本發(fā)明涉及火力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制，更具體的涉及一種火電廠給水泵組汽蝕余量控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、火力發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)中，給水泵組是重要的設(shè)備之一；給水泵組的安全可靠運(yùn)行直接關(guān)系到火力發(fā)電廠整個(gè)機(jī)組的穩(wěn)定。在實(shí)際機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行異常(如凝泵跳閘聯(lián)啟、低壓加熱器液位三高退出)或者凝結(jié)水節(jié)流參與機(jī)組一次調(diào)頻的時(shí)候，極易出現(xiàn)除氧器液位降低的特殊工況。

2、當(dāng)除氧器液位偏離正常液位(自動(dòng)設(shè)定液位)足夠多時(shí)，在現(xiàn)有常見(jiàn)的除氧器水位自動(dòng)控制邏輯作用下，會(huì)發(fā)生過(guò)量凝結(jié)水短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入除氧器以期迅速將除氧器液位補(bǔ)充至正常液位(自動(dòng)設(shè)定液位)，易造成除氧器內(nèi)除氧器壓力的下降。

3、若除氧器內(nèi)壓力在短時(shí)間內(nèi)下降過(guò)多，便會(huì)導(dǎo)致給水泵組入口給水的可用汽蝕余量低于給水泵組必須汽蝕余量，進(jìn)而致使給水泵組汽蝕，最終導(dǎo)致鍋爐因給水流量低低而跳閘。同時(shí)，這種大量凝結(jié)水流量進(jìn)入除氧器的現(xiàn)象往往伴隨著凝結(jié)水泵的過(guò)流量運(yùn)行，致使凝結(jié)水泵變頻器過(guò)載而跳閘。上述兩個(gè)方面都是事故進(jìn)一步擴(kuò)大的表現(xiàn)，不利于火電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述領(lǐng)域中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種火電廠給水泵組汽蝕余量控制方法及系統(tǒng)，通過(guò)限制事故狀態(tài)下凝結(jié)水流量的方式防止給水泵組的汽蝕余量不足，不僅能夠降低給水泵組汽蝕的風(fēng)險(xiǎn)，更能防止事故擴(kuò)大化，提高了火電廠熱力系統(tǒng)自動(dòng)控制的抗干擾能力，從而提高火電廠運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種火電廠給水泵組汽蝕余量控制方法，包括以下步驟：

3、獲取給水泵入口實(shí)際可用汽蝕余量，根據(jù)可用汽蝕余量與已知的給水泵必須汽蝕余量的差值，確定允許的除氧器壓力變化下限；

4、根據(jù)獲取的除氧器下降管的長(zhǎng)度、半徑以及機(jī)組負(fù)荷對(duì)應(yīng)的給水泵入口流量，獲取除氧器內(nèi)水流動(dòng)至給水泵入口所需要的時(shí)間；

5、根據(jù)除氧器壓力變化下限和除氧器內(nèi)水流動(dòng)至給水泵入口所需要的時(shí)間，確定除氧器暫態(tài)過(guò)程質(zhì)量-能量平衡，獲取防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量增量；將凝結(jié)水流量增量與獲取的機(jī)組負(fù)荷對(duì)應(yīng)的實(shí)際凝結(jié)水流量求和，確定防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量限制值；

6、通過(guò)在除氧器液位自動(dòng)控制模塊上增加限制器，當(dāng)實(shí)際凝結(jié)水流量大于凝結(jié)水流量限制值時(shí)，限制除氧器液位自動(dòng)控制模塊輸出增大；當(dāng)實(shí)際凝結(jié)水流量小于凝結(jié)水流量限制值時(shí)或凝結(jié)水流量增量為負(fù)數(shù)時(shí)，除氧器液位自動(dòng)控制模塊正常工作。

7、優(yōu)選地，所述獲取給水泵入口實(shí)際可用汽蝕余量，具體包括：

8、確定防止給水泵組汽蝕余量不足控制的前置條件，包括：

9、設(shè)置除氧器液位基礎(chǔ)的自動(dòng)控制模塊，通過(guò)凝泵變頻器或除氧器上水調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制除氧器水位；

10、在給水泵系統(tǒng)管道上設(shè)置進(jìn)入除氧器的凝結(jié)水流量測(cè)點(diǎn)和流出除氧器的給水流量測(cè)點(diǎn)；

11、已知除氧器壓力測(cè)點(diǎn)顯示數(shù)值與絕對(duì)壓力的偏差量 a；

12、已知除氧器液位測(cè)點(diǎn)顯示數(shù)值與的除氧器水面至除氧器底部高度差的偏差量 b；

13、收集系統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)，包括：除氧器底部到給水泵中心線的靜差壓高度和給水泵吸入口管道的流動(dòng)阻力；

14、根據(jù)水泵機(jī)組當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)和收集到的系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)，計(jì)算給水泵組入口實(shí)際可用汽蝕余量：

15、

16、式中，為除氧器壓力；為除氧器內(nèi)給水密度；為重力加速度，數(shù)值為9.807m/s2；為除氧器底部到給水泵中心線的靜差壓高度；為給水泵吸入口管道的流動(dòng)阻力；為泵內(nèi)給水密度；為泵內(nèi)給水飽和壓力；為以除氧器底部為零位的除氧器液位；

17、在實(shí)際計(jì)算時(shí)，使用代替公式中的，既能求得保守的可用汽蝕余量，又能簡(jiǎn)化邏輯組態(tài)量，將可用汽蝕余量公式簡(jiǎn)化為：

18、。

19、優(yōu)選地，所述確定允許的除氧器壓力變化下限，包括以下步驟：

20、獲取給水泵必須汽蝕余量；

21、取給水泵組入口實(shí)際可用汽蝕余量與給水泵必須汽蝕余量的差值為允許的除氧器壓力變化下限：

22、

23、其中，為對(duì)應(yīng)的飽和水密度。

24、優(yōu)選地，所述獲取除氧器內(nèi)水流動(dòng)至給水泵入口所需要的時(shí)間，包括以下步驟：

25、根據(jù)給水泵機(jī)組實(shí)際穩(wěn)定運(yùn)行工況，獲取機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)實(shí)際的給水流量；

26、得到除氧器內(nèi)水流動(dòng)至給水泵入口所需要的時(shí)間 t為：

27、

28、式中，為低壓給水管道的半徑；為低壓給水管道的長(zhǎng)度。

29、優(yōu)選地，所述獲取防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量增量，具體包括：

30、獲取除氧器的長(zhǎng)度 l、半徑和橢圓封頭高度 y；

31、將作為除氧器暫態(tài)過(guò)程中初始狀態(tài)的參數(shù)，將除氧器壓力下限作為除氧器暫態(tài)過(guò)程中結(jié)束狀態(tài)的參數(shù)，將時(shí)間 t作為除氧器暫態(tài)過(guò)程的時(shí)間，通過(guò)計(jì)算除氧器暫態(tài)過(guò)程質(zhì)量-能量平衡，計(jì)算防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量增量為：

32、

33、

34、

35、

36、其中，、為暫態(tài)過(guò)程中初始狀態(tài)下除氧器中飽和水的焓值、體積；、、分別為暫態(tài)過(guò)程中結(jié)束狀態(tài)下除氧器中飽和水的體積、密度和焓值； h co為凝結(jié)水的焓值；

37、所述除氧器暫態(tài)過(guò)程質(zhì)量-能量平衡為通過(guò)簡(jiǎn)化除氧器暫態(tài)計(jì)算模型而得，簡(jiǎn)化除氧器暫態(tài)計(jì)算模型的過(guò)程為忽略除氧器內(nèi)飽和蒸汽的質(zhì)量及其蓄熱量、以及忽略相關(guān)管道及設(shè)備金屬當(dāng)量。

38、優(yōu)選地，所述確定防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量限制值，包括以下步驟：

39、根據(jù)給水泵機(jī)組實(shí)際穩(wěn)定運(yùn)行工況，獲取不同工況下機(jī)組對(duì)應(yīng)的凝結(jié)水流量；

40、將凝結(jié)水流量增量與機(jī)組負(fù)荷對(duì)應(yīng)的凝結(jié)水流量求和，獲得防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量限制值為：

41、

42、其中，為防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量增量。

43、優(yōu)選地，所述限制除氧器液位自動(dòng)控制模塊輸出增大，具體包括：

44、獲取不同工況下機(jī)組負(fù)荷對(duì)應(yīng)的實(shí)際凝結(jié)水流量；

45、當(dāng)實(shí)際凝結(jié)水流量大于防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量限制值時(shí)，限制除氧器液位自動(dòng)控制模塊輸出增大，限制除氧器上的水調(diào)閥開(kāi)度增大或凝結(jié)水變頻器頻率增加。

46、優(yōu)選地，所述除氧器液位自動(dòng)控制模塊正常工作，具體包括：

47、當(dāng)實(shí)際凝結(jié)水流量小于防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量限制值時(shí)或防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量增量為負(fù)數(shù)時(shí)，除氧器液位自動(dòng)控制模塊正常工作。

48、優(yōu)選地，還包括一種火電廠給水泵組汽蝕余量控制系統(tǒng)，包括：

49、可用汽蝕余量計(jì)算模塊，用于獲取給水泵入口實(shí)際可用汽蝕余量；

50、除氧器壓力變化下限計(jì)算模塊，用于根據(jù)可用汽蝕余量與已知的給水泵必須汽蝕余量的差值，確定允許的除氧器壓力變化下限；

51、暫態(tài)時(shí)間計(jì)算模塊，用于根據(jù)獲取的除氧器下降管的長(zhǎng)度、半徑以及機(jī)組負(fù)荷對(duì)應(yīng)的給水泵入口流量，獲取除氧器內(nèi)水流動(dòng)至給水泵入口所需要的時(shí)間；

52、凝結(jié)水流量增量計(jì)算模塊，用于根據(jù)除氧器壓力變化下限和除氧器內(nèi)水流動(dòng)至給水泵入口所需要的時(shí)間，確定除氧器暫態(tài)過(guò)程質(zhì)量-能量平衡，獲取防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量增量；將凝結(jié)水流量增量與獲取的機(jī)組負(fù)荷對(duì)應(yīng)的實(shí)際凝結(jié)水流量求和，確定防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量限制值；

53、除氧器水位自動(dòng)控制模塊，用于通過(guò)在除氧器液位自動(dòng)控制模塊上增加限制器，當(dāng)實(shí)際凝結(jié)水流量大于凝結(jié)水流量限制值時(shí)，限制除氧器液位自動(dòng)控制模塊輸出增大；當(dāng)實(shí)際凝結(jié)水流量小于凝結(jié)水流量限制值時(shí)或凝結(jié)水流量增量為負(fù)數(shù)時(shí)，除氧器液位自動(dòng)控制模塊正常工作。

54、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

55、本發(fā)明提出的火電廠給水泵組汽蝕余量控制方法，通過(guò)忽略除氧器暫態(tài)計(jì)算過(guò)程中輸入除氧器的多種熱量和質(zhì)量，簡(jiǎn)化除氧器暫態(tài)計(jì)算所得的凝結(jié)水增量，是滿足防止給水泵汽蝕余量不足要求的保守值，為限制除氧器液位控制提供數(shù)據(jù)支持。將凝結(jié)水流量增量與獲取的機(jī)組負(fù)荷對(duì)應(yīng)的凝結(jié)水流量求和，確定防止給水泵汽蝕余量不足的凝結(jié)水流量限制值，可以與實(shí)際機(jī)組運(yùn)行的數(shù)據(jù)相匹配，適用性強(qiáng)。當(dāng)實(shí)際凝結(jié)水流量大于凝結(jié)水流量限制值時(shí)，限制除氧器液位自動(dòng)控制模塊輸出增大；當(dāng)實(shí)際凝結(jié)水流量小于凝結(jié)水流量限制值時(shí)或凝結(jié)水流量增量為負(fù)數(shù)時(shí)，除氧器液位自動(dòng)控制模塊正常工作，該方法既能滿足全過(guò)程的防止給水泵汽蝕余量不足的除氧器液位控制，又不會(huì)引起因除氧器液位或者凝結(jié)水流量的突變而造成的事故擴(kuò)大，從而提高火電廠熱力系統(tǒng)自動(dòng)控制的抗干擾能力，從而提高火電廠運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。