燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置及其控制方法与流程

1.本技术涉及燃煤发电领域，尤其涉及一种燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置及其控制方法。


背景技术：

2.目前，在发电行业总装机容量严重过剩的大背景下，火电燃煤机组参与深度调峰、频繁启停已成为常态。而燃煤发电机组除了供电，还可以通过发电机组系统中的主蒸汽管道或再热蒸汽管道对外供气，以满足外部工业的供热需求。因此，为了提高能源利用率、克服经营困难，积极拓展工业供汽潜力，对于燃煤发电厂变得愈加重要。
3.然而，由于燃煤发电工业供汽的参数较高，主蒸汽管道或再热蒸汽管道具有高温和高压的特性，无法在主蒸汽管道或再热蒸汽管道上安装流量测量装置，导致无法直接调节燃煤发电机组对外供汽的流量至用户侧实际需求的流量，对外供气的实用性较差。


技术实现要素：

4.本技术的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
5.为此，本技术的第一个目的在于提出一种燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置。该装置将流量测量装置安装在喷水管道和减温减压后的供汽管道，通过该装置可以根据用户侧的用热需求，准确的调节向用户侧提供的蒸汽的流量和压力，提高对外供汽的准确性。
6.本技术的第二个目的在于提出一种燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的控制方法。
7.本技术的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
8.为达上述目的，本技术第一方面实施例提出了一种燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置，该装置包括：一次蒸汽流量调节阀、减温减压器、减温水流量调节阀、第一流量计和第二流量计，其中，
9.所述一次蒸汽流量调节阀的输出端与所述减温减压器的第一输入端连接，用于调节通过的减温减压前蒸汽的流量；
10.所述减温水流量调节阀的输出端与所述第一流量计的输入端连接,用于调节通过的减温水的流量；
11.所述第一流量计的输出端与所述减温减压器的第二输入端连接，用于测量通过的减温水的流量；
12.所述减温减压器的输出端与所述第二流量计的输入端连接，用于对通过的蒸汽进行减温和减压；
13.所述第二流量计的输出端与用户侧连接，用于测量向所述用户侧提供的蒸汽的流量。
14.另外，本技术实施例的燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置还具有如下附加的
技术特征：
15.可选地，在一些实施例中，一次蒸汽流量调节阀的输入端与燃煤发电机组的主蒸汽管道或再热蒸汽管道连接，所述第二流量计安装在减温减压后的供气管道。
16.可选地，在一些实施例中，减温水流量调节阀的输入端与喷水管道连接，所述第一流量计安装在所述喷水管道上。
17.可选地，在一些实施例中，减温减压器包括减压阀，所述减温减压器具体用于：通过输入的减温水降低蒸汽的温度，并通过所述减压阀调节蒸汽的压力。
18.为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的控制方法，该燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置是上述第一方面的燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置，该方法包括：
19.获取用户侧所需蒸汽的压力、温度和流量，并测量减温水的压力和温度，以及减温减压前蒸汽的压力和温度；
20.根据获得的蒸汽参数和减温水参数计算在满足所述用户侧所需蒸汽的流量时，所述减温减压前蒸汽的目标流量和所述减温水的目标流量；
21.控制减温水流量调节阀的开度，使第一流量计测量的流量值在第一预设范围内，其中，所述第一预设范围基于所述减温水的目标流量确定；
22.根据预设的一次蒸汽流量调节阀的开度-流量特性曲线，确定所述减温减压前蒸汽的目标流量对应的目标开度，并将所述一次蒸汽流量调节阀的开度调节至所述目标开度。
23.另外，本技术实施例的燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的控制方法，还具有如下附加的技术特征：
24.可选地，在一些实施例中，该方法还包括：在不存在所述一次蒸汽流量调节阀的开度-流量特性曲线的情况下，逐步调节所述一次蒸汽流量调节阀的开度，直至第二流量计测量的蒸汽的流量在第二预设范围内，其中，所述第二预设范围基于所述减温减压前蒸汽的目标流量确定。
25.可选地，在一些实施例中，在调节所述一次蒸汽流量调节阀的开度的同时，还包括：控制减温减压器中的减压阀，使向所述用户侧提供的蒸汽的压力在第三预设范围内，其中，所述第三预设范围基于所述用户侧所需蒸汽的压力确定。
26.可选地，在一些实施例中，通过以下公式计算所述减温减压前蒸汽的目标流量和所述减温水的目标流量：
[0027][0028]
其中，g1是减温减压前蒸汽的目标流量，g2是减温水的目标流量，g3是用户侧所需蒸汽的流量，h1是减温减压前蒸汽的焓值，h2是减温水的焓值，h3是用户侧所需蒸汽的焓值。
[0029]
可选地，在一些实施例中，通过以下公式计算焓值：
[0030]hn
＝f(pn，tn)，n＝1，2，3
[0031]
其中，pn表示压力，tn表示温度，f()是焓值与压力和温度之间的函数。
[0032]
为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介
质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第二方面实施例中任一所述的燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的控制方法。
[0033]
本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
[0034]
本技术将流量测量装置安装在喷水管道和减温减压后的供汽管道，可以直接测量减温水和向用户侧提供的蒸汽的流量。并且根据用户侧所需的蒸汽的参数，计算出满足用户侧流量需求时，减温减压前蒸汽和减温水的目标流量，再对燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置中的流量调节阀进行控制，使实际的减温减压前蒸汽的流量和减温水的流量达到对应的目标流量，进而可以使燃煤发电机组实际向用户侧输出的蒸汽的流量符合用户侧的需求。由此，增强了燃煤发电机组对外供汽的调节能力，提高了燃煤发电机组对外供汽的精确性和针对性。
[0035]
本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0036]
本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0037]
图1为本技术实施例提出的一种燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的结构示意图；
[0038]
图2为本技术实施例提出的一种燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的控制方法的流程图。
具体实施方式
[0039]
下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0040]
下面参考附图描述本技术实施例的燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置及其控制方法。
[0041]
图1为本技术实施例提出的一种燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：一次蒸汽流量调节阀10、减温减压器20、减温水流量调节阀30、第一流量计40和第二流量计50。
[0042]
其中，一次蒸汽流量调节阀10的输出端与减温减压器20的第一输入端连接，用于调节通过的减温减压前蒸汽的流量。
[0043]
在本技术一个实施例中，一次蒸汽流量调节阀10输入端与燃煤发电机组的主蒸汽管道或再热蒸汽管道连接，通过调节一次蒸汽流量调节阀10的开度，可以调节主蒸汽管道或再热蒸汽管输出的蒸汽通过该一次蒸汽流量调节阀10后流量。
[0044]
减温水流量调节阀30的输出端与第一流量计40的输入端连接,用于调节通过的减温水的流量。
[0045]
具体的，减温水是在热电工业中用来降低蒸汽温度，使其符合生产使用要求的纯水，本技术通过减温水对高温蒸汽进行减温。通过调节减温水流量调节阀30的开度，可以调
节通过该减温水流量调节阀30的减温水的流量。
[0046]
第一流量计40的输出端与减温减压器20的第二输入端连接，用于测量通过的减温水的流量。
[0047]
在本技术一个实施例中，减温水流量调节阀30的输入端与燃煤发电机组系统中的喷水管道连接，由喷水管道提供所需的减温水，减温水流量调节阀30对喷水管道中减温水的流量进行调节，由于第一流量计40的与减温减压器20连接，故第一流量计40也安装在喷水管道上。
[0048]
减温减压器20的输出端与第二流量计50的输入端连接，用于对通过的蒸汽进行减温和减压。
[0049]
具体的，一次蒸汽流量调节阀10将减温减压前的蒸汽输入至减温减压器20的第一输入端，由减温减压器20通过第二输入端接收到的减温水对第一输入端接收到的高温高压的蒸汽进行减温。进一步的，在本技术实施例中，减温减压器20包括减压阀，20减温减压器通过其中的减压阀降低高温高压蒸汽的压力，由此，减温减压器20实现了对减温减压前的蒸汽进行减温减压。
[0050]
第二流量计50的输出端与用户侧连接，用于测量向用户侧提供的蒸汽的流量。
[0051]
具体的，由图1和上述器件的连接结构的描述可知，第二流量计50设置在减温减压器20之后，即安装在减温减压后的供气管道上，该处的管道经过减温减压操作不再具有高温高压的特性，并且安装第一流量计40的喷水管道同样不具有高温高压的特性，因此，本技术可以通过安装的第一流量计40和第二流量计50直接准确的测量通过自身的减温水或蒸汽的流量。
[0052]
在本技术一个实施例中，该装置还可以包括一个控制器，该控制器与上述各个组件连接，用于根据接收到的指令控制相关的组件执行对应的操作，或者，根据各测量设备检测到的参数自动生成对应的调整策略，并将控制指令发送至对应的组件处，以实现对外供汽的自动调节。
[0053]
综上所述，本技术实施的燃煤发电机组对外供汽自动调节装置，将流量计安装在喷水管道和减温减压后的供汽管道，便于通过控制该装置，准确的调节向用户侧提供的蒸汽的流量和压力。并且，该装置结构简单，便于实施且成本较低。
[0054]
为了更加清楚的说明的通过燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置对向外部提供的蒸汽进行调节的具体实现过程，下面以本技术实施例中提出的一种燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的控制方法进行详细说明。该方法应用于上述实施例中的燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置，即该燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的控制方法所针对的燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置，是上述实施中所述的装置，装置中包括的组件和各组件的连接方式如上述实施例所述，此处不再赘述。
[0055]
图2为本技术实施例提出的一种燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：
[0056]
步骤s201：获取用户侧所需蒸汽的压力、温度和流量，并测量减温水的压力和温度，以及减温减压前蒸汽的压力和温度。
[0057]
具体的，用户侧所需蒸汽的压力p3、用户侧所需蒸汽的温度t3和用户侧所需蒸汽的流量g3，是根据用户侧实际使用蒸汽的需求确定的，即本技术的自动调节装置最终输出的
蒸汽需要满足的需求量，可近似视为固定值。在本技术一个实施例中，可以由用户侧的通讯设备将用户侧所需蒸汽的压力、温度和流量发送给燃煤发电机组系统。
[0058]
进一步的，由于减温减压前蒸汽的流量g1如上所述无法被直接测量，需要在本技术的后续进行计算，但减温水的压力p2、减温水的温度t2、主蒸汽/再热蒸汽管道输出的减温减压前蒸汽的压力p1和减温减压前蒸汽的温度t1可以直接测量得到，因此，本技术先测量得到减温水的压力和温度，以及减温减压前蒸汽的压力和温度。在申请一个实施例中，可以预先在一次蒸汽流量调节阀和减温水流量调节阀的前端，或管道中的其他位置处设置耐高温高压的温度传感和压力传感器等测量设备，通过该测量设备检测相应位置处的压力或温度。
[0059]
步骤s202：根据获得的蒸汽参数和减温水参数计算在满足用户侧所需蒸汽的流量时，减温减压前蒸汽的目标流量和减温水的目标流量。
[0060]
具体的，获得的蒸汽参数即上一步骤中的用户侧需求的蒸汽参数p3、t3、g3，以及结合当前机组的具体运行情况检测得到减温减压前蒸汽参数：p1、t1。本技术根据p3、t3、g3、p1、t1和减温水参数p2、t2，计算出所需要的减温减压前蒸汽目标流量g1和减温水流量的目标流量g2。
[0061]
在本技术一个实施例中，基于本技术的燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的设置方式确定的流量间的关系，并结合焓值的概念计算g1和g2。具体而言，由图1限定的供汽方式可得上述各个流量存在如以下公式(1)所示的关系：
[0062]
g1+g2＝g3[0063]
进而，将流量乘以对应的焓值可得到如以下公式(2)所示的关系：
[0064]
g1×
h1+g2×
h2＝g3×
h3[0065]
其中，h1、h2和h3分别为减温减压前蒸汽、减温水以及用户侧需求蒸汽的焓值。
[0066]
进一步的，联立上述公式(1)和公式(2)进行求解，可以得到能够通过以下公式(3)计算减温减压前蒸汽的目标流量和减温水的目标流量：
[0067][0068]
其中，g1是减温减压前蒸汽的目标流量，g2是减温水的目标流量，g3是用户侧所需蒸汽的流量，h1是减温减压前蒸汽的焓值，h2是减温水的焓值，h3是用户侧所需蒸汽的焓值。由上述计算公式可知，由于g3为已知量，在确定各个焓值后，则可以计算出g1和g2。
[0069]
更进一步的，基于焓值的物理含义可知，焓值为压力和温度的函数，因此，本技术可以通过以下公式计算上述各个焓值：
[0070]hn
＝f(pn，tn)，n＝1，2，3
[0071]
其中，pn表示压力，tn表示温度，f()是焓值与压力和温度之间的函数，n＝1，2，3，分别指代的是上述减温减压前蒸汽、减温水以及用户侧需求蒸汽。
[0072]
可以理解的是，由于p3、t3、p1、t1、p2和t2均为已知量，在分别代入上述焓值计算公式计算出对应的焓值后，再将计算出的焓值代入上述公式(3)即可以计算出g1和g2。
[0073]
步骤s203：控制减温水流量调节阀的开度，使第一流量计测量的流量值在第一预设范围内，其中，第一预设范围基于减温水的目标流量确定。
[0074]
具体的，先调节减温水的流量，将计算得到的g2作为调节目标值，控制图1中减温
水流量调节阀30的开度，并通过第一流量计40测量在不同开度下，通过减温水流量调节阀30的实际减温水流量g2*，当实际测得的减温水流量g2*在第一预设范围内时，确定减温水的流量调节完成，维持减温水流量调节阀30的当前开度运行。其中，第一预设范围基于减温水的目标流量g2和预先确定的允许误差确定，比如，允许误差可以是0.01，则第一预设范围可以是[0.99g2，1.01g2]，即当减温水流量计的测量流量0.99g2≤g2*≤1.01g2时，调节结束。
[0075]
步骤s404：根据预设的一次蒸汽流量调节阀的开度-流量特性曲线，确定减温减压前蒸汽的目标流量对应的目标开度，并将一次蒸汽流量调节阀的开度调节至目标开度。
[0076]
其中，预设的一次蒸汽流量调节阀的开度-流量特性曲线，是准确的表示一次蒸汽流量调节阀10的开度k与通过一次蒸汽流量调节阀10的流量g之间的映射关系的曲线，将一次蒸汽流量调节阀开度与通过的流量一一对应，通常可以是由调节阀的生产厂家提供的开度-流量特性曲线。
[0077]
具体的，本技术先判断是否存在预设的一次蒸汽流量调节阀的开度-流量特性曲线，若存在则通过查询曲线的方式，确定与减温减压前蒸汽目标流量g1对应的一次蒸汽流量调节阀10的目标开度k1，再将一次蒸汽流量调节阀的开度调节至目标开度k1。
[0078]
由此，本技术通过将减温水的实际流量和减温减压前蒸汽的实际流量分别调节至对应的所需流量，可以使燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置最终输出的蒸汽的g3*与用户侧所需蒸汽的流量g3相同，实现了燃煤发电机组对外供汽的流量符合用户侧的需求。
[0079]
基于上述实施例，可以理解的是，在实际应用中，可能并不存在一次蒸汽流量调节阀的开度-流量特性曲线，因此，为了提高本技术在不同场景下的适用性，在本技术一个实施例中，当判断出不存在一次蒸汽流量调节阀的开度-流量特性曲线的情况下，还可以逐步调节一次蒸汽流量调节阀10的开度，直至第二流量计50测量的蒸汽的流量在第二预设范围内，其中，第二预设范围基于减温减压前蒸汽的目标流量确定。
[0080]
举例而言，若没有开度-流量特性曲线，则需要根据预设的调节步长，逐步调节一次蒸汽流量调节阀10开度，以调节向实际用户侧提供的蒸汽的流量g3*，并通过第二流量计50测量不同调节步长下的g3*，当最终蒸汽流量计所测得的流量在第二预设范围内，即0.99g3≤g3*≤1.01g3时，调节结束。
[0081]
基于上述实施例，为了进一步提高向用户侧提供的蒸汽符合用户侧需求的效果，本技术还可以对向用户侧提供的蒸汽的压力进行调节。在本技术一个实施例中，在调节一次蒸汽流量调节阀的开度的同时，还包括：控制减温减压器中的减压阀，使向用户侧提供的蒸汽的压力在第三预设范围内，其中，第三预设范围基于用户侧所需蒸汽的压力确定。
[0082]
具体而言，在上述实施例中，在存在开度-流量特性曲线或不存在预设特性曲线的两种调节方式下，在调节一次蒸汽流量调节阀10的开度时，均可以将用户侧需求的蒸汽压力p3作为调节目标值，控制减温减压器20中的减压阀的开度，使通过减温减压器20的蒸汽的压力p3*在第三预设范围内，即0.99p3≤p3*≤1.01p3。需要说明的是，本技术在调节向用户侧提供的蒸汽的流量过程中，与调节向用户侧提供的蒸汽的压力联合进行，使向用户侧提供的蒸汽的流量和压力同时符合用户侧的需求。
[0083]
综上所述，本技术实施的燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的控制方法，可以直接测量减温水和向用户侧提供的蒸汽的流量，并且根据用户侧所需的蒸汽的参数，计算出满足用户侧流量需求时，减温减压前蒸汽和减温水的目标流量。再对燃煤发电机组对
外供汽的自动调节装置中的流量调节阀进行控制，使实际的减温减压前蒸汽的流量和减温水的流量达到对应的目标流量，进而可以使燃煤发电机组实际向用户侧输出的蒸汽的流量符合用户侧的需求。由此，增强了燃煤发电机组对外供汽的调节能力，提高了燃煤发电机组对外供汽的精确性和针对性。
[0084]
为了实现上述实施例，本技术还提出一种非临时性计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本技术前述实施例提出的燃煤发电机组对外供汽的自动调节装置的控制方法。
[0085]
需要说明的是，应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0086]
另外，在本技术的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0087]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0088]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0089]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0090]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。