超超临界发电机的给水控制方法、设备及存储介质与流程

1.本发明属于发电设备技术领域，特别涉及一种超超临界发电机的给水控制方法、设备及存储介质。


背景技术：

2.据统计数据，以2020年我国发电结构为例，其中有69％的发电量来自于火电，但是根据2014～2020年的发电量结构变化来看，我国火电发电占比是处于逐渐下降的，风电、光伏、核能等其他能源发电占比逐渐升高。当新能源在电网中的比例逐渐扩大时，对调峰电源的需求也逐渐升高。
3.与新能源等电源相比，煤电具有较好的调峰性能，同时也是我国当前最经济可靠的调峰电源，煤电市场的定位也逐步由传统的提供电力、电量的主体电源，逐步转变为提供可靠容量、电量和灵活性的调节型电源。煤电机组大规模参与深度调峰已成为发展趋势，在40％～50％pe负荷区间调峰运行已经成为常态，在30％～40％pe负荷的深度调峰也成为技术改造重点。在深度调峰期间，机组负荷降低至50％pe负荷时，需要逐步开启给水泵再循环阀，然而在此情况下，常规电泵再循环阀单回路pid控制方案已无法满足深调工况下机组的稳定运行和负荷快速响应。同时，电泵再循环阀长时间保持过大开度，也增加电泵运行的能耗，降低机组整体经济性。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的电泵再循环控制方法为稳定性、响应速度以及经济型不足的缺陷，提供一种超超临界发电机的给水控制方法、设备及存储介质。
5.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.一种超超临界发电机组的给水控制方法，所述超超临界发电机组配置有三台电动给水泵，每台电动给水泵设有一电泵再循环阀和一电泵液力耦合器，所述给水控制方法包括：
7.当机组在深度调峰减负荷工况下，检测到机组负荷低于预设负荷时，控制保留任意两台电动给水泵按照预设规则运行；
8.所述预设规则包括：按照开度曲线开启电泵再循环阀至与目标负荷对应的开度；当机组稳定运行在所述目标负荷后，按照修正曲线对电泵再循环阀的开度进行动态调整，以确保电动给水泵的给水流量在预设范围内且给水中间点温度在预设温度范围内。
9.较佳地，当机组在深度调峰减负荷工况下，按照开度曲线以预设速率开启电泵再循环阀至与目标负荷对应的开度。
10.较佳地，按照修正曲线对电泵再循环阀的开度进行动态调整具体包括：
11.当机组稳定运行在所述目标负荷且满足关阀条件时，按第一时间间隔和第一幅度关闭电泵再循环阀，以使电泵液力耦合器保持在预设位置；
12.若检测到机组负荷波动满足开阀条件时，按第二时间间隔和第二幅度开启电泵再循环阀，以使机组稳定运行在所述目标负荷。
13.较佳地，所述关阀条件包括：电泵再循环阀已选择任一开度曲线运行、机组负荷高于第一预设负荷、电泵液力耦合器指令不在最小位置、给水流量偏差小于第一设定差值、再循环阀开度大于第一预设开度；
14.和/或，所述开阀条件包括：电泵再循环阀已选择任一开度曲线运行、机组负荷低于第二预设负荷、电泵液力耦合器指令在最小位置、给水流量偏差大于第二设定差值、再循环阀开度小于第二预设开度；第二预设负荷小于第一预设负荷，第二设定差值小于第一设定差值，第二预设开度大于第一预设开度。
15.较佳地，所述预设规则还包括：
16.当运行中的电动给水泵的数量降至一台时，开度曲线的选择指令置零，电泵再循环阀自动关闭。
17.较佳地，所述给水控制方法还包括：
18.当运行中的电动给水泵为三台时，电泵再循环阀关闭，并保留最小流量阀保护开启功能。
19.较佳地，按照修正曲线对电泵再循环阀的开度进行动态调整的过程中，所述给水控制方法还包括：
20.当检测到电动给水泵的给水流量低于预设限值时，对应的再循环阀指令闭锁增，直至检测到水流量大于预设限值，再循环阀闭锁增功能复位。
21.较佳地，两台电动给水泵分别选择对应的开度曲线。
22.一种超超临界发电机的给水控制设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的超超临界发电机的给水控制方法。
23.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的超超临界发电机的给水控制方法。
24.本发明的积极进步效果在于：本发明在机组低负荷阶段维持两台电泵冗余运行，通过再循环阀和液力耦合器的灵活调整，有效提高机组在深度调峰阶段运行的安全性和稳定性。
附图说明
25.图1为本发明实施例1的超超临界发电机组的给水控制方法的流程图。
26.图2为本发明实施例2的超超临界发电机组的给水控制设备的结构示意图。
具体实施方式
27.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
28.实施例1
29.一种超超临界发电机组的给水控制方法，所述超超临界发电机组配置有三台电动给水泵，每台电动给水泵设有一电泵再循环阀和一电泵液力耦合器，
30.如图1所示，所述给水控制方法包括：
31.步骤11、当机组在深度调峰减负荷工况下，检测机组负荷是否低于预设负荷，若是，则执行步骤12；
32.步骤12、控制保留任意两台电动给水泵按照预设规则运行；
33.所述预设规则包括：按照开度曲线开启电泵再循环阀至与目标负荷对应的开度；当机组稳定运行在所述目标负荷后，按照修正曲线对电泵再循环阀的开度进行动态调整，以确保电动给水泵的给水流量在预设范围内且给水中间点温度在预设温度范围内。其中，两台电动给水泵分别选择对应的开度曲线。
34.具体的，当机组在深度调峰减负荷的过程中，再循环阀先开启至较大位置；当变负荷结束，机组至低负荷稳定运行时，则需要动态修正再循环阀的开度至合适位置。通常的，当电泵液力耦合器开度过小时，以一定速率和幅度缓慢打开再循环阀，增加液力耦合器的输出指令，确保给水控制有一定的调节裕量，以平衡由于锅炉负荷或煤质变化导致的给水中间点温度波动；当电泵液力耦合器开度过大时，则以一定速率和幅度缓慢关闭再循环阀，减小液力耦合器的输出指令。
35.示例性的，当机组负荷降低至两台电泵运行时，两台电泵的再循环阀分别根据既定的泵组组合方式，自动选择曲线1及曲线2。如有必要，可手动切换两台泵的曲线选择。
36.默认的曲线组合方式可以参考如下：当a、b泵运行时：a泵最小流量阀选“开度曲线1”，b泵最小流量阀选“开度曲线2”；当a、c泵运行时：a泵最小流量阀选“开度曲线1”；c泵最小流量阀选“开度曲线2”；当b、c泵运行时：b泵最小流量阀选“开度曲线1”；c泵最小流量阀选“开度曲线2”，两条开度曲线不一致。
37.当机组负荷深调至450mw及以下时，选择曲线1的阀门根据如下曲线函数，以一定的速率缓慢打开阀门，f1(x)如下所示：
38.x-锅炉主控指令(mw)3504004501000y-最小流量阀设定(％)1005000
39.选择曲线2的阀门根据如下曲线函数，以一定的速率缓慢打开阀门，f2(x)如下所示：
40.x-锅炉主控指令(mw)3003504001000y-最小流量阀设定(％)505000
41.本实施例中，当机组在深度调峰减负荷工况下，按照开度曲线以预设速率开启电泵再循环阀至与目标负荷对应的开度。
42.其中，在低负荷阶段，由于锅炉给水总量较低，再循环阀的开启或关闭对给水流量影响明显。降负荷过程中，如再循环阀开启速率过快，液力耦合器调节偏慢，会导致给水流量下降过快，引起水煤比失调，中间点温度异常，甚至造成锅炉超温高限动作或给水流量低限动作；如再循环阀开启速率过慢，当电泵转速随负荷快速下降时，出口流量容易达到再循环最小流量调节开启值甚至超驰开动作，影响给水系统稳定运行，极易造成锅炉给水流量低限动作。因此通常再循环阀的开关速率，需要匹配给水系统的调节特性来整定。
43.本实施例中，按照修正曲线对电泵再循环阀的开度进行动态调整具体包括：
44.步骤21、当机组稳定运行在所述目标负荷且满足关阀条件时，按第一时间间隔和第一幅度关闭电泵再循环阀，以使电泵液力耦合器保持在预设位置；
45.步骤22、若检测到机组负荷波动满足开阀条件时，按第二时间间隔和第二幅度开启电泵再循环阀，以使机组稳定运行在所述目标负荷。
46.其中，所述关阀条件包括：电泵再循环阀已选择任一开度曲线运行、机组负荷高于第一预设负荷、电泵液力耦合器指令不在最小位置、给水流量偏差小于第一设定差值、再循环阀开度大于第一预设开度；
47.所述开阀条件包括：电泵再循环阀已选择任一开度曲线运行、机组负荷低于第二预设负荷、电泵液力耦合器指令在最小位置、给水流量偏差大于第二设定差值、再循环阀开度小于第二预设开度；第二预设负荷小于第一预设负荷，第二设定差值小于第一设定差值，第二预设开度大于第一预设开度。
48.具体的，当负荷深调至目标低负荷后，由于再循环阀门开度较大，电泵运行经济性较差。此时修正曲线会对再循环阀步进式修正，具体的，以每间隔40秒，再循环阀关闭3％的频率和幅度逐步关闭，关阀速度暂定为0.25％/s。随着再循环阀关闭，主路给水流量缓慢上升，电泵液耦pid调节指令减小输出，从而降低电泵的能耗。修正曲线关阀包含如下条件：
49.①
再循环阀已选择任一开度曲线；
50.②
电负荷高于预设负荷uld-pre2，例如预设uld-pre2＝470mw；
51.③
电泵液力耦合器指令不在最小位置hc-min2，例如hc-min2》3％；
52.④
给水流量偏差小于设定值fw-dev，例如给水设定值与实际给水量偏差fw-dev》-5t/h；
53.⑤
再循环阀未全关，例如再循环阀开度大于10％。
54.经过前述步骤调整后，电泵液耦开度已降低至较小位置运行，如煤质变化或负荷波动，导致中间点温度偏低需要进一步减少给水，电泵液耦可能已无向下调整空间。因此，在保证电泵经济性运行的同时，需满足电泵液耦对给水及中间点温度的调节裕量。此时修正曲线对再循环阀步进式修正，具体的，以每间隔40秒，再循环阀开启3％的频率和幅度逐步开启，开阀速度暂定为0.4％/s。修正曲线开阀包含如下条件：
55.①
再循环阀已选择任一开度曲线；
56.②
电负荷低于预设负荷uld-pre1，例如uld-pre1＝450mw；
57.③
电泵液力耦合器指令在最小位置hc-min1，例如hc-min1《1％；
58.④
给水流量偏差大于设定值fw-dev，例如给水设定值与实际给水量偏差fw-dev《-20t/h；
59.⑤
再循环阀未全开，例如再循环开度小于90％。
60.本实施例中，所述预设规则还包括：
61.当运行中的电动给水泵的数量降至一台时，开度曲线的选择指令置零，电泵再循环阀自动关闭。
62.具体的，在修正曲线正常调节的过程中，若发生任一电泵跳闸停运，仅剩一台电泵运行，则在运电泵的再循环阀门开度曲线自动复位，阀门迅速关闭以辅助维持当前负荷下的给水稳定。
63.本实施例中，所述给水控制方法还包括：
64.当运行中的电动给水泵为三台时，电泵再循环阀关闭，并保留最小流量阀保护开启功能。
65.具体的，当负荷维持在高位运行或三台电泵同时在运时，所有电泵再循环阀均不选择开度曲线，阀门保持关闭状态，仅保留最小流量调节及快开功能。随着机组负荷降低，任意一台电动给水泵停运后，两台运行的电泵再循环阀，自动选择投入两条开度曲线。
66.本实施例中，按照修正曲线对电泵再循环阀的开度进行动态调整的过程中，所述给水控制方法还包括：
67.当检测到电动给水泵的给水流量低于预设限值时，对应的再循环阀指令闭锁增，直至检测到水流量大于预设限值，再循环阀闭锁增功能复位。
68.具体的，再循环阀的开启或关闭，会影响最终进入锅炉的给水量，因此，为了防止流量瞬时波动引起的干扰，在给水流量低跳闸定值基础上增加一定的叠加量作为限值。即当给水流量低于该限值时，两条开度曲线所对应的再循环阀指令闭锁增，防止再循环阀继续开大，从而进一步加剧给水流量降低；当给水流量恢复至限值以上，再循环阀闭锁增功能复位，可正常调节。无论何种工况下，针对再循环阀最小流量低调节及快开功能不受上述闭锁影响。
69.另外需要说明的是，当满足修正复位条件时，再循环阀叠加修正的功能切除，仅维持负荷曲线对应的再循环阀开度：
①
再循环阀未选择开度曲线；
②
机组处于减负荷过程中；
③
负荷指令大于预设负荷uld-pre1。
70.具体的，当机组负荷长时间处于低负荷稳定工况下，再循环阀的负修正功能会使得电泵液力耦合器关闭至较小开度。此时机组若继续减负荷，则给水下调幅度受限，会影响给水负荷响应速率及调节品质。因此，当机组处于减负荷过程中，再循环阀的负修正值按一定速率归零，此时阀门开度为机组负荷对应的函数曲线。
71.本技术适用于配置三台电泵的机组，当机组负荷降低至接近50％及以下额定负荷，可以通过控制策略的优化，同时保留两台电泵运行，以提高机组可靠性。当机组在深度调峰工况下减负荷，由于两台电泵运行，给水调节裕量受限，需要打开再循环阀，满足此时机组给水需求。在机组深度调峰至低负荷稳定运行时，需频繁操作再循环阀至合适开度，以保证给水中间点温度的调节裕量及电泵运行的经济性。
72.本实施例中，再循环阀除了以上的控制方案，最小流量保护功能控制策略依然沿用回滞函数控制，其控制过程相当于带死区的比例调节，并且与新增的开度曲线指令经大选后，作为再循环阀的最终指令输出。当电泵入口流量小于当前转速下对应的泵最低流量要求，阀门自动开启。根据设定值与实际流量偏差的值，分为调节开启与保护开启，对应的函数曲线为f3(x)与f4(x)。再循环阀最小流量功能的函数如下所示：
[0073][0074]
以上步骤涵盖了该给水控制方案中，再循环阀频繁参与自动调整的动作过程。在
深调减负荷过程中，侧重于满足负荷响应速率及机组给水调节品质的需求；在稳态工况下，侧重于提高机组运行可靠性及经济性，同时兼顾电泵流量低保护动作及电泵意外跳闸等异常工况下的阀门控制方式，避免机组的非正常停机，具有较高的现实意义。
[0075]
本领域的技术人员可以理解，本控制方法可以不仅用在三电泵运行的系统上，同样可以用在其他不同给水系统配置的汽轮发电机组上，技术人员可以根据实际情况对本控制方法所包含的限值、函数、修正量等在符合本领域常识的基础上做出适当调整。本发明的实施例将参照配置三台电泵运行的百万超超临界机组进行说明，本领域的技术人员可以理解，给水系统配置根据不同的设计考虑可作调整，机组容量、给泵选型不是对本发明的限定。
[0076]
实施例2
[0077]
一种电子设备，具体为超超临界发电机的给水控制设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例1所述的超超临界发电机的给水控制方法。
[0078]
图2为本实施例提供的一种给水控制设备的结构示意图。图2示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性给水控制设备90的框图。图2显示的给水控制设备90仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0079]
如图2所示，给水控制设备90可以以通用计算设备的形式表现，例如其可以为服务器设备。给水控制设备90的组件可以包括但不限于：至少一个处理器91、至少一个存储器92、连接不同系统组件(包括存储器92和处理器91)的总线93。
[0080]
总线93包括数据总线、地址总线和控制总线。
[0081]
存储器92可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(ram)921和/或高速缓存存储器922，还可以进一步包括只读存储器(rom)923。
[0082]
存储器92还可以包括具有一组(至少一个)程序模块924的程序工具925，这样的程序模块924包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
[0083]
处理器91通过运行存储在存储器92中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理。
[0084]
给水控制设备90也可以与一个或多个外部设备94(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口95进行。并且，给水控制设备90还可以通过网络适配器96与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器96通过总线93与给水控制设备90的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合给水控制设备90使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、raid(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0085]
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了给水控制设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本技术的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
[0086]
实施例3
[0087]
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1所述的超超临界发电机的给水控制方法。
[0088]
可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。
[0089]
在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行实现实施例1所述的超超临界发电机的给水控制方法。
[0090]
其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，所述程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。
[0091]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种超超临界发电机组的给水控制方法，其特征在于，所述超超临界发电机组配置有三台电动给水泵，每台电动给水泵设有一电泵再循环阀和一电泵液力耦合器，所述给水控制方法包括：当机组在深度调峰减负荷工况下，检测到机组负荷低于预设负荷时，控制保留任意两台电动给水泵按照预设规则运行；所述预设规则包括：按照开度曲线开启电泵再循环阀至与目标负荷对应的开度；当机组稳定运行在所述目标负荷后，按照修正曲线对电泵再循环阀的开度进行动态调整，以确保电动给水泵的给水流量在预设范围内且给水中间点温度在预设温度范围内。2.如权利要求1所述的超超临界发电机的给水控制方法，其特征在于，当机组在深度调峰减负荷工况下，按照开度曲线以预设速率开启电泵再循环阀至与目标负荷对应的开度。3.如权利要求1所述的超超临界发电机的给水控制方法，其特征在于，按照修正曲线对电泵再循环阀的开度进行动态调整具体包括：当机组稳定运行在所述目标负荷且满足关阀条件时，按第一时间间隔和第一幅度关闭电泵再循环阀，以使电泵液力耦合器保持在预设位置；若检测到机组负荷波动满足开阀条件时，按第二时间间隔和第二幅度开启电泵再循环阀，以使机组稳定运行在所述目标负荷。4.如权利要求3所述的超超临界发电机的给水控制方法，其特征在于，所述关阀条件包括：电泵再循环阀已选择任一开度曲线运行、机组负荷高于第一预设负荷、电泵液力耦合器指令不在最小位置、给水流量偏差小于第一设定差值、再循环阀开度大于第一预设开度；和/或，所述开阀条件包括：电泵再循环阀已选择任一开度曲线运行、机组负荷低于第二预设负荷、电泵液力耦合器指令在最小位置、给水流量偏差大于第二设定差值、再循环阀开度小于第二预设开度；第二预设负荷小于第一预设负荷，第二设定差值小于第一设定差值，第二预设开度大于第一预设开度。5.如权利要求1所述的超超临界发电机的给水控制方法，其特征在于，所述预设规则还包括：当运行中的电动给水泵的数量降至一台时，开度曲线的选择指令置零，电泵再循环阀自动关闭。6.如权利要求1所述的超超临界发电机的给水控制方法，其特征在于，所述给水控制方法还包括：当运行中的电动给水泵为三台时，电泵再循环阀关闭，并保留最小流量阀保护开启功能。7.如权利要求1所述的超超临界发电机的给水控制方法，其特征在于，按照修正曲线对电泵再循环阀的开度进行动态调整的过程中，所述给水控制方法还包括：当检测到电动给水泵的给水流量低于预设限值时，对应的再循环阀指令闭锁增，直至检测到水流量大于预设限值，再循环阀闭锁增功能复位。8.如权利要求1所述的超超临界发电机的给水控制方法，其特征在于，两台电动给水泵分别选择对应的开度曲线。9.一种超超临界发电机的给水控制设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利
要求1至8中任一项所述的超超临界发电机的给水控制方法。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的超超临界发电机的给水控制方法。

技术总结
本发明公开了一种超超临界发电机的给水控制方法、设备及存储介质，所述超超临界发电机组配置有三台电动给水泵，给水控制方法包括：当机组在深度调峰减负荷工况下，检测到机组负荷低于预设负荷时，控制保留任意两台电动给水泵按照预设规则运行；预设规则包括：按照开度曲线开启电泵再循环阀至与目标负荷对应的开度；当机组稳定运行在目标负荷后，按照修正曲线对电泵再循环阀的开度进行动态调整，以确保电动给水泵的给水流量在预设范围内且给水中间点温度在预设温度范围内。本申请在机组低负荷阶段维持两台电泵冗余运行，通过再循环阀和液力耦合器的灵活调整，有效提高机组在深度调峰阶段运行的安全性和稳定性。度调峰阶段运行的安全性和稳定性。度调峰阶段运行的安全性和稳定性。


技术研发人员：金麒麟 王嘉毅 叶祺贤 沈辰杰 王振宇 茆顺涵 萧勇 程伟龙 王杰 汪钊 胡琦 孙勇 高默劼 莫维明 周尧天
受保护的技术使用者：上海电力建设启动调整试验所有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/7/4