CN112197610A - 一种燃煤机组一次调频复合控制系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤机组一次调频复合控制系统，包括凝结水调阀、电动光圈式节流孔板、节流孔板控制装置、集成总控装置；电动光圈式节流孔板对应安装在低压缸的抽汽口和其中一个或多个低压加热器之间，用于根据节流孔板控制装置发送的控制指令以调节进入其中一个或多个低压加热器的低压抽汽流量；当电网频率波动差值大于预设差值阈值时，集成总控装置同时启动凝结水调阀和节流孔板控制装置，分别调节进入低压加热器的凝结水流量和低压抽汽流量，直至电网频率恢复稳定。本发明通过凝结水节流与低加抽汽节流的结合，解决现有凝结水节流技术负荷相应慢的问题，同时提高了加热器的稳定性与可靠性。

Description

一种燃煤机组一次调频复合控制系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及燃煤机组一次调频控制技术领域，具体而言涉及一种燃煤机组一次调频复合控制系统及其工作方法。

背景技术

电网频率是电能质量的三大指标之一，维持电网频率的稳定是电力系统运行稳定的重要任务。随着社会的不断发展，传统的火力发电产生的污染物排放给环境带来严重的影响，新能源发电技术的不稳定性给电网频率的稳定带来了新的挑战，为提升电网抵御风险能力，火力发电机组必须更加深度地参与电网的一次调频。

目前，国内大型火力发电机组均采用回热加热系统，从汽轮机引出一部分蒸汽用于对给水的加热，从而来提高机组整个汽水循环的效率。由于该部分的抽汽具有很大的做功潜力，因此，在电网频率短暂性降低时，可以减小上述抽汽流量来使机组的出力增加。西门子公司通过对汽轮机储能的利用进行了全面研究，提出了利用加热器的自平衡原理，通过减小凝结水流量来减小低压加热器的抽汽流量，增大汽轮机的出力，使机组的发电功率增大的方案，成为“凝结水节流技术”。

凝结水节流技术虽然具备一定的一次调频能力，其自身也存在着一定的不足，现有的凝结水节流技术利用加热器的自平衡能力来减小汽轮机的抽汽流量，相应的负荷响应速度无法适应当下电网与火电机组的一次调频考核。依靠加热器的自平衡能力会使得加热器内部的温度、压力以及金属热应力迅速提高，对其安全性和可靠性提出了较高的要求。

基于现有凝结水节流技术，本发明公开了一种燃煤发电机组凝结水节流与低加抽汽节流集成控制的一次调频系统，通过凝结水节流与低加抽汽节流的结合，解决现有凝结水节流技术负荷相应慢的问题，同时提高了加热器的稳定性与可靠性。

发明内容

本发明目的在于提供一种燃煤机组一次调频复合控制系统及其工作方法，通过凝结水节流与低加抽汽节流的结合，解决现有凝结水节流技术负荷相应慢的问题，同时提高了加热器的稳定性与可靠性。

为达成上述目的，结合图1，本发明提出一种燃煤机组一次调频复合控制系统，所述燃煤机组包括汽轮缸、汽水循环系统、抽汽系统、凝结水系统和给水系统，所述抽汽系统包括多个与低压缸连接的低压加热器，其中一个低压加热器与凝结水系统连接，所述一次调频复合控制系统包括凝结水调阀、电动光圈式节流孔板、节流孔板控制装置，以及集成总控装置；

所述节流孔板控制装置与电动光圈式节流孔板一一对应连接，集成总控装置与节流孔板控制装置和凝结水调阀连接；

所述电动光圈式节流孔板对应安装在低压缸的抽汽口和其中一个或多个低压加热器之间，用于根据节流孔板控制装置发送的控制指令以调节进入其中一个或多个低压加热器的低压抽汽流量；

所述凝结水调阀设置在凝结水系统和低压加热器之间，用于根据集成总控装置的控制指令以调节进入与之连接的低压加热器的凝结水流量；

所述集成总控装置与电网频率监控装置连接，当电网频率波动差值大于预设差值阈值时，同时启动凝结水调阀和节流孔板控制装置，分别调节进入低压加热器的凝结水流量和低压抽汽流量，直至电网频率恢复稳定。

进一步的实施例中，所述电动光圈式节流孔板具有用于调节孔板通径流量的调节旋柄，通过转动调节旋柄以改变所在管道的通流能力。

进一步的实施例中，所述集成总控装置包括汽轮机转速监控单元、减法器、频差放大器、模拟量切换函数模块、高值报警器、凝结水流量偏差计算模块、凝结水流量切换函数模块、低压加热器流量偏差计算模块、低压加热器流量切换函数模块；

所述汽车轮转速监控单元、第一减法器、频差放大器、模拟量切换函数模块依次连接，汽车轮转速监控单元实时监控汽轮机的实际转速，将监控结果发送至第一减法器，第一减法器将之与汽轮机额定转速相减以计算得到汽轮机频差，经频差放大器计算得到对应的机组功率偏差值、以及将机组功率偏差值发送至模拟量切换函数模块；

所述第一减法器的输出端与高值报警器连接，高值报警器的输出端与模拟量切换函数模块的控制端连接，当第一减法器输出的汽轮机频差大于高值报警器中预设的频差阈值时，高值报警器发送启动信号至模拟量切换函数模块，以切换模拟量切换函数模块成工作状态，将机组功率偏差值分别发送至凝结水流量偏差计算模块和低压加热器流量偏差计算模块；

所述凝结水流量偏差计算模块的输出端通过凝结水流量切换函数模块与凝结水调阀连接，凝结水流量切换函数模块的另一个输入端连接常数0，低压加热器流量偏差计算模块用于根据机组功率偏差值以计算得到凝结水流量偏差值，当凝结水流量偏差值不等于0时，凝结水流量切换函数模块生成对应的凝结水流量偏差指令以发送至凝结水调阀；

所述低压加热器流量偏差计算模块的输出端通过低压加热器流量切换函数模块与节流孔板控制装置连接，低压加热器流量切换函数模块的另一个输入端连接常数0，低压加热器流量偏差计算模块用于根据机组功率偏差值以计算得到低压加热器抽汽流量偏差值，当低压加热器抽气流量偏差值不等于0时，低压加热器流量切换函数模块生成对应的节流孔板流量偏差指令以发送至节流孔板控制装置。

进一步的实施例中，所述凝结水流量偏差计算模块和凝结水流量切换函数模块设置有第一高低值限幅器，第一高低值限幅器用于限制进入凝结水流量切换函数模块的凝结水流量偏差值的最大幅值；

所述低压加热器流量偏差计算模块和低压加热器流量切换函数模块之间设置有第二高低值限幅器，第二高低值限幅器用于限制进入低压加热器流量切换函数模块的低压加热器抽汽流量偏差值的最大幅值。

进一步的实施例中，所述一次调频复合控制系统还包括保护系统；

所述保护系统与凝结水流量切换函数模块、低压加热器流量切换函数模块的控制端连接，用于切换凝结水流量切换函数模块、低压加热器流量切换函数模块的工作状态。

进一步的实施例中，所述节流孔板控制装置包括依次连接的第二减法器、抽汽流量切换函数模块、节流孔板流量特性曲线计算模块、节流孔板切换函数模块；

所述第二减法器接收集成总控装置发送的低压加热器抽汽流量偏差值，将之与一预设常数做差后，将差值发送至抽汽流量切换函数模块；

所述抽汽流量切换函数模块的另一个输入端连接有对应低压加热器的额定抽汽流量值，当所述差值与额定抽汽流量值不相同时，抽汽流量切换函数模块将差值发送至节流孔板流量特性曲线计算模块以计算节流孔板的开度理论值；

所述节流孔板切换函数模块的第一个输入端连接所述预设常数，当开度理论值与预设常数不相同时，节流孔板切换函数模块结合开度理论值生成实际开度指令，将实际开度指令发送至节流孔板。

进一步的实施例中，所述一次调频复合控制系统还包括保护系统；

所述保护系统与节流孔板切换函数模块的控制端连接，用于切换节流孔板切换函数模块的工作状态。

进一步的实施例中，所述预设常数为100。

进一步的实施例中，所述保护系统的输入参数包括除氧器液位低报警信号、除氧器压力高报警信号、除氧器温度高报警信号、凝汽器液位高报警信号和加热器金属热应力高报警信号。

基于前述一次调频复合控制系统，本发明还提及一种燃煤机组一次调频复合控制系统的工作方法，所述工作方法包括：

S1：实时监控电网频率：

(1)当电网频率正常时，将节流孔板调节至初始全开状态，结束流程；

(2)当电网频率波动时，计算得到汽轮机频差，判断汽轮机频差是否超出高值报警器的频差阈值，如果超出，触发高值报警器，进入步骤S3，否则，结束流程；

S2：计算得到机组功率偏差值，分别计算凝结水流量偏差值和低压加热器抽汽流量偏差值；

S3：根据凝结水流量偏差值计算得到凝结水调阀的调整值，生成对应的控制指令发送至凝结水调阀以调节进入低压加热器的凝结水流量；

S4：结合低压加热器抽汽流量偏差值和对应节流孔板的流量特性曲线，计算得到节流孔板的实际开度指令，根据实际开度指令调节节流孔板所在管道的抽汽流量，直至汽轮机频差小于频差阈值，将节流孔板调节至初始全开状态，结束流程。

通常燃煤发电机组包括汽轮机、汽水循环系统、抽汽系统、凝结水系统以及给水系统；所述汽轮机包括高压缸、中压缸和低压缸；所述汽水循环系统包括由末级过热器出口的主蒸汽至汽轮机膨胀作功后进入凝汽器冷凝成为凝结水，凝结水经由凝结水泵输送至多级回热加热器，最后由给水泵加压送至锅炉系统继续加热至过热蒸汽；所述抽汽系统包括多级回热加热器以及除氧器；所述循环水系统包括循环水泵、胶球泵、鼓形滤网、二次滤网、反冲洗泵；所述抽真空系统包括水室真空泵和水环真空泵；所述凝结水系统包括凝汽器、凝结水泵和凝结水主调阀；所述给水系统包括给水前置泵、主给水泵以及给水主调阀。

凝结水系统的功能主要是将经过凝汽器中的凝结水通过凝结水泵和送至除氧器，凝结水泵后母管设有凝结水主调阀，用于维持除氧器水箱水位的稳定。该系统主要包括凝汽器、凝结水泵、凝结水主调阀、轴封加热器、排污换热器等。

抽真空系统是为了机组启动时，凝汽器建立真空以及机组稳定运行时，维持凝汽器的真空。

给水系统的主要功能是将经除氧器除氧的凝结水由主给水泵加压后送到后续加热器进一步加热，经过主给水阀的调节，进入锅炉加热。给水系统主要由给水前置泵、主给水泵和给水泵主调节阀。

抽汽系统的设计范围是从汽轮机抽汽口至各级加热器壳体加热蒸汽进口，由多级回热加热器构成汽轮机的回热加热系统，包括低压加热器、高压加热器以及除氧器来自汽轮机的抽汽用于加热回热加热器中的凝结水，尽量减少凝汽器内的冷源损失，回热加热器与汽轮机之间由多根回热抽汽管道连接，抽汽管道中设有关断阀。

本发明通过在低压加热器的抽汽管道中加装电动光圈式可变通径流量孔板，而该流量孔板通过调节旋柄即可改变管道的通流能力，相比于一般的调节阀而言，所述电动光圈式可变通径流量孔板可在短时间内迅速调整抽汽流量，实现抽汽流量的精细调节。

在此结构基础上，本发明还提及了一种燃煤机组一次调频复合控制系统的运行方法：

在机组带基本负荷正常运行时，除氧器前的凝结水调阀控制处于自动模式，凝结水调阀的控制依据凝结水流量切换单冲量控制和三冲量控制。当凝结水流量高于其额定流量的35％时，凝结水调阀的控制逻辑为三冲量模式，三冲量分别对应主给水流量、除氧器水位以及主凝结水流量；当凝结水流量低于其额定流量的35％时，凝结水调阀的控制逻辑为单冲量模式，对应的变量为除氧器水位。位于低加抽汽管道中的流量孔板处于全开状态。

在电网频率降低时，燃煤发电机组投入凝结水节流与低加抽汽节流集成控制系统，调节凝结水调阀降低主凝结水流量的同时，快速调节流量孔板的开度，降低低加抽汽的流量，使机组的发电功率迅速增大。该集成控制系统的运行方法具体过程为：汽轮机转速响应电网频率变化而降低，发电机组实际转速与额定转速作差得到转速差值，经频率调节动作死区判断后的频差经由频差放大器，得到机组功率偏差值。此时，投入凝结水节流与抽汽节流集成控制系统。对于凝结水节流环节，上述功率偏差值经过凝结水流量偏差函数计算可以得到凝结水流量偏差值，偏差信号送至凝结水系统凝结水调阀的控制逻辑中，此时，调阀的运行模式应切为手动模式；而对于抽汽节流环节，功率偏差值经抽汽流量偏差函数计算得到抽汽流量的偏差值，流量偏差值送至流量孔板的控制组态中，节流孔板接收来自DCS组态的孔板开度指令。抽汽节流与凝结水节流同时响应，使机组的发电功率在短时间内迅速上升，增加机组的出力。当电网频率稳定后，退出凝结水节流与抽汽节流集成控制系统，抽汽系统、凝结水系统调节恢复稳定，此时节流孔板处于全开状态。

本发明通过在汽轮机低压抽汽管道中安装电动电动光圈式可变通径流量孔板，能够在机组参与电网一次调频时快速调整低压抽汽流量，增加汽轮机中低压缸出力，解决了现有燃煤机组利用凝结水节流技术参与一次调频过程中负荷响应慢等问题，另外还可以减小除氧器的温度变化，减小金属热应力，同时大幅提高低压加热器运行的稳定性与可靠性。

以上本发明的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：

(1)本发明基于现有的凝结水节流技术，提出凝结水节流与低加抽汽节流集成控制系统，在凝结水流量节流指令发出的同时，改变节流孔板的开度，减小来自汽轮机的低加抽汽流量，相比于凝结水节流技术，机组发电功率增加速率更快，能够更快的增加发电机组的出力。

(2)现有的凝结水节流技术依靠加热器的自平衡原理，减小凝结水流量的同时会使得加热器内温度压力上升，对加热器和除氧器金属结构的安全运行造成不利的影响，本发明公开的凝结水节流与低加抽汽节流集成控制系统可在凝结水节流的同时减小抽汽流量，对低压加热器而言，其内部温度的变化幅度减小，由此造成的金属热应力也会随之下降，更加利于加热器与除氧器的安全可靠运行。

(3)本发明基于主流大型燃煤发电机组，其改造难度和成本较低，对于火电机组的推广普及较为简单，大大提升了火电机组的一次调频负荷响应能力，缓解了燃煤机组的一次调频考核的压力。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的燃煤机组一次调频复合控制系统的结构示意图。

图2是本发明的燃煤发电机组系统原则性热力系统图。

图3是本发明的凝结水节流与抽汽节流集成控制系统DCS组态结构图。

图4是本发明的5#低压加热器节流孔板控制装置DCS组态结构图。

图5是本发明的6#低压加热器节流孔板控制装置DCS组态结构图

图6是常规凝结水节流的负荷响应曲线示意图。

图7是本发明的技术方案的负荷响应曲线示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

假设一台燃煤发电机组的回热系统采用的是三台高压加热器、一台除氧器和四台低压加热器的典型分布结构。

结合图2，所述燃煤发电机组的结构布置为：锅炉加热系统100连接高压缸主汽门710，主汽门连接高压缸主调门610，主调门610连接高压缸210，高压缸210连接锅炉加热系统100中的再热系统，再热系统连接中压缸主汽门720，中压缸主汽门720连接中压缸主调门620，中压缸主调门连接汽轮机中压缸220，中压缸220连接汽轮机低压缸230，低压缸230连接凝汽器910，凝汽器910连接凝结水泵430，凝结水泵430连接凝结水调阀630，凝结水主调阀630连接低压加热器370，低压加热器370连接低压加热器360，低压加热器360连接低压加热器350，低压加热器350连接除氧器340，除氧器340连接给水前置泵420，给水前置泵420连接主给水泵410，主给水泵410连接高压加热器330，高压加热器330连接高压加热器320，高压加热器320连接高压加热器310，高压加热器310连接锅炉100给水加热系统。在上述燃煤发电机组的抽汽回热系统中，高压缸210为高压加热器310和320提供加热蒸汽，分别为高压缸210第一级抽汽口连接抽汽关断阀510，关断阀510连接高压加热器310的进汽口，高压缸210抽汽口连接抽汽关断阀520，关断阀520连接高压加热器320的进汽口；中压缸220为高压加热器330和除氧器340提供加热蒸汽，分别为中压缸220第一级抽汽口连接抽汽关断阀530，关断阀530连接高压加热器330的进汽口，中压缸220第二级抽汽口连接抽汽关断阀540，关断阀540连接除氧器340的进汽口；低压缸230为低压加热器350、低压加热器360、低压加热器370以及低压加热器380提供加热蒸汽，其中低压缸230第一级抽汽口连接关断阀550，关断阀550连接电动光圈式节流孔板810，电动光圈式节流孔板810连接低压加热器350，低压缸230第二级抽汽口连接关断阀560，关断阀560连接电动光圈式节流孔板820，电动光圈式节流孔板820连接低压加热器360，低压缸230第三级抽汽口连接关断阀570，关断阀570连接低压加热器370，低压缸230第四级抽汽口连接关断阀580，关断阀580连接低压加热器380。

在该例子中，燃煤发电机组低压加热器350和低压加热器360的汽轮机抽汽管道关断阀后加装有电动光圈式节流孔板810和820。应当理解，电动光圈式节流孔板的安装数量和安装方式并不局限于这一种，例如还可以在低压加热器370和关断阀570之间加装、或只在低压加热器350和关断阀550之间加装等。

在电网频率波动，投入凝结水节流系统时，抽汽节流系统同步跟随，控制来自汽轮机的抽汽流量，使进入低压加热器350和低压加热器360的加热蒸汽流量减小。汽轮机低压缸230出力增加，整个汽轮机组的发电功率提高，同时，除氧器340、低压加热器350和低压加热器360内部的温度波动减小，降低加热器金属的热应力。

如图3所示，本发明提及的一种燃煤机组一次调频复合控制系统中的集成总控装置的工作原理为：电网频率波动时，汽轮机实际转速n偏离额定转速n₀，两者经过减法器作差得到汽轮机频差Δn，汽轮机频差计算程序中设置调频死区，所谓死区是指电网在额定频率附近发生频率波动时的一次调频不灵敏区。死区的存在可以防止小幅频率波动使汽轮机金属结构频繁位移造成的设备磨损。汽轮机频差经过频差放大器得到对应的机组功率偏差值ΔN。

机组功率偏差值ΔN送至模拟量切换(Transfer)函数T1的Y端，切换函数T1的N端连接常数0，切换函数T1的输出端连接以下逻辑回路：

(1)切换函数T1的输出值经过凝结水流量偏差函数G(ΔN)得到对应凝结水流量偏差值，经过高低值限幅器送至切换函数T2的N端，T2的Y端连接常数0，T2的输出端输出实际凝结水流量偏差值指令，高低值限幅器的作用是限制凝结水流量偏差值的大小防止出现偏差值过大影响机组的安全稳定运行。

(2)切换函数T1的输出值经过低压加热器350流量偏差函数G₅(ΔN)得到对应低压加热器350的抽汽流量偏差值，经过高低值限幅器送至切换函数T3的N端，T3的Y端连接常数0，T3的输出端输出实际低压加热器350流量偏差值指令。

(3)切换函数T1的输出值经过低压加热器360流量偏差函数G₆(ΔN)得到对应低压加热器360的抽汽流量偏差值，经过高低值限幅器送至切换函数T4的N端，T4的Y端连接常数0，T4的输出端输出实际低压加热器360流量偏差值指令。

优选的，切换函数T1的Flag输入端切换信号来自高值报警器的输出端，当电网频差超过高值报警值模块的设定值时，触发凝结水节流与低加抽汽节流集成控制的一次调频系统投入信号，高值报警值模块的设定值视具体机组而定。切换函数T2、T3和T4的Flag输入端切换信号来自保护系统或逻辑块的输出Out1，上述切换函数的设计是为了危急工况下切除凝结水节流与低加抽汽节流集成控制的一次调频系统，或逻辑块的输入包括除氧器液位低报警信号、除氧器压力高报警信号、除氧器温度高报警信号、凝汽器液位高报警信号以及加热器金属热应力高报警。

结合图4，低压加热器350对应的节流孔板控制装置的控制逻辑为：来自图3中的DCS控制逻辑低压加热器350抽汽管道中的节流孔板810抽汽流量偏差值与常数值100作差后送至切换函数T₅₁的Y端，T₅₁的N端连接低压加热器350的额定抽汽流量值，T₅₁的输出端送至节流孔板810的流量特性曲线函数，得到节流孔板810的实际开度指令，送至切换函数T₅₂的N端，T₅₂的Y端连接常数值100，T₅₂的输出值为低压加热器350节流孔板810的实际开度指令。该常数值可以选用节流孔板的初始开度值，例如全开状态时被设置成为100，半开状态时设置为50等。初始开度值的大小根据实际情况确定，如无特殊需求时，通常初始开度值被设置成100，此时无节流作用。

同样的，如图5所示，低压加热器360对应的节流孔板控制装置的控制逻辑为：来自图3中的DCS控制逻辑低压加热器360抽汽管道中的节流孔板820抽汽流量偏差值与常数值100作差后送至切换函数T₆₁的Y端，T₆₁的N端连接低压加热器360的额定抽汽流量值，T₆₁的输出端送至节流孔板820的流量特性曲线函数，得到节流孔板820的实际开度指令，送至切换函数T₆₂的N端，T₆₂的Y端连接常数值100，T₆₂的输出值为低压加热器360节流孔板820的实际开度指令。

优选的，切换函数T₅₁和T₆₁的Flag输入端切换信号来自图3中抽汽节流投入信号，切换函数T₅₂和T₆₂的Flag输入端切换信号为图3中的保护切断信号Out1。

实例一

当电网频率波动，频差值触发高值报警器，节流系统投入，依据机组的频差分别计算凝结水流量偏差值、低压加热器350抽汽流量偏差值和低压加热器360抽汽流量偏差值。凝结水流量偏差值送至CDS凝结水系统凝结水调阀的控制逻辑做进一步计算；低压加热器350抽汽流量的偏差经过节流孔板810的流量特性曲线计算得到节流孔板810的开度指令；低压加热器360抽汽流量的偏差经过节流孔板820的流量特性曲线计算得到节流孔板820的开度指令；低压加热器370抽汽流量的偏差经过节流孔板830的流量特性曲线计算得到节流孔板830的开度指令。

实例二

当电网频率稳定后，频差值低于调频死区不灵敏区，高值报警值变为False，凝结水节流系统与抽汽节流系统输出的流量偏差值均为0，除氧器水位控制与加热器抽汽控制恢复稳定，节流孔板回复全开状态，无任何节流作用。

实例三

在凝结水节流与低加抽汽节流集成控制的一次调频系统投入运行的过程中，若保护系统的切除信号触发，则凝结水节流系统与抽汽节流系统输出的流量偏差值均为0，所述一次调频系统退出调频过程，节流孔板回复全开状态，无任何节流作用。

图6及图7对比了现有凝结水节流技术与本发明所公开的复合控制系统的负荷响应曲线，机组的响应负荷目标值设为27MW。由图6可知，机组采用现有的凝结水节流技术在第60秒时的负荷响应实际值为24.8MW，响应速度较慢；根据图7的数据可知，机组采用本发明所公开的复合控制系统后的响应曲线明显优于现有技术，机组的负荷响应在第12秒时已达到目标值。由上可知，采用复合控制系统后的一次调频响应时间明显缩短，降低了机组参与电网一次调频时因响应能力不足而产生的考核。因此，本发明所公开的一种燃煤机组一次调频复合控制系统具有极高的应用价值。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种燃煤机组一次调频复合控制系统，所述燃煤机组包括汽轮缸、汽水循环系统、抽汽系统、凝结水系统和给水系统，所述抽汽系统包括多个与低压缸连接的低压加热器，其中一个低压加热器与凝结水系统连接，其特征在于，所述一次调频复合控制系统包括凝结水调阀、电动光圈式节流孔板、节流孔板控制装置，以及集成总控装置；

所述节流孔板控制装置与电动光圈式节流孔板一一对应连接，集成总控装置与节流孔板控制装置和凝结水调阀连接；

所述电动光圈式节流孔板对应安装在低压缸的抽汽口和其中一个或多个低压加热器之间，用于根据节流孔板控制装置发送的控制指令以调节进入其中一个或多个低压加热器的低压抽汽流量；

所述凝结水调阀设置在凝结水系统和低压加热器之间，用于根据集成总控装置的控制指令以调节进入与之连接的低压加热器的凝结水流量；

所述集成总控装置与电网频率监控装置连接，当电网频率波动差值大于预设差值阈值时，同时启动凝结水调阀和节流孔板控制装置，分别调节进入低压加热器的凝结水流量和低压抽汽流量，直至电网频率恢复稳定。

2.根据权利要求1所述的燃煤机组一次调频复合控制系统，其特征在于，所述电动光圈式节流孔板具有用于调节孔板通径流量的调节旋柄，通过转动调节旋柄以改变所在管道的通流能力。

3.根据权利要求1所述的燃煤机组一次调频复合控制系统，其特征在于，所述集成总控装置包括汽轮机转速监控单元、减法器、频差放大器、模拟量切换函数模块、高值报警器、凝结水流量偏差计算模块、凝结水流量切换函数模块、低压加热器流量偏差计算模块、低压加热器流量切换函数模块；

所述汽车轮转速监控单元、第一减法器、频差放大器、模拟量切换函数模块依次连接，汽车轮转速监控单元实时监控汽轮机的实际转速，将监控结果发送至第一减法器，第一减法器将之与汽轮机额定转速相减以计算得到汽轮机频差，经频差放大器计算得到对应的机组功率偏差值、以及将机组功率偏差值发送至模拟量切换函数模块；

所述第一减法器的输出端与高值报警器连接，高值报警器的输出端与模拟量切换函数模块的控制端连接，当第一减法器输出的汽轮机频差大于高值报警器中预设的频差阈值时，高值报警器发送启动信号至模拟量切换函数模块，以切换模拟量切换函数模块成工作状态，将机组功率偏差值分别发送至凝结水流量偏差计算模块和低压加热器流量偏差计算模块；

所述凝结水流量偏差计算模块的输出端通过凝结水流量切换函数模块与凝结水调阀连接，凝结水流量切换函数模块的另一个输入端连接常数0，低压加热器流量偏差计算模块用于根据机组功率偏差值以计算得到凝结水流量偏差值，当凝结水流量偏差值不等于0时，凝结水流量切换函数模块生成对应的凝结水流量偏差指令以发送至凝结水调阀；

所述低压加热器流量偏差计算模块的输出端通过低压加热器流量切换函数模块与节流孔板控制装置连接，低压加热器流量切换函数模块的另一个输入端连接常数0，低压加热器流量偏差计算模块用于根据机组功率偏差值以计算得到低压加热器抽汽流量偏差值，当低压加热器抽气流量偏差值不等于0时，低压加热器流量切换函数模块生成对应的节流孔板流量偏差指令以发送至节流孔板控制装置。

4.根据权利要求3所述的燃煤机组一次调频复合控制系统，其特征在于，所述凝结水流量偏差计算模块和凝结水流量切换函数模块设置有第一高低值限幅器，第一高低值限幅器用于限制进入凝结水流量切换函数模块的凝结水流量偏差值的最大幅值；

所述低压加热器流量偏差计算模块和低压加热器流量切换函数模块之间设置有第二高低值限幅器，第二高低值限幅器用于限制进入低压加热器流量切换函数模块的低压加热器抽汽流量偏差值的最大幅值。

5.根据权利要求3所述的燃煤机组一次调频复合控制系统，其特征在于，所述一次调频复合控制系统还包括保护系统；

所述保护系统与凝结水流量切换函数模块、低压加热器流量切换函数模块的控制端连接，用于切换凝结水流量切换函数模块、低压加热器流量切换函数模块的工作状态。

6.根据权利要求3所述的燃煤机组一次调频复合控制系统，其特征在于，所述节流孔板控制装置包括依次连接的第二减法器、抽汽流量切换函数模块、节流孔板流量特性曲线计算模块、节流孔板切换函数模块；

所述第二减法器接收集成总控装置发送的低压加热器抽汽流量偏差值，将之与一预设常数做差后，将差值发送至抽汽流量切换函数模块；

所述抽汽流量切换函数模块的另一个输入端连接有对应低压加热器的额定抽汽流量值，当所述差值与额定抽汽流量值不相同时，抽汽流量切换函数模块将差值发送至节流孔板流量特性曲线计算模块以计算节流孔板的开度理论值；

所述节流孔板切换函数模块的第一个输入端连接所述预设常数，当开度理论值与预设常数不相同时，节流孔板切换函数模块结合开度理论值生成实际开度指令，将实际开度指令发送至节流孔板。

7.根据权利要求6所述的燃煤机组一次调频复合控制系统，其特征在于，所述一次调频复合控制系统还包括保护系统；

所述保护系统与节流孔板切换函数模块的控制端连接，用于切换节流孔板切换函数模块的工作状态。

8.根据权利要求6所述的燃煤机组一次调频复合控制系统，其特征在于，所述预设常数为100。

9.根据权利要求3所述的燃煤机组一次调频复合控制系统，其特征在于，所述保护系统的输入参数包括除氧器液位低报警信号、除氧器压力高报警信号、除氧器温度高报警信号、凝汽器液位高报警信号和加热器金属热应力高报警信号。

10.一种燃煤机组一次调频复合控制系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括：

S1：实时监控电网频率：

(1)当电网频率正常时，将节流孔板调节至初始全开状态，结束流程；

(2)当电网频率波动时，计算得到汽轮机频差，判断汽轮机频差是否超出高值报警器的频差阈值，如果超出，触发高值报警器，进入步骤S3，否则，结束流程；

S2：计算得到机组功率偏差值，分别计算凝结水流量偏差值和低压加热器抽汽流量偏差值；

S3：根据凝结水流量偏差值计算得到凝结水调阀的调整值，生成对应的控制指令发送至凝结水调阀以调节进入低压加热器的凝结水流量；

S4：结合低压加热器抽汽流量偏差值和对应节流孔板的流量特性曲线，计算得到节流孔板的实际开度指令，根据实际开度指令调节节流孔板所在管道的抽汽流量，直至汽轮机频差小于频差阈值，将节流孔板调节至初始全开状态，结束流程。

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