СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРУЖЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ
METHOD AND DEVICE FOR LOADING STEAM TURBINE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение, в целом, относится к управляющим устройствам и, в частности, к обеспечению способов и устройств для нагружения паровой турбины.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Энергоустановки с комбинированным циклом содержат одну или более газовых турбин и парогенераторы на вторичном тепле («ПГВТ»), а также паровую турбину. При обычных процедурах запуска установки с комбинированным циклом учитывают низкие предельные нагрузки на газовую турбину и ограничения на скорость нагружения газовой турбины для управления скоростью повышения температуры пара. Указанные предельные нагрузки и ограничения способствуют выделению воздуха во время запуска, могут увеличить время запуска и нагружения, а также могут увеличить расход топлива во время запуска и нагружения.
Проведенные в последнее время усовершенствования энергоустановок с комбинированным циклом создают возможность для запуска и нагружения газовой турбины независимо от запуска паровой турбины за счет использования как параллельных, так и каскадных обходных паропроводов, обеспечивающих управление давлением пара, и оконечных регуляторов температуры, обеспечивающих управление температурой пара. В результате последних усовершенствований стало возможным быстрое доведение нагрузки газовой турбины до основной нагрузки независимо от требований к запуску паровой турбины. Таким образом, на начальном этапе запуска появилась возможность получить парообразование со значительно более высокими уровнями.
Для повышения выработки энергии на начальном этапе запуска полезно расходовать по возможности больше создаваемого пара. Однако налагаемые на паровую турбину ограничения (например, на напряжение, дифференциальное расширение, зазоры и т.д.) могут ограничить скорость, с которой может возрастать расход пара, без учета какого-либо из указанных ограничений на паровую турбину, а именно, чрезмерной влажности. Подобные принципы применяют при нагружении других паровых установок и управлении температурами пара за исключением энергоустановок с комбинированным циклом таких, как паровые турбины и бойлеры.
Таким образом, существует необходимость в улучшенных способах и устройствах, обеспечивающих нагружение паровой турбины.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты настоящего изобретения могут удовлетворять некоторые или все из вышеуказанных потребностей. В соответствии с вариантом выполнения предложен способ нагружения паровой турбины. Данный способ может включать: прием коэффициента нагружения турбины; прием текущей температуры отработанного пара паровой турбины; определение параметра скорости линейного изменения потока пара и параметра скорости линейного изменения температуры пара по меньшей мере частично на основании коэффициента нагружения турбины и текущей температуры отработанного пара паровой турбины, при этом параметр скорости линейного изменения потока пара и параметр скорости линейного изменения температуры пара определяют по меньшей мере частично на основании обратного соотношения между параметром скорости линейного изменения потока пара и параметром скорости линейного изменения температуры пара. Данный способ может дополнительно включать управление по меньшей мере одним из следующего: (а) потоком пара, поступающего к паровой турбине, по меньшей мере частично на основании параметра скорости линейного изменения потока пара; или (b) температурой пара, поступающего к паровой турбине, по меньшей мере частично на основании параметра скорости линейного изменения температуры пара.
В соответствии с другим вариантом выполнения предложено устройство для нагружения паровой турбины. Данное устройство может содержать контроллер, связанный с одним или более датчиками температуры, связанными с трактом прохождения отработанного пара паровой турбины, одним или более обходными паропроводами, расположенными между газовой турбиной и паровой турбиной, и одним или более регуляторами температуры паровой турбины. Контроллер может обеспечивать: прием коэффициента нагрузки турбины; прием текущей температуры отработанного пара паровой турбины от одного или более температурных датчиков, связанных с трактом прохождения отработанного пара паровой турбины; определение параметра скорости линейного изменения потока пара и параметра скорости линейного изменения температуры пара по меньшей мере частично на основании коэффициента нагружения турбины и текущей температуры отработанного пара паровой турбины, при этом параметр скорости линейного изменения потока пара и параметр скорости линейного изменения температуры пара определяют по меньшей мере частично на основании обратного соотношения между параметром скорости линейного изменения потока пара и параметром скорости линейного изменения температуры пара. Контроллер может дополнительно обеспечивать управление по меньшей мере одним из следующего: (а) потоком пара, поступающего к паровой турбине, по меньшей мере частично на основании параметра скорости линейного изменения потока пара; или (b) температурой пара, поступающего к паровой турбине, по меньшей мере частично на основании параметра скорости линейного изменения температуры пара.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения предложен способ нагружения паровой турбины. Данный способ может включать: задание линейного соотношения между скоростью линейного изменения потока пара и скоростью линейного изменения температуры пара; регулирование скорости увеличения скорости потока пара, поступающего к паровой турбине во время нагружения, на основании линейного соотношения; и регулирование скорости повышения температуры пара, поступающего к паровой турбине на основании линейного соотношения.
Другие варианты выполнения и аспекты данного изобретения будут более очевидны из последующего описания с нижеследующими чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 представляет собой структурную схему энергоустановки с комбинированным циклом в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения;
фиг.2 представляет собой логическую структурную схему способа нагружения паровой турбины в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения;
фиг.3 представляет собой блок-схему способа нагружения паровой турбины в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения;
фиг.4 представляет собой блок-схему контроллера для моделирования и/или управления турбиной в соответствии с вариантом выполнения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее приведено более подробное описание иллюстративных вариантов выполнения данного изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых показаны не все, но некоторые варианты выполнения. Фактически, данное изобретение может быть выполнено в различных формах, поэтому не следует трактовать рассмотренные в данном документе варианты выполнения как ограничительные; эти варианты представлены для того, чтобы данное изобретение удовлетворяло соответствующим требованиям закона. На протяжении описания одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам.
В соответствии с иллюстративным вариантом выполнения данного изобретения нагружение паровой турбины, например (но без ограничения этим), паровой турбины энергоустановки с комбинированным циклом, может управляться так, чтобы создать возможность для управления скоростью линейного изменения потока пара (или скорости возрастания подачи потока пара, также называемой в данном документе «нагруженном») и температуры пара на основании заданного соотношения между ними. Алгоритм (также называемый в данном документе «функцией» или «соотношением») может быть определен так, чтобы создать возможность для пропорционального управления нагружением паровой турбины потоком пара и температурой пара для повышения или улучшения расхода пара, при этом не нарушая ограничений, налагаемых на паровую турбину. В соответствии с одним вариантом выполнения указанный алгоритм определяет линейное соотношение между величиной линейного изменения потока пара и величиной линейного изменения температуры пара и зависит от температур отработанного пара паровой турбины, так что вдоль континуума текущих температур отработанного пара турбины при увеличении скорости линейного изменения одного параметра, скорость изменения другого параметра линейно уменьшается. Скорость линейного изменения каждого из параметров - потока пара и температуры пара - дополнительно зависит от общего коэффициента нагружения турбины, который определяет профиль нагружения турбины, обычно на основании ряда налагаемых на турбину ограничений, которые не обязательно привязаны к отдельным уровням регулирования пара и/или температуры. Однако, как изложено в дальнейшем, соотношение между линейным изменением потока пара и линейным изменением температуры пара может быть определено любым количеством математических соотношений. Фактически, в соответствии с указанными способами и устройствами, данный алгоритм создает возможность для разделения общего коэффициента нагружения турбины между скоростью увеличения потока пара и скоростью увеличения температуры пара так, что когда во время нагружения турбины скорость изменения одного параметра возрастает, то скорость изменения другого параметра возрастает меньше (или не возрастает вообще).
В соответствии с некоторыми вариантами выполнения данный алгоритм, определяющий соотношение между скоростью линейного изменения потока пара и скоростью линейного изменения температуры пара, определяет по меньшей мере три различных профиля нагружения: первый профиль, в котором возрастает только поток пара, а управление температурой пара поддерживается в соответствии с общим коэффициентом нагрузки; второй профиль, в котором по достижении первой заданной температуры отработанного пара линейное изменение потока пара уменьшается, а линейное изменение температуры пара возрастает, что продолжается до тех пор, пока не будет достигнут заданный верхний предел температуры; и третий профиль, в котором по достижении верхнего заданного предела температуры отработанного пара линейное изменение температуры пара уменьшается, а линейное изменение потока пара увеличивается. В некоторых случаях во время нагружения и по достижении или превышении первой заданной температуры отработанного пара, нагружение турбины будет в общем происходить так, что линейное изменение потока пара и линейное изменение температуры пара будут пропорционально разделены в соответствии с линейным (или нелинейным) соотношением. Возможно, что во время нагружения паровой турбины температуры станут высокими (например, при высоком перегреве), затем будут снижаться и снова возрастать. Это снижение и повышение температур перегрева может, в общем, возникать в указанном втором профиле между первой заданной температурой отработанного пара и температурой заданного верхнего предела. По мере понижения температур отработанного пара снижается нагружение потоком пара, а линейное изменение температуры увеличивается, и поскольку затем температуры отработанного пара снова повышаются (в результате, частично, линейного изменения температуры), то нагружение потоком пара увеличивается, а линейное изменение температуры уменьшается.
Далее приведено описание иллюстративных вариантов выполнения со ссылкой на фиг.1-4.
Несмотря на то, что в данном документе приведено описание способов и устройств в отношении энергоустановки с комбинированным циклом, используемой в общей электроэнергетике, подразумевается, что рассмотренные в данном документе способы и устройства могут найти применение в других областях. Кроме того, изложенные в данном документе принципы и основные положения могут применяться к турбинам, использующим различные топлива, такие как (без ограничения указанным) природный газ, бензин, керосин, дизельное топливо и топливо для реактивных двигателей. Кроме того, подобные способы запуска могут применяться для установок с комбинированным циклом, как с множеством валов, так и с одним валом. Таким образом, последующее описание приведено только с иллюстративной, а не ограничительной целью. Используемый в данном документе термин «паровая турбина» не ограничивается паровыми турбинами энергоустановки с комбинированным циклом, а может относиться к паровым турбинам в других областях применения, бойлерам или любым другим машинам или системе, для которых во время эксплуатации может обеспечиваться регулирование потока пара и температуры.
Фиг.1 показывает схематическую иллюстрацию энергоустановки 10 с комбинированным циклом в соответствии с одним вариантом выполнения. Энергоустановка 10 с комбинированным циклом содержит газовую турбину 12 и паровую турбину 14, присоединенную к генератору 16. Паровая турбина 14 присоединена множеством трубопроводов к ПГВТ 18, выпускное отверстие, которого присоединено к конденсатору 20. Как изложено выше, ссылки на энергоустановки с комбинированным циклом приведены с иллюстративными целями, поэтому варианты выполнения не ограничиваются этим.
В варианте выполнения, показанном на фиг.1, энергоустановка 10 с комбинированным циклом содержит по меньшей мере один регулятор температуры 22, расположенный у выпускного конца пароперегревателя высокого давления, и по меньшей мере один регулятор температуры 24, расположенный у выпускного конца подогревателя в ПГВТ 18. Дополнительные регуляторы температуры могут быть выполнены в соответствии с другими вариантами выполнения, например, в конфигурации распределения или резервирования. ПГВТ 18 может содержать испаритель прямоточного или барабанного типа, который может выдерживать ежедневный запуск и нагружение газовой турбины 12 при повышенной скорости с нормальным сроком службы и техническим обслуживанием.
Во время запуска и нагружения газовой турбины 12 и паровой турбины 14 регуляторы температуры 22, 24 обеспечивают управление температурой горячего перегретого пара высокого давления, создаваемого ПГВТ 18, который подается к паровой турбине 14, например, посредством управления температурой пара, подаваемого, соответственно, к секции высокого давления и к секции промежуточного или низкого давления. Управление и регулирование регуляторов температуры 22, 24 обеспечивается контроллером турбины, например, рассмотренным со ссылкой на фиг.4, в соответствии с алгоритмом линейного изменения потока пара и линейного изменения температуры, рассмотренного более подробно со ссылкой на фиг.2-3.
Энергоустановка 10 с комбинированным циклом также может содержать подогреватель 26 топочного газа, обеспечивающий нагревание топлива, подаваемого к газовой турбине 12. В иллюстративном варианте выполнения подобный подогрев может выполняться с использованием вспомогательного бойлера и промежуточного теплообменника, расположенного между выпускающим пар отверстием вспомогательного бойлера и магистралью подачи топочного газа. Нагревание топлива во время запуска обеспечивает преимущество более быстрого нагружения газовой турбины 12 по сравнению с нагружением без подобного подогрева топлива. В частности, подогрев топлива вспомогательным источником тепла создает возможность нагружения газовой турбины при улучшенной производительности во время запуска. Точнее, нагревание топлива с использованием тепла от вспомогательного источника допускает непрерывное нагружение при улучшенной производительности, способствующее понижению с наименьшими выделениями отработанного пара для доведения до максимума нагрузки.
В соответствии с одним вариантом выполнения, энергоустановка 10 с комбинированным циклом дополнительно содержит один или более перепускных паропроводов, например, перепускные паропроводы 28, 30, 32, проходящие от ПГВТ 18 к конденсатору 20, и перепускной паропровод 33, проходящий от магистрали пара высокого давления к холодному трубопроводу подогретого пара, которые обеспечивают другие тракты прохождения потока пара высокого давления, при этом обеспечивается управление выпускными клапанами паровой турбины, обеспечивающими управление нагружением паровой турбины 14, например, в соответствии с алгоритмом линейного изменения потока пара и температуры, рассмотренным более подробно со ссылкой на фиг. 2-3. В соответствии с другими вариантами выполнения возможно выполнение дополнительных перепускных паропроводов, например, в конфигурации распределения или резервирования. Перепускные паропроводы 28, 33 содержат клапаны, которые обеспечивают управление давлением пара высокого давления и скоростью увеличения давления пара высокого давления в ответ на управляющие команды, поступающие от контроллера турбины. Перепускной паропровод 30 создает альтернативный тракт для прохождения горячего подогретого пара при управлении клапаном промежуточного давления во время нагружения паровой турбины. Перепускной паропровод 32 создает альтернативный тракт для прохождения пара низкого давления при управлении выпускным клапаном низкого давления паровой турбины во время нагружения паровой турбины.
Фиг. 2 представляет собой логическую структурную схему 200, иллюстрирующую операции нагружения паровой турбины посредством пропорционального разделения между скоростью линейного изменения потока пара и скоростью линейного изменения температуры пара в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения. Показанные операции представляют пример соотношения между скоростью 205 линейного изменения потока пара и скоростью 210 линейного изменения температуры пара, которое в общем определяется коэффициентом (X) 215 разделения скоростей линейного изменения, который будет сохранен и при работе использован посредством контроллера турбины для управления регуляторами температуры и/или перепускными паропроводами, которые в общем были рассмотрены со ссылкой на фиг. 1. Как изображено на фиг. 2, сначала может быть получен коэффициент 220 общего нагружения турбины, который показывает профиль общего нагружения паровой турбины, определяемый в соответствии с рядом системных ограничений. Коэффициент 220 нагружения турбины определяет общую скорость увеличения нагрузки паровой турбины, выраженную в процентном увеличении за период времени (например, %/мин, и т.д.). Следует понимать, что по мере нагружения паровой турбины указанный коэффициент 220 нагружения может быть отрегулирован. Например, во время начального запуска и нагружения он может задавать большее увеличение нагрузки (например, более высокое значение %/мин), а после некоторого периода времени коэффициент нагружения может быть уменьшен. В соответствии с этим контроллер может выполнять динамическое определение скоростей 205, 210 линейного изменения потока пара и температуры пара на основании текущего значения (или практически в реальном масштабе времени) коэффициента 220 нагружения и расчетного коэффициента 215 разделения скоростей линейного изменения.
Для определения коэффициента 215 разделения скоростей линейного изменения может быть задана функция 225 (или алгоритм), определяющую зависимость коэффициента 215 разделения скоростей линейного изменения от измеренных или считанных параметров состояния паровой турбины, например, температуры отработанного пара или температуры перегрева, как показано на фиг. 2, отложенной по оси х функции 225. Таким образом, в зависимости от значения температуры отработанного пара паровой турбины или температуры перегрева, функция 225 определяет значение коэффициента 215 разделения скоростей линейного изменения. Следует понимать, что данная функция может быть выражена любым числом математических уравнений или другими представлениями, определяющими соотношение между скоростью изменения потока пара и скоростью изменения температуры пара. Иллюстративные функции 225 могут определять линейную зависимость или нелинейную зависимость между параметром 205 скорости изменения потока пара и параметром 210 скорости изменения температуры пара.
Фактическое влияние коэффициента 215 разделения скоростей линейного изменения на определение параметра 205 скорости изменения потока пара и параметра 210 скорости изменения температуры пара может быть охарактеризовано другими уравнениями, которые, в общем, определяют обратное соотношение между скоростью увеличения параметра 205 скорости изменения потока пара и скоростью увеличения параметра 210 скорости изменения температуры пара. Как показано на фиг. 2, один ряд уравнений может быть определен следующим образом: (параметр скорости линейного изменения потока пара) = (коэффициент (X) разделения скоростей линейного изменения) * (коэффициент нагружения); и (параметр скорости линейного изменения температуры пара) = (1 - (коэффициент (X) разделения скоростей линейного изменения)) * (коэффициент нагружения). Соответственно, при увеличении коэффициента 215 разделения скоростей линейного изменения (например, по мере повышения температуры отработанного пара или температуры перегрева) параметр 205 скорости изменения потока пара будет возрастать, однако, параметр 210 скорости изменения температуры пара при этом будет уменьшаться. С другой стороны, по мере уменьшения температуры отработанного пара происходит уменьшение коэффициента 215 разделения скоростей линейного изменения и параметра 205 скорости линейного изменения потока пара, в то время как параметр 210 скорости линейного изменения температуры пара будет увеличиваться. Увеличение параметра 210 скорости линейного изменения температуры пара при более низких температурах отработанного пара относительно параметра 205 скорости изменения потока пара будет вызывать повышение температур пара в турбине. Необходимо отметить, что уменьшение параметров 205, 210 скоростей линейного изменения потока пара или температуры пара не обязательно означает, что поток или температура будут уменьшаться, однако скорость увеличения каждого из них будет уменьшаться. Например, уменьшение параметра 205 скорости изменения потока пара может просто обеспечить подачу пара с возрастанием скорости, которое меньше предыдущего возрастания скорости.
В соответствии с одним вариантом выполнения, в котором коэффициент 215 разделения скоростей линейного изменения зависит от температуры отработанного пара паровой турбины, например, как показано на фиг. 2, может быть более одного профиля линейного изменения, как представлено функцией 225. Например, первый профиль линейного изменения может использоваться для режима, при котором температура отработанного пара ниже заданной граничной температуры (например «10» на фиг. 2). При первом профиле коэффициент 215 разделения скоростей линейного изменения может быть установлен на ноль (или другое малое число), так что линейное изменение потока пара удерживается на постоянном уровне или возрастает только незначительно, в то время как температура пара возрастает существенно. Второй профиль линейного изменения, как показано, может быть представлен наклонной линией с возрастанием вдоль направления "у" от нулевого значения коэффициента 215 разделения скоростей линейного изменения до единицы. Указанный второй профиль может иметь место между нижней граничной температурой и верхней граничной температурой (например, «40» на фиг. 2), которая может быть определена по меньшей мере частично на основании ограничений на паровую турбину (например, температуры насыщения, перегрева, образования влаги и т.д.). Таким образом, по мере понижения температуры отработанного пара между верхней и нижней границей значение коэффициента 215 разделения скоростей линейного изменения уменьшается, что в свою очередь вызывает уменьшение линейного изменения потока пара и увеличение линейного изменения температуры пара. Наконец, третий профиль может иметь место у верхней границы температуры отработанного пара так, что для значения температуры отработанного пара, находящегося у верхней границы или выше нее, не происходит или происходит незначительное линейное изменение температуры, при этом происходит значительное линейное изменение потока пара (например, равное коэффициенту нагружения). В соответствии с одним вариантом выполнения по меньшей мере нижняя граница определяется на основании по меньшей мере частично температуры насыщения для определенного состояния отработанного пара, так что функция 225 увеличивает значение коэффициента 215 (X) разделения скоростей линейного изменения с приближением точки насыщения (например, на фиг. 2 справа налево), вызывая возрастание скорости линейного изменения температуры и отход от точки насыщения. В соответствии с одним вариантом выполнения верхняя граница определяется по меньшей мере частично на основании другого ограничения на турбину. Следует понимать, что функция 225 приведена с иллюстративной целью и что любое число математических соотношений может быть задано и использовано контроллером турбины для определения уровней линейного изменения потока пара и линейного изменения температуры пара так, чтобы они находились во взаимной зависимости.
На фиг. 2 также показана операция преобразования параметра 205 скорости линейного изменения потока пара и параметра 210 скорости линейного изменения температуры пара. Инженерные блоки обеспечивают ввод управляющих команд к перепускному паропроводу или паропроводам и регулятору температуры или регуляторам температуры. Так как в соответствии с одним вариантом выполнения размерность единиц коэффициента нагружения выражена в процентном увеличении во времени (например, %/мин), размерность единиц параметра 205 скорости линейного изменения потока пара может быть определена для различных единиц времени, например, но без ограничения этим, в виде процентного увеличения в секунду (например %/с). Например, для обеспечения более точного управления перепускными паропроводами могут потребоваться различные единицы времени. В других примерах размерность единиц параметра 205 скорости линейного изменения потока пара может быть определена в виде объема на единицу времени или давления на единицу времени. Подобным образом может быть определена размерность единиц параметра 210 скорости линейного изменения температуры пара для отображения изменения температуры в единицу времени, например, но без ограничения этим, в градусах по Фаренгейту/с. В других вариантах выполнения коэффициент нагружения может быть выражен в различных единицах и/или представлять другой вид команд нагрузки (например, в объеме на единицу времени, мощности на единицу времени и т.д.), которые могут быть определены, при необходимости, для каждого параметра 205 скорости линейного изменения потока пара и 210 скорости линейного изменения температуры пара.
Соответственно, после определения параметра 205 скорости линейного изменения потока пара и параметра 210 скорости линейного изменения температуры пара и выполнения повторного определения единиц измерения и/или приведения в соответствие единиц измерения, контроллер турбины может подавать команды управления одному или более перепускных паропроводов для регулирования скорости подачи пара в паровую турбину и/или одному или более регуляторам температуры для регулирования температуры пара, подаваемого к паровой турбине, с обеспечением более эффективного, но сравнительно безопасного нагружения паровой турбины. Следует понимать, что в других вариантах выполнения данного изобретения вышеуказанные регуляторы температуры могут не использоваться, однако могут использоваться другие средства, обеспечивающие независимое управление температурой в потоке пара. В одном примере применения этих устройств и способов в бойлере запуск бойлера может изменяться в соответствии с параметром 205 скорости линейного изменения температуры пара, при этом один или более перепускных клапанов могут обеспечивать управление потоком пара в зависимости от параметра 205. Следует понимать, что для независимого управления температурой пара в потоке пара может быть использовано любое другое подходящее средство, которое в данном документе, в общем, можно определить термином «регулятор температуры».
Фиг. 3 показывает иллюстративный способ 300 нагружения паровой турбины, с использованием вышеописанной функции, которая, например, может быть выполнена по меньшей мере частично контроллером турбины в соответствии с одним вариантом выполнения. Данный способ может начинаться с блока 305, в котором задается функция, используемая для определения коэффициента (X) разделения скоростей линейного изменения, например, функция 225, рассмотренная со ссылкой на фиг. 2. Как было изложено выше, данная функция может быть получена по меньшей мере частично на основании параметров рабочего состояния паровой турбины, например, температуры отработанного пара или температуры перегрева и т.д., и может определять коэффициент разделения скоростей линейного изменения, используемый для пропорционального разделения между величинами линейного изменения или нагружения паром и линейного изменения температуры пара, поступающего к паровой турбине.
За блоком 305 следует блок 310, в котором контроллер турбины принимает или получает иным образом коэффициент нагружения турбины, такой как коэффициент 220, рассмотренный в соответствии с фиг. 2. Как изложено выше, коэффициент нагружения может, в общем, представлять профиль общего увеличения нагрузки паровой турбины без необходимости учета соотношения между линейным изменением потока пара и линейным изменением температуры.
За блоком 310 следует блок 315, в котором, в соответствии с одним вариантом выполнения, получают текущую температуру отработанного пара турбины. Как изложено в отношении фиг. 2, коэффициент (X) разделения скоростей линейного изменения, определенный указанной функцией блока 305, может зависеть от текущего рабочего состояния или параметра паровой турбины. В других вариантах выполнения, вместо этого или в дополнение к этому параметру, может использоваться температура отработанного пара, давление отработанного пара, измерения влажности и т.д.
За блоком 315 следует блок 320, в котором на основании коэффициента (X) разделения скоростей линейного изменения и коэффициента нагружения турбины определяют скорость линейного изменения потока пара. Например, в соответствии с одним вариантом выполнения скорость линейного изменения потока пара может быть произведением коэффициента (X) разделения скоростей линейного изменения и коэффициента нагружения турбины. Подобным образом, в блоке 325 на основании коэффициента (X) разделения скоростей линейного изменения и коэффициента нагружения турбины определяют скорость линейного изменения температуры пара. Например, в соответствии с одним вариантом выполнения скорость линейного изменения потока пара может быть определена по формуле (1 - (коэффициент (X) разделения скоростей линейного изменения)) * (коэффициент нагружения турбины). Таким образом, скорости линейного изменения потока пара и температуры пара связаны обратной зависимостью, то есть при повышении линейного изменения температуры уменьшается линейное изменение потока пара, и наоборот.
В блоках 330 и 335 контроллер турбины обеспечивает управление линейными изменениями потока пара и температуры паровой турбины на основании скорости линейного изменения потока пара и скорости линейного изменения температуры пара, определенных в блоках 315 и 320. Как изложено со ссылкой на фиг. 1, для управления скоростью подачи пара к паровой турбине управляют одним или более перепускным паропроводом. Подобным образом, для управления температурой подаваемого пара управляют одним или более регуляторами температуры.
Способ 300 может заканчиваться после блока 335 достижением пропорционально распределенных линейных изменений потока пара и температуры во время нагружения турбины. Следует понимать, что способ 300 может быть выполнен многократно во время цикла нагружения паровой турбины (и/или во время любых других рабочих режимов), так что после регулирования перепускных трактов и/или регуляторов температуры в блоках 330 и 335, данный способ может повторяться с переходом к блоку 305 или с переходом обратно к блоку 310. При повторении способа с переходом к блоку 305 может быть переопределено соотношение между линейными изменениями потока пара и температуры так, что может быть переопределена функция для определения коэффициента (X) разделения скоростей линейного изменения. Указанное переопределение может потребоваться, если изменяется рабочий режим турбины, изменяются окружающие условия, или на установку наложены новые или другие ограничения.
Фиг. 4 представляет собой блок-схему иллюстративного контроллера 400 турбины, используемого при нагружении паровой турбины в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения. Более конкретно, компоненты компьютеризированного контроллера 400 могут использоваться для создания, хранения и управления профилями управления турбиной и соотношениями линейного изменения потока пара и температуры, как изложено со ссылкой на фиг. 1-3, в дополнение к облегчению управления турбиной, включая создание и подачу управляющих команд к перепускным паропроводам и регуляторам температуры. Компьютеризованный контроллер 400 может содержать запоминающее устройство 410, которое обеспечивает хранение программируемой логики 420 (например, программного обеспечения) и может хранить данные 430 такие, как считанные рабочие параметры, рабочие профили, математические функции и подобные им. Запоминающее устройство 410 также может содержать операционную систему 440. Процессор 450 может использовать операционную систему 440 для реализации программируемой логики 420, и при этом также может использовать данные 430. Шина 460 данных может обеспечивать связь между запоминающим устройством 410 и процессором 450. Пользователи могут взаимодействовать с контроллером 400 посредством по меньшей мере одного устройства 470 пользовательского интерфейса, например, клавиатуры, мыши, панели управления или других устройств, обеспечивающих передачу данных к контроллеру 400 и от него. Контроллер 400 может быть связан с паровой турбиной в режиме онлайн в рабочем состоянии, а также может быть связан с газовой турбиной в режиме оффлайн в неработающем состоянии, посредством устройства 480 ввода-вывода. Более конкретно, один или более контроллеров 400 могут обеспечивать выполнении способов, рассмотренных со ссылкой на фиг. 2-3, включая определение математических соотношений, анализ профилей нагружения турбины в соответствии с данными соотношениями, и выработку управляющих команд для использования во время нагружения паровой турбины (и/или во время других рабочих режимов турбины). Кроме того, следует понимать, что с контроллером 400 могут быть связаны другие внешние устройства, другие паровые турбины или другие компоненты энергоустановки с комбинированным циклом посредством устройства 480 ввода-вывода. В проиллюстрированном варианте выполнения контроллер 400 может быть расположен на удалении от паровой турбины, хотя он может быть совмещен с ней или даже встроен в нее. Далее, контроллер 400 и реализуемая им программируемая логика 420 могут содержать программное обеспечение, аппаратное обеспечение, программно-аппаратные средства или любые их сочетания. Следует также понимать, что возможно использование множества контроллеров 400, при этом различные рассмотренные в данном документе функции могут быть выполнены на одном или более различных контроллерах 400.
Соответственно, рассмотренные в данном документе варианты выполнения обеспечивают управление скоростями линейных изменений потока пара и температуры для паровой турбины в соответствии с заданными соотношениями между ними. Технический эффект, обеспечиваемый указанными способами и устройствами, заключается в доведении до максимума выходной мощности турбины с одновременным удовлетворением отдельных ограничений, налагаемых на паровую турбину. Другой технический эффект, получаемый от указанных способов и устройств, заключается в предотвращении образования влаги во время запуска и нагружения турбины за счет управления линейным изменением пара и температуры в соответствии с определенным соотношением. При таком решении повышается выработка энергии на ранних этапах запуска паровой турбины, а также уменьшаются потери, обусловленные эрозией в секции высокого давления паровой турбины.
Несмотря на то, что были приведены ссылки на блок-схемы устройств, способов, аппаратных средств и программных продуктов в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения, следует понимать, что по меньшей мере некоторые из блоков блок-схем, а также, соответственно, сочетания блоков в блок-схемах могут быть реализованы по меньшей мере частично с помощью команд компьютерных программ. Указанные команды компьютерных программ могут быть загружены в компьютер общего назначения, компьютер специального назначения, компьютер на базе аппаратных средств специального назначения, или другие программируемые устройства для обработки данных, в которых команды, выполняемые на компьютере или другом программируемом устройстве для обработки данных, формируют средства для осуществления функциональных возможностей по меньшей мере некоторых из блок-схем, или сочетаний блоков в рассмотренных блок-схемах.
Кроме того, указанные команды компьютерных программ могут быть сохранены в машиночитаемой памяти, которая может обеспечивать работу компьютера или другого программируемого устройства для обработки данных определенным способом, так что команды, хранящиеся в машиночитаемой памяти, обеспечивают продукт, содержащий командные средства, которые реализуют функцию, определенную в блоке или блоках. Кроме того, указанные команды компьютерных программ могут быть загружены в компьютер или другое программируемое устройство для обработки данных для создания последовательности рабочих этапов, выполняемых на компьютере или другом программируемом устройстве для обработки данных, для обеспечения реализуемого компьютером способа так, что команды, которые выполняются на компьютере или другом программируемом устройстве для обработки данных, обеспечивают этапы для реализации функций, заданных в блоке или блоках.
Один или более компонентов данных устройств и один или более элементов способов, рассмотренных в данном документе, могут быть реализованы посредством выполнения прикладной программы в среде операционной системы компьютера. Кроме того они могут быть осуществлены на практике с помощью других конфигураций компьютерных систем, включая карманные устройства, многопроцессорные системы, электронные средства на базе микропроцессоров или программируемые бытовые электронные средства, миникомпьютеры, мэйнфреймы и т.д.
Прикладные программы, которые являются компонентами устройств и способов, рассмотренных в данном документе, могут включать подпрограммы, программы, компоненты, структуры данных и т.д., которые реализуют определенные абстрактные типы данных и выполняют определенные задачи или действия. В распределенной вычислительной среде прикладная программа (в целом или частично) может храниться в локальной памяти или другом запоминающем устройстве. Кроме того, или как вариант, прикладная программа (в целом или частично) может храниться в дистанционном запоминающем устройстве или в запоминающем устройстве, предусматривающем обстоятельства, при которых задачи выполняются дистанционными обрабатывающими устройствами, соединенными через сеть связи.
Возможно множество модификаций и других вариантов выполнения, следующих из изложенного в данном документе описания, с получением преимуществ из основных принципов, представленных в вышеизложенном описании и на связанных с ними чертежах. Таким образом, следует понимать, что данное изобретение может быть выполнено в различных формах и не ограничивается приведенными выше иллюстративными вариантами выполнения. Следовательно, следует понимать, что данное изобретение не ограничивается рассмотренными конкретными вариантами выполнения, при этом предполагается, что модификации и другие варианты выполнения включены в объем правовой охраны прилагаемой формулы изобретения. Несмотря на то, что в данном документе использованы конкретные термины, они использованы только в обобщенном и описательном смысле, а не с ограничительными целями.