汽轮机输出功率控制系统及方法与流程

本发明涉及汽轮机，具体地涉及一种汽轮机输出功率控制系统及一种汽轮机输出功率控制方法。

背景技术：

1、汽轮机是一种以燃料燃烧和蒸汽压力驱动涡轮旋转来产生功率的热能转换设备它在许多工业应用中被广泛使用，包括电力发电、航空发动机和船舶推进系统。通过对汽轮机的热力学循环进行分析和优化，可以提高热效率和功率输出，降低燃料消耗和排放，而汽轮机的输出功率是衡量其性能优劣的重要指标之一。

2、目前，汽轮机的输出功率控制方法多种多样，包括压力控制、温度控制、转速控制等等。

3、但是，压力控制在在负载变化较大的情况下无法精确地控制汽轮机的输出功率，温度控制可能无法实时反映汽轮机的实际功率输出，导致控制滞后，转速控制由于即使转速保持恒定，蒸汽条件的变化也可能影响功率输出，也即现有的汽轮机的输出功率控制方法无法快速响应、高精度地控制汽轮机的输出功率。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种汽轮机输出功率控制系统及方法，以解决现有的汽轮机的输出功率控制方法无法快速响应、高精度地控制汽轮机的输出功率的问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供一种汽轮机输出功率控制系统，包括：

3、监测模块，用于获取汽轮机的蒸汽进汽压力和蒸汽出汽压力；

4、数据处理模块，用于计算汽轮机的蒸汽进汽压力和蒸汽出汽压力的比值，得到汽轮机的压力比；

5、数据处理模块还用于计算汽轮机的压力比和预设压力比的差值，得到汽轮机的压力比误差；

6、数据处理模块还用于当汽轮机的压力比误差大于预设压力比误差时，基于汽轮机的压力比误差，生成调节器的开度控制指令；

7、控制器模块，用于在接收到调节器的开度控制指令时，将调节器的开度控制指令发送至调节器，以控制调节器的开度，并调用监测模块获取汽轮机的蒸汽进汽压力和蒸汽出汽压力。

8、可选地，控制器模块包括：调速器；调节器包括：燃料调节阀和蒸汽调节阀；

9、调速器用于在接收到燃料调节阀的开度控制指令和蒸汽调节阀的开度控制指令时，将燃料调节阀的开度控制指令发送至燃料调节阀，并将蒸汽调节阀的开度控制指令发送至蒸汽调节阀，以控制燃料调节阀的开度和蒸汽调节阀的开度，以及调用监测模块获取汽轮机的蒸汽进汽压力和蒸汽出汽压力。

10、可选地，控制器模块包括：燃烧控制器；调节器包括：燃料调节阀；

11、燃烧控制器用于在接收到燃料调节阀的开度控制指令时，将燃料调节阀的开度控制指令发送至燃料调节阀，以控制燃料调节阀的开度，并调用监测模块获取汽轮机的蒸汽进汽压力和蒸汽出汽压力。

12、可选地，控制器模块包括：蒸汽调节器；调节器包括：蒸汽调节阀；

13、蒸汽调节器用于在接收到蒸汽调节阀的开度控制指令时，将蒸汽调节阀的开度控制指令发送至蒸汽调节阀，以控制蒸汽调节阀的开度，并调用监测模块获取汽轮机的蒸汽进汽压力和蒸汽出汽压力。

14、可选地，监测模块还用于当汽轮机的压力比误差小于预设压力比误差时，获取汽轮机的运行参数；其中，汽轮机的运行参数包括：蒸汽进汽温度、蒸汽出汽温度、蒸汽进汽流量和汽轮机转子转速；

15、数据处理模块还用于利用以下公式，对蒸汽进汽温度和蒸汽出汽温度进行计算，得到汽轮机的等熵效率；

16、其中，η等熵效率表示汽轮机的等熵效率，toutlet表示蒸汽出汽温度，tinlet表示蒸汽进汽温度；

17、数据处理模块还用于利用以下公式，对蒸汽进汽流量和预设压气机功率系数进行计算，得到汽轮机的压气机功率；

18、p压气机功率＝qinlet*k压气机功率系数；其中，p压气机功率表示汽轮机的压气机功率，qinlet表示蒸汽进汽流量，k压气机功率系数表示预设压气机功率系数；

19、数据处理模块还用于利用以下公式，对预设燃料热值、预设燃烧效率和预设涡轮机效率进行计算，得到燃气发生器功率；

20、p燃气发生器功率＝ca*η燃烧效率*η涡轮机效率；其中，p燃气发生器功率表示燃气发生器功率，ca表示预设燃料热值，η燃烧效率表示预设燃烧效率，η涡轮机效率表示预设涡轮机效率；

21、数据处理模块还用于利用以下公式，对汽轮机转子转速和预设汽轮机转子额定转速进行计算，得到汽轮机的转速系数；

22、其中，k表示汽轮机的转速系数，r1表示汽轮机转子转速，r2表示预设汽轮机转子额定转速；

23、数据处理模块还用于利用以下公式，对汽轮机的等熵效率、汽轮机的压气机功率、燃气发生器功率和汽轮机的转速系数进行计算，得到汽轮机的输出功率；

24、p汽轮机输出功率＝η等熵效率*p压气机功率*p燃气器发生功率*k；其中，p汽轮机输出功率表示汽轮机的输出功率。

25、可选地，监测模块包括：温度传感器、压力传感器、流量传感器和速度传感器；

26、温度传感器，用于监测蒸汽进汽温度、蒸汽出汽温度；

27、压力传感器，用于监测蒸汽进汽压力和蒸汽出汽压力；

28、流量传感器，用于监测蒸汽进汽流量；

29、速度传感器，用于监测汽轮机转子转速。

30、可选地，控制器模块还包括：保护装置；调节器还包括：液压执行器；

31、保护装置，用于当蒸汽进汽压力、蒸汽出汽压力、蒸汽进汽温度、蒸汽出汽温度、蒸汽进汽流量和汽轮机转子转速中的任意一种大于对应预设蒸汽进汽压力、预设蒸汽出汽压力、预设蒸汽进汽温度、预设蒸汽出汽温度、预设蒸汽进汽流量和预设汽轮机转子转速时，生成机组启停指令，并将机组启停指令下发至液压执行器，以使汽轮机组停止工作。

32、可选地，汽轮机输出功率控制系统还包括：显示模块；

33、显示模块，用于显示蒸汽进汽压力、蒸汽出汽压力、蒸汽进汽温度、蒸汽出汽温度、蒸汽进汽流量、压缩机功率系数、预设燃料热值、预设燃烧效率、预设涡轮机效率、预设汽轮机转子转速、预设汽轮机转子额定转速、预设汽轮机的压力比、预设压力比和汽轮机的压力比误差。

34、可选地，数据处理模块还用于：

35、获取电网需求电量；

36、根据汽轮机的特性曲线，基于电网需求电量，确定汽轮机的蒸汽进汽需求压力；其中，汽轮机的特性曲线用于表征汽轮机的蒸汽进汽需求压力与电网需求电量的映射关系；

37、当蒸汽进汽需求压力大于预设蒸汽进汽压力时，计算预设蒸汽进汽压力和蒸汽出汽需求压力的比例，得到预设压力比；

38、当蒸汽进汽需求压力大于预设蒸汽进汽压力时，计算蒸汽进汽需求压力和蒸汽出汽需求压力的比例，得到预设压力比。

39、在本发明实施方式的第二方面，提供一种汽轮机输出功率控制方法，基于上述的汽轮机输出功率控制系统实现，包括：

40、获取汽轮机的蒸汽进汽压力和蒸汽出汽压力；

41、计算汽轮机的蒸汽进汽压力和蒸汽出汽压力的比值，得到汽轮机的压力比；

42、计算汽轮机的压力比和预设压力比的差值，得到汽轮机的压力比误差；

43、当汽轮机的压力比误差大于预设压力比误差时，基于汽轮机的压力比误差，生成调节器开度控制指令；

44、在接收到调节器开度控制指令时，将调节器开度控制指令发送至调节器，以控制调节器的开度，并返回获取汽轮机的蒸汽进汽压力和蒸汽出汽压力。

45、本发明的有益效果：

46、该系统包括：监测模块、数据处理模块、控制器模块和调节器。通过监测模块负责采集蒸汽进汽压力和出汽压力数据。数据处理模块计算压力比和预设值的差值，即压力比误差，若误差超过预设值，则pid调节控制器生成调节器开度控制指令。控制器模块接收调节器开度控制指令并发送至调节器，以控制调节器的开度，并调用监测模块获取汽轮机的蒸汽进汽压力和蒸汽出汽压力。本发明通过精确控制汽轮机的压力比，能够快速调整调节器的开度来减小误差，从而能够精确且快速地控制汽轮机输出功率。

47、本发明实施例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。