[发明专利]一种600MW超临界机组旁路系统及其旁路温度控制方法

权利要求书

1.一种600MW超临界机组旁路系统的旁路温度控制方法，旁路系统包括减温水L2管道、过热蒸汽L1管道、L4管道和L3管道，所述的减温水L2管道与L3管道间、过热蒸汽L1管道与L3管道间通过减温减压器相连通，所述的过热蒸汽L1管道与减温减压器间设有汽轮机，所述的L3管道的尾端连接有锅炉再热器；

所述的过热蒸汽L1管道与汽轮间通过L4管道相连通，所述的L4管道中设有二个相串联分布的V4.1阀门和V4.2阀门；所述的过热蒸汽L1管道与减温减压器间设有V1高压旁路阀；所述的减温水L2管道中设有二个相串联分布的V2.1高压减温水隔离阀和V2.2高压减温水调节阀；

所述的V1高压旁路阀设在L4管道与减温减压器间；所述的V1高压旁路阀、V2.1高压减温水隔离阀、V2.2高压减温水调节阀和减温减压器控制端分别通过控制器控制；其特征在于，所述控制方法按以下步骤进行：

控制方法包括甩负荷工况高旁减温水的流量需求量的准确计算，高旁减温水的需求流量是：

通过减温减压器进出口蒸汽焓值与热值计算，进出口能量守恒关系，对高压减温水开启的开度进行计算，与机组工况相匹配，实现甩负荷期间蒸汽温度的精确控制，维持机组工质平衡，保持机组运行的稳定；

蒸汽质量平衡关系如公式(1)所述：

M₃＝M₁+M₂   (1)

其中M₁为单位时间内甩负荷前过热蒸汽L1管道通过的蒸汽质量，M₂为甩负荷后单位时间内减温水L2管道通过的减温水质量；

Q₁为过热蒸汽L1管道通过的蒸汽流量，Q₂为减温水L2管道内通过的减温水流量，Q₃为L3管道内通过减温减压后的蒸汽流量；设时间为t，则有如下关系，如公式(2)所示：

Q₃t＝Q₁t+Q₂t   (2)

流经管道L_n的蒸汽、减温水的焓值E(J/kg)通过管道的介质温度T_n(K)，p_n(MPa)查询得到，根据进出减温减压器介质能量守恒关系则有如下关系，如公式(3)所示：

E(T₃,p₃)Q₃t＝E(T₁,p₁)Q₁t+E(T₂,p₂)Q₂t   (3)

甩负荷发生时，过热蒸汽L1管道内通流蒸汽及焓值为确定值，L3管道内流向再热器的通流蒸汽的温度压力需要与当前工况相匹配，所需求的蒸汽目标焓值E₃是确定的，减温水的温度压力通过实时测得，由以上关系精确计算出甩负荷后不同工况下的减温水需求量Q₂，即：

Q₂＝(E(T₃,p₃)-E(T₁,p₁))*Q₁/(E(T₂,p₂)-E(T₃,p₃))(4)

Q₁为甩负荷前过热蒸汽L1管道通过的蒸汽流量，Q₁由调节级压力p₄计算获得,调节级压力p₄为V4.2号阀门后蒸汽压力；f(p₄)为未经温度修正的主蒸汽流量，

式(5)中Q₁为过热蒸汽L1管道蒸汽流量，T₀为满负荷额定工况下蒸汽温度，T₁为实际蒸汽流量，f(p₄)为不同的调节级压力对应的相应蒸汽流量函数，f(p₄)与调节级压力p₄呈线性关系；

则根据公式(4)、(5)，在任意工况下，根据当前调节级压力、减温减压前后蒸汽焓值、减温水焓值，准确得到减温水流量需求；

减温水流量需求如公式(6)所示：

控制方法包括甩负荷工况发生时V2.2高压减温水调节阀阶跃开启开度控制，V2.2高压减温水调节阀开启的开度是：

高旁减温水流量Q₂的数值与V2.2高压减温水调节阀开启的开度kn(％)成线性关系，V2.2高压减温水调节阀前蒸汽温度T₂(K)，由于管道相邻，T₂与主蒸汽温度T₁数值相等，V2.2高压减温水调节阀前减温水压力为p₂(MPa)，V2.2高压减温水调节阀前后差压为△p；根据V2.2高压减温水调节阀流量计算有如公式(7)所示的关系：

Q₂＝kn*ΔP*p₂*304.5   (7)；

当机组正常运行，V1高压旁路阀处于关闭状态；当机组甩负荷时，V1高压旁路阀快速打开；甩负荷期间机组的安全运行，需要降低蒸汽的温度，需要大量的减温水进入减温减压器，维持机组运行期间的工质平衡，由公式(6)、(7)精确计算出减甩负荷期间瞬间V2.2高压减温水调节阀阶跃开启的开度,如公式(8)所示：

为了更精准计算V2.2高压减温水调节阀开度，对f(p₄)做分段折线函数，

当p₄≤5.8时，f(p₄)＝600；

当5.8p₄≤7.5时，f(p₄)＝600+(p₁-5.8)*88.23,

当7.5p₄≤9.43时，f(p₄)＝750+(p₁-7.5)*129.53,

当9.43p₄≤11.18时，f(p₄)＝1000+(p₁-9.43)*114.28,

当11.18p₄≤12.52时，f(p₄)＝1200+(p₁-11.18)*111.94,

当12.52p₄≤13.56时，f(p₄)＝1350+(p₁-12.52)*144.23,

当13.56p₄≤16.8时，f(p₄)＝1500+(p₁-13.56)*133.93,

当16.8p₄≤17.64时，f(p₄)＝1800+(p₁-16.8)*119.05,

当17.64p₄≤18.73时，f(p₄)＝1900+(p1-17.64)*90.1,

控制方法还包括V2.2高压减温水调节阀的控制目标温度的生成方法，蒸汽温度控制的设定值：

V2.2高压减温水调节阀阶跃开启至公式(8)计算的开度之后，进入自动控制模式，自动调节减温减压器后蒸汽温度；锅炉负荷各个稳定点时，测试再热蒸汽温度，测试完毕取稳定时的均值，作为锅炉负荷对应的温度目标设定值t₁；t₁数值由锅炉负荷L大小决定，是锅炉负荷的相关函数；

t₁＝f(L)   (9)

为了得到更精确的目标温度，对于负荷线性关系的目标设定值t₁进行分段精确计算；计算后的数值作为后甩负荷高压减温水调节阀开启后自动控制的目标温度设定值；

当L≤75时，t₁＝300；

当75L≤100时，t₁＝(300+0.6*(L-75))；

蒸汽温度设定值与实测减温减压后蒸汽温度的比较偏差进入V2.2高压减温水调节阀PID控制模块运算，经运算输出指令直接控制高压旁路减温度水调节阀的开度，控制蒸汽温度与甩负荷动作后的锅炉燃烧负荷相对应，维持机组安全稳定运行。