大功率汽轮机故障工况下高调阀控制方式切换性能研究

无扰切换是当前主流大型汽轮机阀门管理实现的一个重要功能,目前的大部分无扰切换研究工作都集中在设备正常状态的无扰切换实现方法上,尤其是起机并网时的无扰切换实现。为了研究火电机组灵活性,本文以多台600 MW级别机组为研究对象,针对机组存在的阀门管理缺陷进行故障诊断并实施优化改造,使机组安全顺利地投运了顺序阀配汽方式。然后,在此基础上进行了2类非正常运行工况下的无扰切换试验研究,探讨了机组故障状态下的无扰切换快速反应能力和设备故障对无扰切换的影响。试验结果表明:进行阀门管理优化不仅能够提高机组应对故障的反应能力,而且还能够降低机组切换控制系统对辅机等设备故障的敏感性。这对提高机组故障状态下的安全稳定性具有一定的借鉴意义。

单汽泵机组小汽轮机备用汽源无扰切换问题分析及措施

本文通过研究超超临界机组汽动给水泵小汽轮机汽源管道暖管疏水配置方法,分析目前汽动给水泵小汽轮机汽源切换过程中存在的问题,结合本机组所存在的问题,对备用汽源暖管方式进行改造。改造后大大提高了汽源切换的安全性、快速性,避免了因汽源切换导致的机组跳机,提高了机组运行的可靠性。

某超临界双抽背压供热机组停机不停炉稳定供汽研究

在某超临界双抽背压供热机组停机不停炉工况下,对机组高压旁路调节阀的控制方式和高压旁路调节阀调节对象的自动切换方式进行研究.采用多级脉冲控制技术实现高压旁路调节阀的全行程控制.结果表明:利用汽轮机跳闸信号自动触发高压旁路调节阀调节对象切换器,实现了主蒸汽和再热蒸汽作为供汽汽源的无扰切换.同时,利用汽轮机跳闸信号触发锅炉快速减负荷,实现了机组整体安全稳定运行.该研究实现了机组在汽轮机跳闸、锅炉运行工况下稳定供汽的功能.

适于火电机组深调运行的汽轮机高调阀组进汽方式非线性切换方法

目前,为了保证火电深调的安全可靠性,不少配置6组高压调节阀的汽轮机组,在低负荷运行时进汽方式都会切换至单阀控制方式;待升负荷运行至50%以上时,再切换至顺序阀控制方式。然而,机组切换过程中都出了不同程度的运行参数(负荷和主汽压等)波动问题。并且,现有研究几乎都是将该阀控方式切换时的参数波动问题根源,归结于两种配汽设计规律与阀组实际流量特性的不匹配问题。本文针对单顺序阀切换时的参数波动问题进行了理论分析,指出了单顺序阀切换过程中的阀门线性开关引起流量波动是产生波动的根源,并提出了一种汽轮机高调阀组进汽方式的非线性切换方法。理论计算结果证明:保持锅炉稳定条件下,该单-顺序阀切换方法理论上不会产生负荷波动。这对减小火电机组深调运行时阀控方式切换带来的参数波动问题具有重要的参考价值。

基于大-小给水调节阀切换的直流蒸汽发生器过热度控制

为了满足舰船机动性和直流蒸汽发生器结构特点对给水调节精度的高要求,船用动力装置采用了大-小给水调节阀并联配置的方式。基于大-小给水调节阀的配置和蒸汽过热度模型,本文给出蒸汽过热度的控制系统架构,提出了分程切换控制、开度分解切换控制2种策略。最后采用工程算例对本文提出的控制方法进行了有效性验证,仿真结果表明分程控制方法满足船用动力装置要求。

加料机料液智能引射系统的设计与应用

为了解决在烟草加工工艺中加料工序中不同牌号烟叶柔性加工与高强加工不能使用同一引射介质的问题,设计了加料机料液智能引射系统。系统利用算法对比,实现引射介质自动切换,将人工切换引射介质,转变为自动下发指令与执行阀门动作,再通过智能校验对牌号、阀门状态等进行防差错校验,实现加料机料液的智能引射。使用加料机料液智能引射系统后,切换引射介质流程发生了改变,无须人工手动操作,切换时间由25.2 min降低至4.2 min,效率提升了497%。

汽轮机润滑系统动态特性研究

以某1000 MW机组润滑油系统为研究对象,根据主辅油泵、管路、蓄能器、阀门及轴承等元件的特征方程及设计参数,建立了汽轮机润滑油系统的动态仿真模型,结合试验数据对上述模型进行稳态工况标定,验证仿真模型的可靠性。利用稳态模型数据进行系统动态仿真试验,分别分析了不同工况条件下润滑油系统启动、主副油泵切换及滤网故障过程中润滑油系统各节点的压力和流量变化,以定量的手段获得了不同工况条件下系统参数变化规律。结果表明:仿真模型具有较好的仿真精度,仿真数据与试验数据基本一致,仿真模型的计算精度满足系统设计要求,能够为大功率高参数汽轮机组润滑系统的设计和机组安全运行提供一定的参考。

通信故障下蒸汽发生器水位MPC/DDPG切换控制

针对核动力蒸汽发生器系统存在未知通信故障、多变工况等复杂因素,提出蒸汽发生器水位模型预测/数据驱动切换控制方法。首先,进行深度强化学习(deep deterministic policy gradient,DDPG)数据驱动控制器设计,包括状态参数选取、动作参数设计、奖励函数设计、isdone条件设计与网络设计等。在蒸汽发生器控制系统没有发生通信故障时,DDPG控制器正常运行。在此基础上,设计模型预测(model predictive control,MPC)补偿控制器来抵御通信故障,在发生通信故障时,系统切换到MPC控制器来补偿丢失的数据。仿真结果表明:在典型外部输入下,蒸汽发生器水位MPC/DDPG切换控制器均能获得良好的控制性能,并且针对未知故障表现出了较好的稳定性和安全性。

基于多模型切换的过热汽温智能控制

针对火电厂过热汽温控制系统具有大迟延、时变等特点,常规控制难以取得满意的控制效果,提出了基于多模型切换的过热汽温智能控制方法。仿真结果表明,过热汽温控制的动态特性明显得到改善。

基于模糊PID切换的过热蒸汽温度控制

设计了一种可根据过热汽温给定值的偏差范围自动实现PID控制与模糊控制切换的模糊PID控制器.MATLAB仿真的结果表明,该控制方法与PID控制相比,具有响应快、超调量低、稳定性高、鲁棒性强等性能.

过热汽温控制系统的无扰切换控制与组态设计

针对某火电厂#2炉600MW机组的过热汽温控制系统的大时滞、大惯性、大超调问题,该文提出了一种基于单神经元自适应比例求和微分(PSD)的切换控制策略,内环(副环)采用常规比例积分微分(PID)控制器,外环(主环)采用单神经元PSD控制与PID控制进行合理切换,同时在Foxboro公司I/A系列的分散控制系统平台上进行了无扰切换控制策略的组态设计。采用实验室开发的先进控制平台软件进行模拟仿真,结果表明该控制策略具有超调量小(低于2%)、调节速度快、鲁棒性强等特点,实际现场应用显示出了良好的动态调节品质与控制效果。

超临界汽轮机组剩余汽流力的数值模拟研究

超临界汽轮机组由于其高参数,在部分进汽时会产生很大的剩余汽流力,相对以往亚临界机组,这个力对机组的稳定运行带来了很大的影响。以某电厂660MW典型超临界机组为基础,利用CDF技术,建立了喷嘴-动叶单流道模型,详细计算了不同工况、不同阀序下,作用于轴系的剩余汽流力的大小与方向;分析了不同阀序下汽流力对轴系稳定性的影响:剩余汽流力可改变轴系在轴承内的稳定位置,从而改变轴承的动力特性,使轴系稳定性发生变化,这样的变化可能会引起转子振动增大甚至失稳事故。某电厂实例说明,剩余汽流力在某些阀序下引起轴承载荷变轻,使得轴系振动增大,而改变阀序在一定程度上可以利用剩余汽流力增加轴系稳定性,抑制这种振动。所做的工作可以为电厂消除进汽方式引起的振动提供参考。

基于多模型切换阶梯式广义预测控制的电站锅炉主汽温控制

为改善大型电站锅炉主汽温控制中自动化程度低、控制品质较差的问题,针对过热回路的大惯性、大滞后以及对象模型随负荷变化较大等特点,提出了一种基于模型切换的阶梯式广义预测控制方法,并将风量、上层磨煤量、蒸汽流量等影响因素综合应用于主汽温串级控制.该方法已在山东石横电厂1 025 t/h大型锅炉中进行了应用,结果表明,在机组正常工作负荷范围内均具有很好的控制品质,成功解决了该厂自建厂以来一直无法解决的主汽温自动控制问题.同时此控制器的设计具有较好的通用性和可移植性,适用于大滞后严重非线性时变系统的控制,易于推广应用.

深度调峰下超超临界机组再热汽温控制优化

火电厂在深度调峰过程中存在再热器出口汽温大延迟、大惯性和非线性等特点,使控制效果变差或难以投自动,提出一种基于模糊切换的仿人智能控制算法,对再热汽温控制系统进行优化,并利用粒子群算法结合控制经验对参数进行选择,仿真结果表明该方法增强了再热汽温控制系统的鲁棒性。在某1 000MW超超临界机组的实际投运中取得较好的控制效果,有效提高了机组的经济性和安全性。

循环模式DSG槽式太阳能集热器出口蒸汽温度控制策略研究

循环模式直接蒸汽发电(direct steam generation,DSG)强度变化的影响很大,并具有大滞后、大惯性、参数时变等特点。针对该控制对象,提出采用多模型切换受限增量广义预测控制策略,建立典型工况下的子模型并设计相应的控制器。按照跟踪实际工况的运行结果,根据模糊推理的隶属度概念评判子模型的匹配程度,选择适配的子模型和控制器整定参数,并采用输入增量加权控制律和等待周期法实现平滑切换和无扰切换。仿真分析表明,提出的控制策略与常规PI控制方法相比,具有响应速度快、无稳态偏差、系统输出波动小、降低了模型失配影响等优点。仿真结果验证了该控制模型和策略的可行性和有效性。

单元机组过热汽温控制系统的负荷适应性

为了增强过热汽温控制系统的负荷适应能力,以一个600MW机组的过热汽温系统为研究对象,设计了由4组局部控制器组成的负荷调度控制系统,并以主蒸汽流量作为系统的调度变量。每一组局部控制器对应一种典型工况,采用串级内模原理进行设计和整定,其中,高阶的外回路控制器通过Taylor级数展开的方法简化为实际PID形式。控制系统各局部控制器之间的跟踪与无扰切换通过Hanus方法实现。系统保留了传统串级控制系统克服内回路扰动、提高系统工作频率的优点。在不同负荷下的仿真试验以及大范围变工况试验均表明,该系统具有良好的负荷适应能力。

某超临界600MW汽轮机汽流激振故障分析与处理

某超临界600MW汽轮机组存在1、2号轴振波动故障,对其进行了试验诊断,查明机组振动故障原因是由于调节阀开启顺序设计不合理所致。采取改变调节阀开启顺序的措施后,振动故障得以消除。

660MW超超临界机组给水泵汽轮机汽源切换及给水控制方式优化

分析了660 MW超超临界汽轮机组FCB工况时给水泵汽轮机汽源切换及给水控制方式存在的问题,优化了FCB工况下高、低压汽源控制模式及给水控制方式。通过试验方法获得了FCB工况时给水泵汽轮机高压调节门开度与机组负荷的对应关系。经检验,优化后机组控制方式能够满足各负荷下FCB工况的运行要求。

集成抽汽背压式给水泵汽轮机的发电系统瞬态特性及控制优化研究

集成抽汽背压式给水泵汽轮机可以降低抽汽的过热度并提高朗肯循环的热效率。为了研究抽汽背压式给水泵汽轮机系统的动态特性及功率控制问题,本文模拟了抽汽背压式给水泵汽轮机的变负荷瞬态过程,通过权衡功率响应速度、机组经济性和除氧器压力,对主给水控制系统中的阀门切换策略进行了优化。结果表明:降负荷过程中,相比于抽汽背压式给水泵汽轮机的输出功率,给水泵消耗功率降低的幅度更为明显,造成了功率不匹配的现象;使用补汽阀调节可以减少机组的经济性损失,但是降低了抽汽背压式给水泵汽轮机功率的响应速度,且导致除氧器压力的升高;使用进汽阀调节可以提高抽汽背压式给水泵汽轮机功率的响应速度,但是节流损失较大;通过优化给水控制系统中的阀门切换策略,既可以减少给水流量的波动,并防止除氧器压力超过高限值,又能在一定程度上减少系统的经济性损失。

稠油热采不压井作业工艺管柱

针对稠油井注汽后进行压井作业时压井液容易进入地层,吸收地层热量,降低开采效果的问题,进行了稠油热采不压井作业工艺管柱研究。研制的高温高压井下开关可在注汽时打开注汽通道;油井作业时关闭注汽通道。高温高压井下开关采用捅杆来控制,内部采用弹簧伸缩及轨道销钉在轨道管上滑动来实现机械式反复启闭,密封总成采用耐高温高压的组合式密封,外管通道外设计有防护罩,使注入蒸汽经过防护罩的缓冲再进入油、套环空,有效保护套管。在稠油热采井中采用该工艺管柱,可以在注汽后转抽时避免压井作业,减少作业过程中洗井、压井等工序对地层造成的冷伤害,最大限度地提高蒸汽热利用率,并保护油层和套管,提高稠油油藏蒸汽吞吐效果。