1.本发明属于燃煤机组节能降耗技术领域，具体涉及一种调节级压力测点损坏后的锅炉汽包水位调整系统和方法。


背景技术：

2.对于配置有汽包锅炉的亚临界机组，参见图2，三冲量调节系统是更为完善的给水调节方式，包括汽包水位信号、蒸汽流量信号和给水流量信号。主蒸汽流量是根据调节级压力通过函数关系式计算得出。机组自动调节时蒸汽流量是汽包水位调节的前馈信号，当调节级压力失真时，导致主汽流量计算值的失真，导致三冲量自动调节系统计算出需要调节到给水流量(目标值)不正确，因此导致给水流量大幅降低，自动调节系统调节能力大幅下降，无法调节。同时因为主汽流量显示失真，手动调节时不能参考主气流量调节给水流量来控制汽包水位，严重影响机组的运行安全。当机组调节级压力信号取样管发生损坏时，由于改取样管位于汽轮机高压缸内，如要及时恢复需要停机冷却后揭缸进行处理，这个过程最快都需要一周以上，需要提前向电网申请临时停机，会造成巨大的少发电经济损失，也会带来电网对电厂的考核，甚至影响地区的用电安全。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种调节级压力测点损坏后的锅炉汽包水位调整系统和方法，以解决现有技术中，当调节级压力失真时，导致需要调节到给水流量(目标值)不正确的问题。
4.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
5.一种调节级压力测点损坏后的锅炉汽包水位调整系统，包括锅炉、高压缸和低压缸；
6.锅炉的蒸汽输出端连接有主蒸汽管道，主蒸汽管道和高压缸的进汽管道连通，高压缸的排汽管道和低压缸的进汽管道连接；
7.低压缸的排汽管道连接至凝汽器，凝汽器的排水管道连接至锅炉的进水管道，所述进水管道上设置有给水流量计；
8.所述高压缸中设置有调节级压力表、一段抽汽压力表和高压缸排汽压力表。
9.本发明的进一步改进在于：
10.优选的，所述一段抽汽压力表通过取压管连通至高压缸的第一段抽汽口。
11.优选的，所述高压缸排汽压力表通过取压管连接至高压缸的排汽口。
12.优选的，所述调节级压力表通过取压管连接至汽轮机第一级取压口。
13.优选的，所述排水管道连接至凝结水泵，所述凝结水泵的出水端连接至给水泵，所述给水泵的出水端和进水管道连接。
14.优选的，所述锅炉内设置有汽包液位计。
15.一种基于上述任意一项所述的调节级压力测点损坏后的锅炉汽包水位调整系统
的调整方法，包括以下步骤：
16.步骤1，确定调节级压力和主蒸汽流量的关系；所述调节级压力由调节级压力表测量；
17.步骤2，确定一段抽汽压力和主蒸汽流量的关系；所述一段抽汽压力由一段抽汽压力表测量；
18.步骤3，确定高压缸排汽压力与主蒸汽流量的关系；所述高压缸排汽压力由高压缸排汽压力表测量；
19.步骤4，通过调节级压力和主蒸汽流量的关系、一段抽汽压力和主蒸汽流量的关系和高压缸排汽压力与主蒸汽流量的关系，确定出调节级压力和一段抽汽压力的关系，以及调节级压力和高压缸排汽压力的关系；
20.步骤5，优先通过高压缸排汽压力计算调节级压力，当高压缸排汽压力表损坏时，通过一段抽汽压力计算调节级压力。
21.优选的，步骤1中，通过已有的调节级压力数据和对应的主蒸汽流量数据，拟合出调节级压力和主蒸汽流量的关系式。
22.优选的，步骤2中，通过已有的一段抽汽压力数据和对应的主蒸汽流量数据，拟合一段抽汽压力数据和主蒸汽流量的关系式。
23.优选的，步骤3中，通过已有的高压缸排汽压力数据和对应的主蒸汽流量数据，拟合出高压缸排汽压力和主蒸汽流量的关系式。
24.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
25.本发明提出了一种调节级压力测点损坏后的锅炉汽包水位调整系统，在原系统中添加了一段抽汽压力表和高压缸排汽压力表，使得在无需停机和大面积修改机组控制逻辑的条件下，通过一段抽汽压力和高压缸排汽压力测点来代替损坏的调节级压力，利用其中的数学关系拟合计算出主汽流量，作为三冲量调节的前馈信号，保证安全的进行变负荷调节汽包液位。
26.本发明还公开了一种调节级压力测点损坏后的锅炉汽包水位调整方法，该方法首先根据已有的数据计算出调节剂压力和主蒸汽流量的关系、一段抽汽压力和主蒸汽流量的关系，以及高压缸排汽压力和主蒸汽流量的关系，以主蒸汽流量作为桥梁，获得该系统的调节级压力和一段抽汽压力的关系，以及调节级压力和高压缸排汽压力的关系，该方法使得通过一段抽汽压力和高压缸排汽压力测点来代替损坏的调节级压力，可以在机组调节级压力测量点损坏后，无需停机和花费最小的经济代价，实现机组汽包液位的三冲量调节，保证机组的运行安全。
附图说明
27.图1为本发明的系统结构图；
28.图2为三冲量自动调节系统图；
29.图3为调节级压力(表压)与主汽流量试验曲线图；
30.图4为一段抽汽压力(表压)与主蒸汽流量的试验曲线图；
31.图5为高压缸排汽压力(表压)与主蒸汽流量的试验曲线图；
32.其中，1
‑
低压缸；2
‑
高压缸排汽压力表；3
‑
一段抽汽压力表；4
‑
调调节级压力表；5
‑
高压缸；6
‑
主蒸汽管道；7
‑
汽包液位计；8
‑
给水流量计；10
‑
给水泵；11
‑
凝结水泵；12
‑
凝汽器；13
‑
排水管道；14
‑
进水管道。
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
34.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.参见图1，本发明公开了一种调节级压力测点损坏后的锅炉汽包水位调整系统，主体装置包括锅炉8、高压缸5、低压缸1、凝汽器12、凝结水泵11和水泵10；其中锅炉8的蒸汽输出端连接有主蒸汽管道6，主蒸汽管道6和高压缸5的进汽管道连通，高压缸5的排汽管道和低压缸1的进汽管道连接；低压缸1的排汽管道连接至凝汽器12，凝汽器12的排水管道13连接至凝结水泵11，凝结水泵11的出水管路和给水泵10的进水管路连通，给水泵10的排水管路和锅炉8的进水管道14连接。
36.其中，进水管道14上设置有用于测量锅炉8进水流量的给水流量计9，锅炉8内设置有测量液包液位2的液包液位计7，高压缸5中设置有调节级压力表4、一段抽汽压力表3和高压缸排汽压力表2。；具体的，由一列喷嘴和一列动叶栅组成的汽轮机最基本的工作单元叫汽轮机的级，位于汽轮机高压缸内的转子上，当汽轮机采用喷嘴调节时，调节级压力在汽轮机第一级取压口用取压管引出来测量；一段抽汽压力在从高压缸的第一段抽汽口处用取压管引出来测量；高压缸排汽压力从高压缸的排气口用取压管引出来测量。
37.本发明方法的设计原理：
38.根据弗留格尔公式，在机组热力系统正常投运的情况下，一段抽汽压力和高压缸排汽压力也和主汽流量成线性关系，所以考虑用一段抽汽压力或者高压缸排汽压力来代替调节级压力，但是直接替代的话需要修改控制逻辑，也需要停机进行处理。可利用高压缸排汽压力或者一段抽汽压力和调节级的关系来进行调节。但是单一的通过高压缸排汽压力或者一段抽汽压力进行调节的话，都相较于调节级压力送入dcs系统的信号较少，容易造成风险集中，这时候需要备用测点，所以考虑采用一段抽汽压力和高压缸排汽压力与调节级的逻辑关系互为补充，保证安全调节机组的汽包水位。
39.具体的方法包括以下步骤：
40.步骤1，已有的调节级压力数据和对应的主蒸汽流量数据，拟合出调节级压力和主蒸汽流量的关系式；其中调节级压力由调节级压力表4测量。
41.步骤2，通过已有的一段抽汽压力数据和对应的主蒸汽流量数据，拟合一段抽汽压力数据和主蒸汽流量的关系式，其中一段抽汽压力由一段抽汽压力表3测量；
42.步骤3，通过已有的高压缸排汽压力数据和对应的主蒸汽流量数据，拟合出高压缸
排汽压力和主蒸汽流量的关系式，其中高压缸排汽压力由高压缸排汽压力表2测量；
43.步骤4，通过调节级压力和主蒸汽流量的关系式、一段抽汽压力和主蒸汽流量的关系式，以及高压缸排汽压力与主蒸汽流量的关系式，确定出调节级压力和一段抽汽压力的关系，以及调节级压力和高压缸排汽压力的关系；
44.步骤5，优先通过高压缸排汽压力计算出调节级压力，并把一段抽汽压力和调节级压力的关系作为备用，当高压缸排汽压力表2损坏时，使用一段抽汽压力和调节级压力进行计算，保证机组运行的安全。
45.实施例
46.汽轮机组主蒸汽流量与调节级压力具有一定的对应关系。可根据以前的试验测量确定调节级压力、一段抽汽压力和高压缸排汽压力与主蒸汽流量的对应关系。以某300mw亚临界机组为例，采用热力性能试验的结果为基础进行拟合计算。
47.步骤1，根据试验数据可拟合出调节级压力(表压)与主蒸汽流量的关系为：
48.q＝86.149p
调节
+36.097
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
49.式中p
调节
：调节级压力，mpa；q：主蒸汽流量，t/h，拟合关系式如图3所示；
50.步骤2，根据试验数据可拟合出一段抽汽压力(表压)与主蒸汽流量的关系为：
51.q＝172.06p
一段
+6.248
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
52.式中p
一段
：一段抽汽压力，mpa；q：主蒸汽流量，t/h；拟合关系式如图4所示；
53.步骤3，根据试验数据可拟合出高压缸排汽压力(表压)与主蒸汽流量的关系为：
54.q＝254.01p
高排
+13.07
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
55.式中p
高排
：高压缸排汽压力，mpa；q：主蒸汽流量，t/h，拟合关系式如图5所示；
56.步骤4，通过调节级压力和主蒸汽流量的关系式、一段抽汽压力和主蒸汽流量的关系式，以及高压缸排汽压力与主蒸汽流量的关系式，确定出调节级压力和一段抽汽压力的关系，以及调节级压力和高压缸排汽压力的关系，具体的如下式所示：
57.通过数据拟合出来以下的关系式
[0058][0059]
由以上三个关系式可以得出:
[0060]
p
调节
＝1.997p
一段
‑
0.346
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0061]
p
调节
＝2.948p
高排
‑
0.266
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0062]
由于低负荷时(机组额定负荷的25％，正常运行时机组一般不会低于这个负荷值)汽轮机的叶型损失较大，线性会较差，这时候采用该方式调节会偏差较大，可切换回手动调节。
[0063]
以高压缸排气压力和调节级压力的函数关系作为主要的逻辑控制关系，并把一段抽汽压力和调节级压力的关系作为备用，保证机组运行的安全。
[0064]
投运效果
[0065]
采用一种调节级压力测点损坏后快捷的锅炉汽包水位调整方法，可以在机组调节级压力测量点损坏后，无需停机和花费最小的经济代价，实现机组汽包液位的三冲量调节，
保证机组的运行安全。
[0066]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。