀位增量的乘积。

仍结合图4所示，补偿函数f4的输出即补偿后综合阀位增量＝功率调节指令/实际功率*不等率函数2输出的综合阀位增量。

在上述步骤中，补偿函数可以通过如下方式确定补偿参数：

方式1：第二阀位增量＝目标机前汽压/实际机前汽压*第一阀位增量

方式2：第二阀位增量＝(当前阀位指令/阀位功率转换系数)/实际机前汽压*第一阀位增量

注：阀位功率转换系数＝机组最大功率/100

方式3：第二阀位增量＝功率调节指令/实际机前汽压*第一阀位增量

补偿函数功能块的内部参数按照方式1、方式2或方式3设置都可以，具体根据deh侧能够采集到的过程量进行选择，在可能的情况下尽量选用方式2或方式3。方式1的特点是可以避免滑压运行时机前汽压与额定机前汽压不同造成的综合阀位增量偏差，但不能避免因汽机调门流量特性变化造成的偏差。方式2和方式3的特点是不仅可以补偿机前汽压与额定机前汽压的偏差，还可以对调门流量特性变化造成的偏差进行补偿。

循环流化床发电机组采用上述实施例提供的一次调频逻辑模型后，在电网频率偏离额定值时可以在deh侧的前馈调整环节对调频负荷进行更加精确的补偿，弥补滑压运行和汽轮机调门流量特性变化带来的误差，还能够防止“压力拉回”逻辑导致一次调频出现反调。应用此一次调频逻辑模型后，当“转差”变化时使得一次调频调整过程时间大幅缩短，从而使电网和本地机组的安全性得到提高，同时也能够避免因调整速度或幅度不够而被电网考核。

可选的，根据本申请上述实施例，在通过第一阀位增量和补偿参数获取第二阀位增量之前，上述方法还包括：

步骤s308，检测汽轮机的调频指令。

具体的，上述调频指令可以在电网功率需求发生变化时，为了匹配电网功率需求的变化而生成的调频指令，上述调频指令可以用于控制发电机所属汽轮机的进汽阀门的开度，以改变汽轮机的进汽量，使电机的转速接近额定值，从而使整个电网频率接近额定值。

步骤s3010，当接收到汽轮机的调频指令时，根据当前实际机前汽压和目标机前汽压的汽压偏差确定是否屏蔽压力拉回信号；其中，压力拉回信号根据机前汽压的变化生成，用于抑制汽轮机的负荷变动。

具体的，当一次调频动作或机组升降负荷时会导致机前汽压升高或降低，加入“压力拉回”逻辑后，压力偏差逻辑会根据偏差大小产生一个“压力拉回”信号对负荷的变动进行抑制，防止因负荷变动导致汽压偏离安全值进而使机组发生危险。

此处需要说明的是，不同的负荷值对应不同的目标汽压值。这个目标汽压值允许在一定的范围内波动，当其超出这个范围时，即认为会对机组造成伤害或发生危险。因此当机前汽压同目标汽压值之差超出预先设定的限值时，通过压力拉回逻辑开大或关小汽机阀门，从而使当机前汽压同目标汽压值之差在允许偏差范围内，防止机组发生危险。

在一种可选的实施例中，可以在ccs侧的“压力拉回”逻辑中增加选择模块，当一次调频动作时，当前实际机前汽压和目标机前汽压的汽压偏差在预设的范围内，则可以暂时屏蔽“压力拉回”信号，当一次调频动作结束后，再投入“压力拉回”信号，当其它原因造成压力偏差时，“压力拉回”逻辑仍然起作用。

由上可知，本申请上述方实施例检测汽轮机的调频指令，当接收到汽轮机的调频指令时，根据当前实际机前汽压和目标机前汽压的汽压偏差确定是否屏蔽压力拉回信号；其中，压力拉回信号根据机前汽压的变化生成，用于抑制汽轮机的负荷变动。上述方案通过在调频时禁止压力拉回信号，从而抑制了压力拉回信号对调频的抑制作用。

可选的，根据本申请上述实施例，当接收到汽轮机的调频指令时，根据当前实际机前汽压和目标机前汽压的汽压偏差确定是否屏蔽压力拉回信号，包括：

步骤s3041，检测当前实际机前汽压和目标机前汽压的汽压偏差。

步骤s3043，如果偏差大于预设值时，则禁止屏蔽压力拉回信号。

步骤s3045，如果偏差小于等于预设值，则屏蔽压力拉回信号。

上述方案通过确定当前实际机前汽压与目标机前汽压的压力偏差，来确定汽轮机是否运行于安全的状态，如果偏差大于预设值时，则确定汽轮机的当前汽压状态不安全，不能屏蔽压力拉回信号，需要能够及时投入压力拉回信号以防止机组发生危险，如果偏差小于等于预设值时，则确定汽轮机的当前汽压状态安全，可以屏蔽压力拉回信号，从而在保证汽轮机的安全的状态下，减小压力拉回信号对频率调节品质的影响。

图4是根据本申请实施例的一种汽轮机的控制方法的原理图，结合图4所示，根据汽压(当前实际机前汽压)和汽压目标值(目标机前汽压)得到回拉信号，并通过h/l模块将汽压和目标机前汽压的偏差与预设值进行比对，并通过n模块输出相应的信号。

该控制方法还通过调频动作模块判断是否开始一次调频，汽轮机正常运行时的转速是3000转/分钟，当一次调频功能投入且转速超出正负2转时，即超出2998-3002转后，即认为一次调频动作，也可以通过检测f1模块是否有输出来判断一次调频是否在动作，只要f1的输出不为0，那就是一次调频在动作，如果一次调频动作结束，那么f1的输出为0。当机组开始一次调频时，调频动作模块输出相应的信号。

and模块同时接收n模块和调频动作模块输出的信号，当n模块输出的信号指示汽压和目标机前汽压的偏差小于预设值，且调频动作模块指示机组开始一次调频动作的情况下，and模块向t模块输出对应的信号，t模块将压力拉回信号屏蔽。

可选的，根据本申请上述实施例，当汽轮机完成调频指令时，恢复压力拉回信号。

可选的，根据本申请上述实施例，获取功率调节指令，包括：

步骤s3081，根据电机的转差信号和功率定值得到第一目标功率。具体的，当汽轮机实际转速与额定转速不一致时(电网频率变化时)出现“转差”信号。

步骤s3083，根据压力拉回信号和第一目标功率得到第二目标功率。

在上述步骤中，如果确定屏蔽压力拉回信号，则第一目标功率即为第二目标功率，如果确定不屏蔽压力拉回信号，则根据第一目标功率与压力拉回信号做差，即得到第二目标功率。

步骤s3085，根据第二目标功率和汽轮机的实际功率，得到功率调节指令。

在一种可选的实施例中，结合图4所示，仍在ccs侧，转差信号经过f1(不等率函数1)得到转差对应的调频功率定值，根据转差对应的调频功率定值与功率定值得到目标功率指令(第一目标功率)；在不屏蔽压力拉回信号的情况下，根据目标功率指令和压力拉回信号得到第二目标功率，在屏蔽压力拉回信号的情况下，将第一目标功率作为第二目标功率。再将第二目标功率和汽轮机的实际功率，通过负荷偏差pid控制得到功率调节指令。

实施例2

根据本发明实施例，提供了一种汽轮机的控制装置的实施例。图5是根据本申请实施例的一种汽轮机的控制装置的示意图，根据图5所示，该装置包括：

第一获取模块50，用于获取功率调节指令，其中，功率调节指令用于调整电网功率。

第二获取模块52，用于通过第一阀位增量和补偿参数获取第二阀位增量，其中，第一阀位增量根据转差信号通过预设不等率函数得到。

叠加模块54，用于通过功率调节指令和第二阀位增量进行叠加得到阀位指令，其中，阀位指令用于调整汽轮机的进气阀门的开合。

实施例3

根据本发明实施例，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行实施例1中任意一种汽轮机的控制方法。

实施例4

根据本发明实施例，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行实施例1中任意一种汽轮机的控制方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。