基于抽汽点和抽汽量变化的供热机组滑压曲线dcs系统及应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及火力发电领域，具体涉及基于抽汽点和抽汽量变化的供热机组滑压曲 线DCS系统及应用方法。
【背景技术】
[0002] 火电机组中滑压运行相比于定压运行在经济性、安全性方面都得到了不同程度的 改善，是目前公认的提高机组部分负荷运行工况经济性和安全性的最有效方式之一。对于 国内大容量高参数的机型来讲，采用滑压运行方式较定压运行方式可平均降低发电煤1~ 4g/kW · h，全年可节约成本所产生的经济效益十分显著。滑压运行已普遍应用于火电机组 实际运行当中。
[0003] 随着经济的发展和人民生活质量的提高，城市集中供热系统得到迅速发展，其中 热电联产能源转换效率具有明显优势，因此，政府对热电联产生产方式非常重视，这也使抽 汽供热机组得到了大力的发展。随着热电联产生产方式的发展，各热电厂都在挖掘机组的 节能潜力，以达到降低发电煤耗、节约发电成本。然而，火电机组目前普遍采用的滑压运行 曲线，一般是将机组的负荷作为自变量来确定机组的主蒸汽压力，机组负荷发生变化，机组 的主蒸汽压力便随之改变。由于机组负荷的影响因素较多，例如抽汽热电联产机组，当抽汽 量改变时会使机组电负荷发生显著的变化。并且，热电联产机组在非采暖期采用的滑压运 行曲线一般都是机组出厂时的原始设计曲线，或者机组在非采暖期进行试验获得。所以，机 组非抽汽供热工况时的滑压运行曲线，已经不再适用于抽汽供热工况的经济运行;甚至，在 一些低负荷区域不能满足抽汽供热需求而不得不放弃自动滑压运行方式，而采用手动定压 方式运行。这对机组的最优经济性就会产生很大的影响，因此，热电联产机组在采暖期的滑 压运行方式的研究就显得非常重要。
[0004] 如今的大部分供热机组，很少甚至几乎不考虑供热变化、环境温度的变化，即使有 些考虑了热负荷变化，但是仍然没有考虑热负荷变化对汽轮机滑压运行曲线造成的影响。 以某些热电联产机组为例，纯凝工况的滑压运行曲线在采暖期就会偏离最优主蒸汽压力运 行工况，经济性会严重下降;此外，在某些负荷点还可能出现抽汽量不能满足供热需求的问 题。
[0005] 图1为目前电厂分散控制系统DCS中的滑压运行模块。当供热机组的负荷通过系统 输入滑压运行模块中时，在纯凝工况给定的滑压运行曲线中进行插值，即可得到纯凝工况 下的主蒸汽压力值。以供热机组电负荷作为自变量来确定机组的最优滑压值只适用于纯凝 工况工作，当实际机组进行抽汽供热时，该主蒸汽压力值已非最优。目前电厂分散控制系 统DCS中插值用的函数框利用修正系数对机组滑压运行曲线进行静态修正。但该方法只适 用于二维图，对于三维图就只能当做二维来处理。针对供热机组抽汽点调整以及抽汽量大 范围变化的特点，传统的滑压运行曲线设计方法及实现方式存在着一定的局限性。
[0006] 由于传统的滑压运行曲线设计方法的每一确定负荷点对应一个机组主蒸汽压力。 当以供热机组热负荷即机组抽汽量作为自变量来确定滑压曲线时，就会出现一个抽汽量对 应一条滑压曲线的情况。因此，滑压曲线必为一组而非一条，曲线图就变成了二维图。给以 负荷作为自变量查图来确定最优滑压值带来不便。
[0007] 如图2所示，以负荷点Μ为例，不同抽汽量下对应的三个最优滑压运行压力点A、B、C 差异性很大，所以目前的滑压曲线为负荷的单值函数设计方法存在着一定的缺陷。对于供 热机组DCS系统中滑压曲线的静态修正已经不能满足供热机组抽汽点调整以及抽汽量大范 围变化的工况。
[0008] 目前的供热机组DCS系统中并没有将供热机组由于抽汽点以及抽汽量变化对于滑 压运行曲线的影响考虑在内，也没有针对其进行滑压曲线的优化设计。
【发明内容】
[0009] 本发明为了解决现有技术电厂分散控制系统DCS中滑压运行模块未考虑抽汽点及 抽汽量变化的滑压曲线设计造成供热机组未在最佳工况下工作，导致热损耗偏差大的问 题，而提出了基于抽汽点与抽汽量变化的供热机组滑压曲线DCS系统及应用方法。
[0010] 基于抽汽点与抽汽量变化的供热机组滑压曲线DCS系统包括：
[0011] 用于输入负荷值的输入模块；
[0012] 用于获得滑压运行曲线的运算模块；
[0013] 用于输入DCS数据，判断抽汽点位置，修正滑压和限幅主蒸汽压力的叠加模块；
[0014] 用于输出最优主蒸汽压力的输出模块；
[0015] 所述的叠加模块包括：
[0016] 用于输入DCS数据的输入模块，判断抽汽点位置的逻辑判断模块，修正滑压的修正 值计算模块，对主蒸汽压力修正限幅的变化限幅模块；
[0017] 所述的逻辑判断模块通过DCS数据对供热机组期间的抽汽点位置进行判断；如果 抽汽位置为供热第一抽汽点，选取影响系数Z = Z1，抽汽量Q = Qa;如果抽汽位置为供热第二 抽汽点，选取影响系数Z = Z2，抽汽量Q = Qb;
[0018] 通过修正值计算模块得到不同抽汽点以及抽汽量下的主蒸汽压力值修正值；
[0019] 在修正值计算模块后增加一个主蒸汽压力变化限幅模块，当抽汽量变化对主蒸汽 压力的影响超过一个阈值，变化限幅模块对主蒸汽压力进行调整，获得最优主蒸汽压力。
[0020] 基于抽汽点与抽汽量变化的供热机组滑压曲线DCS系统的应用方法包括以下步 骤：
[0021] 步骤一、采集不同抽汽量下供热机组主蒸汽压力数据；
[0022] 步骤二、在选定的抽汽量下选取负荷点；
[0023]步骤三、获得每一负荷点对应的最优主蒸汽压力；
[0024] 步骤四、获得每一抽汽量下的滑压曲线；
[0025] 步骤五、在确定抽汽点位置下，通过每一抽汽量下的滑压曲线获得影响系数；
[0026]步骤六、获得修正的最优主蒸汽压力。
[0027]发明效果：
[0028] 1、本发明采用了引入抽汽点以及抽汽量作为自变量对滑压曲线进行实时修正的 方法来获得更接近全工况下最优经济性运行的滑压曲线，解决了现有技术分散控制系统 DCS中滑压运行模块的未考虑抽汽点及抽汽量变化的滑压曲线设计造成供热机组未在最佳 工况下工作的问题；
[0029] 2、本发明通过引入抽汽点和抽汽量作为自变量来对滑压曲线进行修正，实现多个 抽汽工况下的运行，具有良好的扩展性和可实施性；
[0030] 3、本发明设置限幅模块避免了抽汽量信号干扰带来的主蒸汽压力调整过于频繁 的问题。
【附图说明】
[0031] 图1是现有技术供热机组滑压运行DCS系统示意图；
[0032] 图2是不同抽汽量下的供热机组滑压曲线图，其中，Μ点为供热机组的某一负荷点， A、B、C点分别为纯凝工况、抽汽量1、抽汽量2下的最优主蒸汽压力点；
[0033] 图3是供热第一抽汽点与供热第二抽汽点在原则性热力系统中位置示意图；其中I 是供热第一抽汽点，Π 是供热第二抽汽点，B(boiler)表示锅炉;HP(High pressure)表示高 压汽轮机；IP (intermediate pressure)表示中压汽轮机;LP( low pressure)表示低压汽轮 机;G(generator)表示发电机;C(condenser)表示凝汽器;CP(Condensate pump)表示凝结 水栗；DE(deionization)表示除盐装置；BP(Boost pump)表示升压栗；SG(Gland steam condenser)表示轴封冷却器;HI，H2，H3，H5，H6，H7，H8(heater)表示给水回热器;TP(fore pump)表不前置栗；FP(feed water pump)表不给水栗；TD(Boiler Feedwater Pump Turbine，Turbine Driver)表不驱动汽轮机；HD(Deaerator):除氧器；BD(blow down)表不 排污系统;额定功率为300MW的供热机组，当机组在高负荷工况下运行时供热，一般选取供 热第一抽汽点，当机组在低负荷工况下运行时供热，一般选取供热第二抽汽点；
[0034]图4是抽汽量为Qn时，负荷点的选取示意图，图中Fnl、Fn2、Fn3、Fn4为选取的负荷 占 .
[0035]图5是抽汽量为Qn，负荷点为Fnl时，抽汽点为供热第一抽汽点时最优主蒸汽压力 曲线图；其中图5a是Qn抽汽量下Fnl负荷点的最优主蒸汽压力值Mn，其中，Mnl、Mn2、Mn3、Mn4 点为选取的主蒸汽压力点；图5b是Qn抽汽量下Fnl负荷点的最优主蒸汽压力值Μη'，其中， ΜηΓ、Μη2'、Μη3'、Μη4'点为选取的主蒸汽压力点；
[0036]图6是抽汽量为Qn时，供热机组DCS系统滑压曲线示意图，其中图6a是Mn、Nn、Pn、Rn 是抽汽点为供热第一抽汽点时每个负荷点通过最小二乘法拟合得到的最优主蒸汽压力点； 图6b是Mn'、Nn'、Pn'、Rn'是抽汽点为供