专利名称：抽汽式汽轮机的调节方法,抽汽式汽轮机的调节装置和抽气式汽轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在不同运行任务条件下调节抽汽式汽轮机的方法。本发明还涉及一种这种汽轮机的调节装置和一种抽汽式汽轮机。
在由米尔海姆/鲁尔火力发电联盟有限公司的阿道夫·布吕赫尔撰写的“汽轮机调节”一书1972年第二版中，在章节“受控抽汽式汽轮机的调节器调整图”中自第53页描述了一种具有抽汽的汽轮机、简称抽汽式汽轮机的调节。为了正常的驱动目的，蒸汽在抽汽式汽轮机的某一级上分流。在此如果与冷凝液预热器或供水预热器的供汽有关，则只需将上述的级与这些预热器相连而无需调节机构。在这里涉及到所谓的非受控抽汽或撤汽。抽汽压力由流过汽轮机的蒸汽量来确定。与此相反可能存在这种要求，即，要使用确定压力的蒸汽，而无论汽轮机流量总和以及因此电功率总和有多高。但是这种要求只有在能够实现恒压的情况下才能够满足。在这种情况下的汽轮机可能是一种受控抽汽式汽轮机。例如，蒸汽进入这种抽汽式汽轮机的高压段。在高压段末端蒸汽一方面进入抽汽管而另一方面进入汽轮机的低压段。流过低压段的蒸汽随后不仅可以冷凝而且可以再进入抽汽管。对于后一种情况则涉及一种抽汽式背压汽轮机。有一种抽汽式汽轮机不仅要完成驱动发电机的任务，而且要提供用于运行的所谓过程蒸汽。
根据所期望的电功率或所期望的过程蒸汽量，对于抽汽式汽轮机的调节存在不同的运行任务。这些运行任务用不同种类的、用于调节的调节参数来表征。这些调节参数例如可以是抽汽量、汽轮机输出功率、汽轮机轴转速、由汽轮机排出的蒸汽背压或者进入汽轮机的蒸汽进口压。因此运行任务的特点例如可以是按照抽汽量和功率来进行调节。其它运行任务例如可以是按照抽汽量和背压来进行调节。
本发明的目的在于提供一种抽汽式汽轮机的调节方法，该方法能够以简单且保障运行可靠的方式完成汽轮机的运行任务。本发明的其它目的是提供一种抽汽式汽轮机的调节装置并提供一种抽汽式汽轮机，它们分别能够以简单的方式且保障运行可靠地满足汽轮机的运行任务。
本发明的第一个目的通过一种抽汽式汽轮机的调节方法来实现，在该方法中■至少两个不同种类的调节参数分别被输入一个调节器中；■其中，调节参数的种类表征一个由汽轮机的运行任务组中选出的运行任务；■通过一个进汽阀调节供汽并通过一个抽汽阀调节抽汽；■调节器根据各调节参数分别输出一个调节信号；■这些调节信号被输入到一个公共的调节单元(Regelstruktur)；■通过该调节单元由调节信号产生一个进汽阀调整信号和一个抽汽阀调整信号；■为实现控制，进汽阀调整信号传给进汽阀而抽汽阀调整信号传给抽汽阀；其中对于每个运行任务采用同一个调节单元。
当然也可以有多个进汽阀或多个抽汽阀和相应的调节器。抽汽阀同时也可以是进汽阀。例如，来自汽轮机第一级的抽汽也可以如此控制对于紧随第一级的汽轮机第二级的输入蒸汽量(简称输入量)进行调节，由第一级输入量与第二级输入量的差产生所期望的抽蒸汽量(简称抽汽量)。
供汽或抽汽可以按照需要在汽轮机的各个位置上实现。根据所期望的汽轮机输出功率或所期望的抽汽量，通过调节参数种类来表征各运行任务。例如一个运行任务的特征在于按照抽汽量和汽轮机转速来进行调节。
调节器的调节信号通过调节单元转换成进汽阀或抽汽阀调整机构的调整信号。根据不同的运行任务，这种转换必须以适合于完成运行任务的方式实现，因为各运行任务都是建立在对于进汽阀和抽汽阀的不同运行范围基础上的。因此迄今为止都必须对每个运行任务使用一个特有的调节单元。同时将由经验所取得的参数联系起来，使得对于各运行任务产生所期望的调节特性。由于不仅参数本身而且参数之间的联系相互间都是不同的，因此人们要采用不同的调节单元。
而按照本发明则选取了完全不同的另一条道路。对于所有的运行任务只采用唯一的一个调节单元。其中，每个运行任务只是分别通过一组独有的用于公共调节单元的参数组来描述，从而使汽轮机的全部调节简化。此外保证了有很好的运行可靠性，尤其是当从第一运行任务变换到第二运行任务的时候通过同一个调节单元可以实现无冲击地转换。这意味着，在从第一调节器变换到第二调节器的时候不会导致受控调整机构的冲击式转换。而调整机构上的这种冲击式变换将对于这个调整机构产生很大的机械负荷。迄今为止还不能保证无冲击的变换，因为对于不同的运行任务采用了不同的调节单元，因此在变换运行任务时会产生从第一调节单元调整信号到第二调节单元调整信号的冲击式变换。
调节单元最好被设计成，使调节参数相互去藕联。通过所有运行任务的公共调节单元能够保证调节参数相互间尽可能地去藕联。这意味着，例如在改变抽汽量时汽轮机不会产生显著的功率变化。因此可以根据运行要求相互间独立地调整所期望的参数。而对于迄今为止所采用的对每一个运行任务借助经验参数通过不同调节单元实现调节的方法来说，这样一种去藕联由于大量的参数实际上不可能在整个运行范围上进行调节。与此相反，通过公共的调节单元以简单的方式在利用调节参数之间藕联作用的条件下这样确定各运行任务的调节单元参数(Regelstruktur parameter)，使调节参数相互去藕联。此外参数最好这样确定，即，使得能够确定一个适配于所选运行任务的运行范围。
调节参数之一最好是抽汽量、汽轮机压力、汽轮机功率或汽轮机转速。
对于每个运行任务都分配有一组表征它的用于调节单元的参数组。当从第一运行任务变换到第二运行任务时从第一调节器到第二调节器的变换这样进行，使第二调节器输出的起始值通过反向调节单元确定。在此反向调节单元对于第二运行任务参数组的调节单元是反向的。起始值被输入到第二调节器。因此第二调节器以这样的起始值开始调节，即，该值对应于第一调节器原有运行任务的最终控制。因此在调整机构的控制上不可能出现突然的变换。第二调节器起始值的确定通过采用公共的调节单元以简单的方式这样来确定，即，通过反向调节单元由第一调节器的调整值换算出起始值。反向调节单元对应于调节单元的回算，其中以用于新运行任务的调节单元参数作为基础。运行任务之间的无冲击转换由此以简单的方式实现。
各个参数组最好包括一个进汽阀分组和一个抽汽阀分组，其中第一调节信号与每个分组的第一参数连接而第二调节信号与每个分组的第二参数连接，其中附加地通过从属于每个分组的各补偿参数确定进汽阀调整值以及抽汽阀调整值。
本发明有关调节装置方面的目的通过一种用于抽汽式汽轮机的调节装置来实现，该调节装置带有至少两个调节器，调节参数可以被分别输入其中，在此，调节器与唯一一个公共的调节单元连接，该调节单元用于产生用于汽轮机阀门的调整信号。
这种调节装置的优点与上面关于汽轮机调节方法优点的描述相对应。
本发明有关汽轮机方面的目的通过一种抽汽式汽轮机来实现，该抽汽式汽轮机具有一个进汽阀，一个抽汽阀和一个调节装置，调节装置包括至少两个调节器，其中调节器与唯一一个公共的调节单元连接，该调节单元用于产生用于进汽阀的进汽阀调整信号和用于抽汽阀的抽汽阀调整信号。
这种汽轮机的优点与上面关于汽轮机调节方法优点的描述相对应。
下面借助于附图所示实施例对本发明予以详细说明。附图中
图1示出一个汽轮机；图2示出一个汽轮机调节装置；图3-5示出现有技术中分别用于抽汽式汽轮机不同运行任务的调节单元，图6示出为抽汽式汽轮机所有运行任务而设计的一个公共调节单元，图7示出抽汽式汽轮机从第一运行任务变换到第二运行任务，图8示出按照现有技术的抽汽量耦合曲线图，图9示出在对于所有运行任务采用同一个调节单元情况下的抽汽量耦合曲线图。
相同的附图标记在不同的附图中具有相同的含义。
图1简化地示出一个汽轮机1。在汽轮机轴2上前后依次设置有一个高压段3，一个中压段5和一个低压段7。汽轮机1通过汽轮机轴2与发电机8连接用于产生电能。高压段3具有供汽管9。中压段5具有供汽管11。低压段7具有供汽管13。在供汽管9，11，13中流动的供汽量10，12，14可以分别通过进汽阀15，17，19调节。此外高压段3具有一根抽汽管21，抽汽量22通过一个抽汽阀25可调节地流出抽汽管21。中压段5具有一根抽汽管23，抽汽量24通过抽汽阀27可调节地流出抽汽管23。低压段7具有一根抽汽管29。进汽阀15，17，19和抽汽阀25，27与一个调节装置30连接。
在汽轮机1运行时，蒸汽从图中没有示出的蒸汽锅炉通过进汽阀15受控制地经过供汽管9进入高压段3。蒸汽由高压段3一方面通过抽汽阀24受控制地经过抽汽管21，而另一方面通过进汽阀17受控制地经过供汽管11进入中压段5。中压段5也可以具有与高压段3分开的供汽管，即，例如可由过程蒸汽再补给。蒸汽由中压段5通过抽汽阀24受控制地经过抽汽管23流出和/或通过进汽阀19受控制地经过供汽管13进入低压段7。
抽汽阀25，27也可以与进汽阀17，19合并。在这种情况下抽汽量22，24由输入蒸汽量12，14间接控制。
蒸汽由低压段7经过抽汽管29流出。例如可以输送到一个图中没有详细示出的冷凝器或者也可以与由抽汽管21，23流出的蒸汽一样被输送出去供汽轮机运行用。
流过汽轮机1的蒸汽使汽轮机轴2以转速D旋转。汽轮机1对发电机8提供功率L用于产生电能。在进入汽轮机1之前，即例如在供汽管9中，蒸汽压力为PV。在高压段3之后蒸汽压力为P1。在中压段5之后蒸汽压力为P2。在低压段7之后蒸汽压力为P3。压力P1，P2，P3在必要时也可以在各汽轮机段3，5，7的其它适合位置测量。在汽轮机1之后压力为PN。压力PV，P1，P2，P3，PN可以作为调节汽轮机1的调节参数被引用。调节参数例如也可能是转速D或功率L。其它调节参数例如还可能是抽汽量22，24。根据对汽轮机1的运行要求，例如可以通过调节形成不同的抽汽量22，23或不同的功率L。相应地对于汽轮机1的调节可以按照不同的运行要求引用不同的调节参数。采用调节参数表征汽轮机1的运行任务。这一点在下面还要详细描述。
图2简化地示出一个调节装置30。该调节装置30具有第一调节器33和第二调节器35，它们共同构成一对调节器36。第一调节器33和第二调节器35分别与一个公共调节单元37连接。该调节单元37与第一特性曲线传送器39和第二特性曲线传送器41连接。第一特性曲线传送器39与调整机构43连接。第二特性曲线传送器41与第二调整机构45连接。第一调整机构43用于操纵第一阀门V1。第二调整机构45用于操纵第二阀门V2。阀门V1，V2可以分别是例如蒸汽的进汽阀15，17，19或抽汽阀25，27。
在第一调节器33中输入第一调节参数R1。在第二调节器35中输入第二调节参数R2。第一调节器33将第一调节信号YE传给调节单元37。第二调节器35将第二调节信号YS传给调节单元37。由调节单元37按照当前的运行任务将第一调整信号S1传给第一特性曲线传送器39而将第二调整信号S2传送给第二特性曲线传送器41。特性曲线传送器39，41分别控制其从属的调整机构43，45，使阀门V1，V2按照调节任务进行调整。
图3至5示出了按照现有技术的调节单元37的不同结构。在图3中按照第一运行任务BA，第一调节信号YE在采用经验获取的参数K1，K2，K3，K4，Y1，Y2，Y3，Y4，KLP，KLP2，KLP1的条件下与第二调节信号YS连接，以输出用于适当控制阀门V1，V2，V3的调整信号S1，S2，S3。图4和5分别示出了按照其它运行任务BB，BC的调节信号YE，YS的连接。在采用大量参数条件下的复杂连接要很费力地去断定。调节信号YE，YS在整个运行范围上实现去藕联在实际上是不可能的。此外在从第一运行任务BA变换到第二运行任务BB的时候不能保证在调整机构的控制中不产生冲击性变化。这是因为，各调节单元37提供独立的调整信号S1，S2，S3，使得在调节单元37之间变换时，亦即在运行任务BA，BB，BC变换时通常出现不同的调整信号S1，S2，S3，从而导致在控制用于阀门V1，V2，V3的调节机构中出现冲击性变换。这可能出现很高的机械负荷并有损寿命。
图6示出一种调节单元37，该调节单元可以应用于如图3至5所示的所有运行任务。该调节单元37包括一组参数50。该组参数50划分成3个分组51，53，55。例如分组51是进汽阀分组而分组53是抽汽阀分组。每个分组51，53，55包括一个第一参数AV1，AV2，AV3和一个第二参数BV1，BV2，BV3。此外每个分组51，53，55分别包括一个补偿参数CV1，CV2，CV3。第一调节信号YE借助于第二参数BV1，BV2，BV3换算。第二调节信号YS借助于第一参数AV1，AV2，AV3换算。这些换算在各分组51，53，55中进行。各换算结果在分组51，53，55内部相互间在添加各补偿参数CV1，CV2，CV3的条件下相互连接。通过各分组51，53，55由这个连接得到调整信号S1，S2，S3。参数组50适配于实际运行任务并这样来确定，即，一方面使得调节参数R1，R2能够去藕联而另一方面能够确定用于运行任务的运行范围。
图7简化地示出从第一运行任务BA到第二运行任务BB的变换。对于第一运行任务BA按照上述方式通过调节器对36A由调节参数R1和R2产生调节信号YE和YS，调节信号通过调节单元37A换算成阀门V1，V2的调整信号S1A，S2A。当转换到运行任务BB时使用带有新参数组50的同一个调节单元37。这在图7中由调节单元37B来表示。在运行任务BB中，调节参数R1B和R2B输入调节器对36B。调节信号YEB和YSB从调节器对36B传递到调节单元37B。由调节单元37B导出调整信号S1B和S2B。
运行任务BA，BB之间的无冲击转换由此而实现，即运行任务BA的调整信号S1A，S2A通过反向调节单元37BI换算成起始信号YES和YSS。起始信号YES和YSS作为起始值输送给新的运行任务BB的调节器对36B，使得在运行任务BB中以调整信号S1B和S2B开始控制，该调整信号等于运行任务BA的调整信号S1A和S2A的最终值。由此实现对于调整机构的无冲击控制。反向调节单元37B1相当于带有第二运行任务BB参数组50的调节单元37的逆转。因此通过对所有的运行任务BA，BB，BC采用同一个调节单元37，就以简单的方式保证了在运行任务BA，BB，BC之间实现无冲击的转换。
采用唯一一个调节单元37的另一个重要优点是，调节参数R1，R2在几乎整个运行范围上相互去藕联。图8示出调节参数R1(在这里为抽汽量22，24)与第二调节参数R2(在这里为功率L)的藕联。图中曲线由抽汽量22，24相同的点构成。位于曲线上的数值表示抽汽量22，24(kg/s)。坐标轴表示从属于调节参数R1，R2的调节信号YE和YS。可以看出，在很大运行范围区间里存在着抽汽量22，24强烈依赖于调节信号YS的现象。尤其是YS值在0至25％范围里存着这种强烈藕联。
与此相反，图9示出了在采用调节单元37条件下的这种藕联曲线图。从图中可以看到，在几乎整个运行范围上，抽汽量R1，22，24与调节参数、从属于功率L’的调节信号YS去藕联。
权利要求
1.一种用于调节抽汽(21，23)式汽轮机(1)的方法，在该方法中■至少两个不同种类的调节参数(R1，R2)被分别输入一个调节器(33，35)中，■其中调节参数(R1，R2)的种类表征一个由汽轮机(1)的运行任务(BA，BB，BC)组中选出的运行任务(BA，BB，BC)；■通过一个进汽阀(15，17，19)调节供汽(9，11，13)并通过一个抽汽阀(25，27)调节抽汽(21，23)；■调节器(33，35)根据各调节参数(R1，R2)分别输出调节信号(YE，YS)，■这些调节信号(YE，YS)被输入到一个公共的调节单元(37)；■通过该调节单元(37)由调节信号(YE，YS)产生一个进汽阀调整信号(S1)和一个抽汽阀调整信号(S2)；■为实现控制，将进汽阀调整信号(S1)传递给进汽阀(15，17，19)而抽汽阀调整信号(S2)传递给抽汽阀(25，27)；其特征在于，对于每个运行任务(BA，BB，BC)采用同一个调节单元(37)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述调节单元(37)设计成，使调节参数(R1，R2)相互去藕联。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述调节单元(37)设计成，通过它能够确定一个适配于所选运行任务(BA，BB，BC)的运行范围。
4.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述调节参数(R1，R2)中的一个为抽汽量(22，24)。
5.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述调节参数(R1，R2)中的一个为汽轮机(1)的蒸汽压力(P)。
6.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述调节参数(R1，R2)中的一个为汽轮机(1)的功率(L)。
7.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述调节参数(R1，R2)中的一个为汽轮机(1)的转速(D)。
8.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，■给每个运行任务(BA，BB，BC)分配一个表征它并用于调节单元(37)的参数组(50)；■当从第一个运行任务(BA，BB，BC)变换到第二个运行任务(BA，BB，BC)时产生从第一个调节器(33，35)到第二个调节器(33，35)的变换；■借助一个反向调节单元(37BI)为第二个调节器(33，35)的输出确定起始值(YES，YSS)；■反向调节单元(37BI)与带有用于第二运行任务(BA，BB，BC)参数组(50)的调节单元(37)反向；■将起始值(YES，YSS)输入到第二调节器(33，35)中。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，各个参数组(50)包括一个进汽阀分组(51)和一个抽汽阀分组(53)，其中第一调节信号(YE)与每个分组(51，53)的第二参数(BV1，BV2，BV3)连接而第二调节信号(YS)与每个分组(51，53)的第一参数(AV1，AV2，AV3)连接，并且附加地通过分配给每个分组(51，53)的补偿参数(CV1，CV2，CV3)确定进汽阀调整信号(S1)以及抽汽阀调整信号(S2)。
10.一种抽汽(21，23)式汽轮机(1)的调节装置(30)，它用于在执行不同运行任务(BA，BB，BC)时进行调节，这些运行任务分别通过为这些运行任务(BA，BB，BC)而引用的调节参数(R1，R2)的种类来表征，该调节装置带有一个调节单元(37)，通过该调节单元由调节器(33，35)的一个调节信号(YE，YS)可以产生用于汽轮机(1)阀门(15，17，19，25，27)的调整信号(S1，S2)，其特征在于，所述调节单元(37)被构造成能用于每个运行任务(BA，BB，BC)。
11.一种汽轮机(1)，它具有抽汽管(21，23)、进汽阀(15，17，19)、抽汽阀(25，27)和在不同运行任务(BA，BB，BC)条件下进行调节的调节装置(30)，这些运行任务分别通过为这些运行任务(BA，BB，BC)而引用的调节参数(R1，R2)的种类来表征，所述调节装置(30)具有一个调节单元(37)，通过该调节单元由调节器(33，35)的调节信号(YE，YS)可以产生用于汽轮机(1)阀门(15，17，19，25，27)的调整信号(S1，S2)，其特征在于，所述调节单元(37)被构造成能用于每个运行任务(BA，BB，BC)。
全文摘要
本发明涉及一种在不同运行任务(BA,BB,BC)条件下调节抽汽(21,23)式汽轮机(1)的方法,运行任务分别通过为进行调节而引用的调节参数(R1,R2)的种类来表征。通过调节单元(37)由所采用调节器(33,35)的调节信号(YE,YS)导出用于阀门(15,17,19,25,27)执行机构(43,45)的调整信号(S1,S2,S3)。对于所有的运行任务(BA,BB,BC)只采用唯一一个调节单元(37),由此使调节结构简单化并实现调节信号(YE,YS)的去藕联以及运行任务(BA,BB,BC)之间的无冲击转换。
文档编号F01K13/00GK1348529SQ0080672
公开日2002年5月8日 申请日期2000年3月24日 优先权日1999年3月31日
发明者雷纳·琼克 申请人:西门子公司