一种660MW超临界机组给水系统蒸汽流平衡控制装置的制作方法

本实用新型涉及超临界机组给水系统技术领域，具体一种660mw超临界机组给水系统蒸汽流平衡控制装置。

背景技术：

由于超临界机组甩负荷时候，给水系统的给水泵汽轮机主要动力汽源失去，为了维持给水系统的正常运行，避免锅炉的给水流量的大幅度波动，需要将动力蒸汽流平衡汽源切换为辅助汽源。而辅助汽源的压力、温度与常规动力汽源存在不小的差异，辅助汽源压力过大时，给水系统流量会波动，辅助汽源压力过小时，给水流量会大幅减小，可能会引起停炉风险。辅助汽源连接至动力汽源的阀门开启的时间与各个开度的时长也会影响到给水系统汽源动力的供给，从而影响给水系统给水流量的大小及稳定性。目前，超临界机组给水系统在fcb发生时蒸汽流平衡汽源切换控制的稳定性差。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决现有超临界机组给水系统在fcb发生时蒸汽流平衡汽源切换控制的稳定性差的不足，提供一种超临界机组给水系统在fcb发生时蒸汽流平衡汽源切换控制的易于操作，可靠性好的一种660mw超临界机组给水系统蒸汽流平衡控制装置。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：

一种660mw超临界机组给水系统蒸汽流平衡控制装置，包括控制器、锅炉、调试用汽流经的一号管、中压进汽流经的二号管、主力汽源流经的三号管、汇集蒸汽流经的四号管、给水泵汽轮机、呈t字型的三通管、辅助蒸汽联箱、主蒸汽轮机和蒸汽流控制进水机构；

在一号管上设有截止阀；在二号管上设有切换阀；在三号管上设有主力阀；在四号管上设有低压调节阀；主力阀包括抽汽逆止阀和电动阀；

三通管的左端管口中心线与三通管的右端管口中心线落在同一条水平直线上，三通管的下端管口中心线与三通管的右端管口中心线互相垂直；

一号管的一端管口以0度水平方式对接连接在三通管的左端管口上，一号管的另一端管口对接连接在辅助蒸汽联箱上；

二号管的一端管口连通连接在截止阀与三通管之间的一号管上，并且一号管与二号管以89度夹角连接；二号管的另一端管口对接连接在锅炉的蒸汽出口上；

三号管的一端管口以0度水平方式对接连接在三通管的右端管口上，三号管的另一端管口对接连接在主蒸汽轮机的抽汽口上；

四号管的上端管口以0度竖直方式对接连接在三通管的下端管口上，四号管的下端管口对接连接在给水泵汽轮机的进汽口上；

抽汽逆止阀设置在三通管和电动阀之间的三号管上；

四号管的下端管口对接连接在给水泵汽轮机的进汽口上；

一号管的另一端管口、二号管的另一端管口和三号管的另一端管口分别对接连接在锅炉的三个蒸汽出口上；

在一号管上设有流量计，在二号管上也设有流量计，在三号管上也设有流量计，在四号管上也设有流量计；

给水泵汽轮机的控制端、截止阀的控制端、切换阀的控制端、低压调节阀的控制端、抽汽逆止阀的控制端、电动阀的控制端和各个流量计都分别与控制器相连接；

蒸汽流控制进水机构包括五号管和六号管，所述四号管的右侧外管壁为竖直平面，并在四号管的右侧外管壁上设有与四号管的管腔相连通的一号侧壁孔；所述五号管的左侧外管壁也为竖直平面，并在五号管的左侧外管壁上端设有与五号管的管腔相连通的二号侧壁孔，在五号管的右侧外管壁下端设有与五号管的管腔相连通的三号侧壁孔；

五号管的左侧外管壁一体固定连接在四号管的右侧外管壁上，四号管上的一号侧壁孔与五号管上的二号侧壁孔正对布置；

在二号侧壁孔和三号侧壁孔之间的五号管的管腔内从上到下依次设有上密闭滑动柱、上润滑油柱、中密闭滑动柱、下润滑油和下密闭滑动柱；在位于二号侧壁孔处的上密闭滑动柱上朝左固定设有左横板，并且左横板的左端延伸到四号管内；在位于三号侧壁孔处的下密闭滑动柱上朝右固定设有右横板，并且右横板的右端延伸到五号管的三号侧壁孔外；

在五号管的上管口内密封固定连接有一号密封块，在五号管的下管口内固定连接有顶块，在顶块与下密闭滑动柱之间的五号管内设有弹簧，弹簧的两端分别挤压连接在顶块上和下密闭滑动柱上；

六号管的左侧外管壁下端竖直固定连接在五号管的右侧外管壁上端；

所述四号管的管心线、所述五号管的管心线和所述六号管的管心线均与同一条竖直直线平行；

在六号管的管腔内上下间隔设有上密封隔板和下密封隔板，从而在上密封隔板和下密封隔板之间的六号管的管腔内形成密封腔；

在下密封隔板的中部设有下密封孔，在上密封隔板的中部并排间隔设有左密封孔和右密封孔，从而在左密封孔和右密封孔之间的上密封隔板上形成密封隔块；

在一块竖直板的上端设有顶端开口的呈竖直长条状的过水缺口，从而在过水缺口处的竖直板两侧形成左支隔水板和右支隔水板；

竖直板上下密闭滑动设置在下密封孔内，竖直板上的左支隔水板和右支隔水板也分别上下密闭滑动设置在左密封孔内和右密封孔内，竖直板的下端固定连接在右横板上，并且在右横板向下移动到三号侧壁孔的最底端时过水缺口的底部则位于下密封隔板上方的密封腔内；

在右横板向上移动到三号侧壁孔的上端时过水缺口的底部则密闭压紧连接在左支隔水板和右支隔水板之间的密封隔块上，并且在过水缺口的底部密闭压紧连接在密封隔块上时，此时的竖直板将密封腔分隔成互不连通的左腔和右腔；在过水缺口的底部没压在密封隔块上时，此时的竖直板将密封腔分隔成互相连通的左腔和右腔；

在位于上密封隔板和下密封隔板之间的六号管的左侧外管壁上设有与所述左腔相连通的四号侧壁孔，在位于上密封隔板和下密封隔板之间的六号管的右侧外管壁上设有与所述密封腔相连通的五号侧壁孔；

一个供水箱的出水口通过一根水管对接连接在四号侧壁孔上，锅炉的进水口通过另一根水管对接连接在五号侧壁孔上。

四号管内的水蒸汽23是从上往下流动的。在四号管内的水蒸汽从上往下流动的过程中，水蒸汽会推动左横板向下移动，左横板向下移动的距离与受到水蒸汽向下的推力相关，水蒸汽向下推动左横板的力越大则左横板向下移动的距离就越大，水蒸汽向下推动左横板的力越小则左横板向下移动的距离就越小，并且在水蒸汽向下推动左横板的力小到设定的最小值后左横板的上表面就压在一号侧壁孔的上端孔壁上；在水蒸汽向下推动左横板的力大到设定的最大值后左横板的下表面就压在一号侧壁孔的下端孔壁上。

左横板的上下移动会带动上密闭滑动柱上下移动，上密闭滑动柱上下移动会带动上润滑油柱上下移动，上润滑油柱上下移动会带动中密闭滑动柱上下移动，中密闭滑动柱上下移动会带动下润滑油上下移动，下润滑油上下移动会带动下密闭滑动柱上下移动，下密闭滑动柱上下移动会带动竖直板上下移动，竖直板上下移动会让过水缺口在密封腔内上下移动，过水缺口在密封腔内上下移动就会改变左腔和右腔之间的过水孔的大小，这里的过水孔就是指密封隔块到过水缺口的底部之间的这段过水缺口的口面积大小，位于密封腔内的过水缺口的口面积大小就决定了水28从左腔内的进入到右腔内的水的流量。这里的过水孔就相当于一个阀门。

位于密封腔内的过水缺口的口面积大小就能控制单位时间内水从左腔流入到右腔的水流量大小，也就是说，通过水蒸汽控制左横板的上下移动来控制水在单位时间内从左腔进入到右腔的水量，也就是说，通过水蒸汽控制左横板的上下移动就能控制从供水箱流出的水28依次经过一根水管流入到密封腔的左腔，经过竖直板上的过水缺口进入到密封腔的右腔，然后从右腔经过另一根水管流入到锅炉内的水量。可靠性好。

抽汽逆止阀的作用是在中压进汽的汽源失去是用作时起快速隔离作用。通过调节低压调节阀的开度调整进汽流量，控制给水流量与实际工况相匹配。

本方案通过对fcb发生时，能通过精确算法对切换阀阶跃开启开度进行计算，最大程度的减少给水泵汽轮机蒸汽流量的波动，同时切换阀的阶跃开启后，对蒸汽压力设定值进行计算，与当时的锅炉负荷相匹配，为给水泵汽轮机提供了稳定的蒸汽压力，避免了蒸汽压力的波动。对低压调节阀控制的蒸汽流量设定值进行计算，与当时锅炉负荷进行精确的匹配，控制锅炉给水流量与锅炉负荷相匹配，保证了fcb发生时给水系统的稳定。该fcb工况下的蒸汽流平衡汽源切换控制方法安全性高，可靠性好，结构简单。超临界机组给水系统在fcb发生时蒸汽流平衡汽源切换控制的易于操作，可靠性好。本方案通过蒸汽流量平衡、辅助以压力控制，实现主力汽源与中压进汽蒸汽汽源的切换，保持给水系统的稳定。

作为优选，三通管设置在给水泵汽轮机上方的4米高度处。三通管离给水泵汽轮机上表面4米高度处的高度，便于让汇聚的蒸汽流形成较好的驱动蒸汽流。

作为优选，四号管的管心线垂直布置。蒸汽流易在管内形成竖直向下的驱动蒸汽流，降低管壁对蒸汽流的阻挡，蒸汽流流速效果好。

本实用新型能够达到如下效果：

本实用新型通过对fcb发生时，能通过精确算法对切换阀阶跃开启开度进行计算，最大程度的减少给水泵汽轮机蒸汽流量的波动，同时切换阀的阶跃开启后，对蒸汽压力设定值进行计算，与当时的锅炉负荷相匹配，为给水泵汽轮机提供了稳定的蒸汽压力，避免了蒸汽压力的波动。对低压调节阀控制的蒸汽流量设定值进行计算，与当时锅炉负荷进行精确的匹配，控制锅炉给水流量与锅炉负荷相匹配，保证了fcb发生时给水系统的稳定。该fcb工况下的蒸汽流平衡汽源切换控制方法安全性高，可靠性好，超临界机组给水系统在fcb发生时蒸汽流平衡汽源切换控制的易于操作，可靠性好。安全性好，可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型的一种管路连接结构示意图。

图2是本实用新型的一种电路原理连接结构示意框图。

图3是本实用新型蒸汽流控制进水机构上的过水缺口的底部没压在密封隔块上的一种连接结构示意图。

图4是本实用新型蒸汽流控制进水机构上的过水缺口的底部密闭压紧连接在密封隔块上的一种连接结构示意图。

图5是本实用新型竖直板上的左支隔水板和右支隔水板已经分别上下密闭滑动设置在左密封孔内和右密封孔内时的一种连接结构示意图。

图6是本实用新型竖直板上的左支隔水板和右支隔水板还没有分别上下密闭滑动设置在左密封孔内和右密封孔内时的一种连接结构示意图。

图7是本实用新型四号管的右侧外管壁为竖直平面的一种连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例：一种660mw超临界机组给水系统蒸汽流平衡控制装置，参见图1-7所示。包括控制器17、锅炉16、调试用汽流经的一号管7、中压进汽流经的二号管8、主力汽源流经的三号管9、汇集蒸汽流经的四号管2、给水泵汽轮机1、呈t字型的三通管6、辅助蒸汽联箱161、主蒸汽轮机162和蒸汽流控制进水机构18；

在一号管上设有截止阀10；在二号管上设有切换阀11；在三号管上设有主力阀21；在四号管上设有低压调节阀19；主力阀包括抽汽逆止阀12和电动阀15；

三通管的左端管口中心线与三通管的右端管口中心线落在同一条水平直线上，三通管的下端管口中心线与三通管的右端管口中心线互相垂直；

一号管的一端管口以0度水平方式对接连接在三通管的左端管口3上，一号管的另一端管口对接连接在辅助蒸汽联箱上；

二号管的一端管口连通连接在截止阀与三通管之间的一号管上，并且一号管与二号管以89度夹角连接；二号管的另一端管口对接连接在锅炉的蒸汽出口上；

三号管的一端管口以0度水平方式对接连接在三通管的右端管口4上，三号管的另一端管口对接连接在主蒸汽轮机的抽汽口上；

四号管的上端管口以0度竖直方式对接连接在三通管的下端管口5上，四号管的下端管口对接连接在给水泵汽轮机的进汽口上；

抽汽逆止阀设置在三通管和电动阀之间的三号管上；

四号管的下端管口对接连接在给水泵汽轮机的进汽口上；

一号管的另一端管口、二号管的另一端管口和三号管的另一端管口分别对接连接在锅炉的三个蒸汽出口上；

在一号管上设有流量计13，在二号管上也设有流量计13，在三号管上也设有流量计13，在四号管上也设有流量计13；

给水泵汽轮机的控制端、截止阀的控制端、切换阀的控制端、低压调节阀的控制端、抽汽逆止阀的控制端、电动阀的控制端和各个流量计都分别与控制器相连接。

蒸汽流控制进水机构18包括五号管45和六号管29，所述四号管的右侧外管壁为竖直平面56，并在四号管的右侧外管壁上设有与四号管的管腔相连通的一号侧壁孔25；所述五号管的左侧外管壁也为竖直平面，并在五号管的左侧外管壁上端设有与五号管的管腔相连通的二号侧壁孔44，在五号管的右侧外管壁下端设有与五号管的管腔相连通的三号侧壁孔52；

五号管的左侧外管壁一体固定连接在四号管的右侧外管壁上，四号管上的一号侧壁孔与五号管上的二号侧壁孔正对布置；

在二号侧壁孔和三号侧壁孔之间的五号管的管腔内从上到下依次设有上密闭滑动柱46、上润滑油柱47、中密闭滑动柱48、下润滑油49和下密闭滑动柱50；在位于二号侧壁孔处的上密闭滑动柱上朝左固定设有左横板24，并且左横板的左端延伸到四号管内；在位于三号侧壁孔处的下密闭滑动柱上朝右固定设有右横板51，并且右横板的右端延伸到五号管的三号侧壁孔外；

在五号管的上管口内密封固定连接有一号密封块43，在五号管的下管口内固定连接有顶块55，在顶块与下密闭滑动柱之间的五号管内设有弹簧54，弹簧的两端分别挤压连接在顶块上和下密闭滑动柱上；

六号管的左侧外管壁下端竖直固定连接在五号管的右侧外管壁上端；

所述四号管的管心线、所述五号管的管心线和所述六号管的管心线均与同一条竖直直线平行；

在六号管的管腔内上下间隔设有上密封隔板30和下密封隔板40，从而在上密封隔板和下密封隔板之间的六号管的管腔内形成密封腔36；

在下密封隔板的中部设有下密封孔41，在上密封隔板的中部并排间隔设有左密封孔57和右密封孔58，从而在左密封孔和右密封孔之间的上密封隔板上形成密封隔块31；

在一块竖直板42的上端设有顶端开口的呈竖直长条状的过水缺口59，从而在过水缺口处的竖直板两侧形成左支隔水板32和右支隔水板38；

竖直板上下密闭滑动设置在下密封孔内，竖直板上的左支隔水板和右支隔水板也分别上下密闭滑动设置在左密封孔内和右密封孔内，竖直板的下端固定连接在右横板上，并且在右横板向下移动到三号侧壁孔的最底端53时过水缺口的底部则位于下密封隔板上方的密封腔内；

在右横板向上移动到三号侧壁孔的上端时过水缺口的底部则密闭压紧连接在左支隔水板和右支隔水板之间的密封隔块上，并且在过水缺口的底部密闭压紧连接在密封隔块上时，此时的竖直板将密封腔分隔成互不连通的左腔和右腔；在过水缺口的底部没压在密封隔块上时，此时的竖直板将密封腔分隔成互相连通的左腔34和右腔35；

在位于上密封隔板和下密封隔板之间的六号管的左侧外管壁上设有与所述左腔相连通的四号侧壁孔39，在位于上密封隔板和下密封隔板之间的六号管的右侧外管壁上设有与所述密封腔相连通的五号侧壁孔37；

一个供水箱27的出水口通过一根水管26对接连接在四号侧壁孔上，锅炉16的进水口通过另一根水管33对接连接在五号侧壁孔上。

四号管内的水蒸汽23是从上往下流动的。在四号管内的水蒸汽从上往下流动的过程中，水蒸汽会推动左横板向下移动，左横板向下移动的距离与受到水蒸汽向下的推力相关，水蒸汽向下推动左横板的力越大则左横板向下移动的距离就越大，水蒸汽向下推动左横板的力越小则左横板向下移动的距离就越小，并且在水蒸汽向下推动左横板的力小到设定的最小值后左横板的上表面就压在一号侧壁孔的上端孔壁上；在水蒸汽向下推动左横板的力大到设定的最大值后左横板的下表面就压在一号侧壁孔的下端孔壁上。

左横板的上下移动会带动上密闭滑动柱上下移动，上密闭滑动柱上下移动会带动上润滑油柱上下移动，上润滑油柱上下移动会带动中密闭滑动柱上下移动，中密闭滑动柱上下移动会带动下润滑油上下移动，下润滑油上下移动会带动下密闭滑动柱上下移动，下密闭滑动柱上下移动会带动竖直板上下移动，竖直板上下移动会让过水缺口在密封腔内上下移动，过水缺口在密封腔内上下移动就会改变左腔和右腔之间的过水孔的大小，这里的过水孔就是指密封隔块到过水缺口的底部之间的这段过水缺口的口面积大小，位于密封腔内的过水缺口的口面积大小就决定了水28从左腔内的进入到右腔内的水的流量。这里的过水孔就相当于一个阀门。

位于密封腔内的过水缺口的口面积大小就能控制单位时间内水从左腔流入到右腔的水流量大小，也就是说，通过水蒸汽控制左横板的上下移动来控制水在单位时间内从左腔进入到右腔的水量，也就是说，通过水蒸汽控制左横板的上下移动就能控制从供水箱流出的水28依次经过一根水管流入到密封腔的左腔，经过竖直板上的过水缺口进入到密封腔的右腔，然后从右腔经过另一根水管流入到锅炉内的水量。可靠性好。

三通管设置在给水泵汽轮机上方的4米高度处。四号管的管心线垂直布置。

用于一种660mw超临界机组给水系统蒸汽流平衡控制装置的控制方法，控制方法包括切换阀的阶跃开启开度精准定位计算过程，其计算过程如下：

根据蒸汽流量平衡关系有如下公式(1)所示的关系：

q4＝q1 q2 q3(1)

其中q4为四号管内通过的蒸汽流量(t/h)，q1为一号管内通过的蒸汽流量(t/h)，q2为二号管内通过的蒸汽流量(t/h)，q3为三号管内通过的蒸汽流量(t/h)；

q1、q3均可通过分别设置在一号管上的流量检测计和设置在三号管上的流量检测计读取实时蒸汽流量值；

q2的实时蒸汽流量值与切换阀开启的开度kv(％)、二号管上的切换阀前蒸汽焓值h(j/kg)、切换阀前蒸汽压力p(mpa)、切换阀前后差压δp，则根据切换阀流量计算有如下公式(2)所示的关系：

q2＝kv×δp×p×[304×(0.028×h-17.7)](2)

机组正常运行期间由三号管上的主力汽源供汽，维持给水泵汽轮机的正常试运转，fcb((fastcutback)是机组快速甩负荷至带厂用电运行，也就是我们常说的小岛运行)工况发生瞬间，主力汽源失去，根据公式(1)，为保持给水流量的稳定，在fcb工况发生瞬间需要避免q4大幅度波动，因此需要阶跃开启切换阀，增加q2流量，q2瞬间增加的流量等于失去的蒸汽流量q3，用以维持q4蒸汽流量平衡；

fcb工况发生瞬间，切换阀开启的开度kv值由公式(2)推算确定，如公式(3)所示：

kv＝q2÷{δp×p×[304×(0.028×h-17.7)]}(3)

切换阀前蒸汽压力p由锅炉负荷l(％)决定，呈一定线性关系；

当l≤30时，p＝0.58；

当30＜l≤40时，p＝0.58 (l-30)*0.006；

当40＜l≤50时，p＝0.62 (l-40)*0.006；

当50＜l≤60时，p＝0.68 (l-50)*0.008；

当60＜l≤70时，p＝0.76 (l-60)*0.011；

当70＜l≤80时，p＝0.87 (l-70)*0.013；

当80＜l≤90时，p＝1.00 (l-80)*0.012；

当90＜l≤95时，p＝1.12 (l-90)*0.022；

当95＜l≤100时，p＝1.23 (l-95)*0.022；

当l＞100时，p＝1.23；

fcb工况发生后，切换阀阶跃开启至上述开度，同时通过控制器来自动维持锅炉负荷l对应的四号管内的蒸汽压力，避免fcb工况发生时四号管内蒸汽压力大幅度波动，影响给水泵汽轮机的给水流量跳变。

控制方法还包括给水流量的自动控制过程，其控制过程如下：

在切换阀阶跃开启后，通过控制器自动维持四号管内的蒸汽压力与当时的锅炉负荷相匹配；同时，低压调节阀对进入给水泵汽轮机的蒸汽流量进行控制，用以控制给水泵汽轮机转速，使给水流量与锅炉负荷相匹配；

低压调节阀控制的给水流量设定值t由锅炉负荷l(％)决定，呈一定线性关系；

当l≤30时，t＝600；

当30＜l≤40时，t＝600 (l-30)*15.4；

当40＜l≤50时，t＝754 (l-40)*17.1；

当50＜l≤60时，t＝925 (l-50)*16.0；

当60＜l≤70时，t＝1085 (l-60)*21.8；

当70＜l≤80时，t＝1303 (l-70)*20.2；

当80＜l≤85时，t＝1505 (l-80)*23；

当85＜l≤90时，t＝1620 (l-85)*22；

当90＜l≤100时，t＝1730 (l-90)*22；

当l＞100时，t＝1950；

上述给水流量设定值与实际给水流量进行比较，比较后的偏差进入pid控制模块进行运算，运算结果作用于低压调节阀，用以控制给水泵汽轮机的给水流量，以确保给水泵汽轮机的给水流量与锅炉负荷相匹配。

本实施例通过对fcb发生时，通过精确算法对切换阀阶跃开启开度进行计算，最大程度得减少给水泵汽轮机蒸汽流量的波动，同时切换阀阶跃开启后，对蒸汽压力设定值进行计算，与当时的锅炉负荷相匹配，为给水泵汽轮机提供了稳定的蒸汽压力，避免了蒸汽压力的波动。对低压调节阀控制的蒸汽流量设定值进行计算，与当时锅炉负荷进行精确的匹配，控制锅炉给水流量与锅炉负荷相匹配，保证了fcb发生时给水系统的稳定。该fcb工况下的蒸汽流平衡汽源切换控制方法安全性高，可靠性好，结构简单。本实施例通过蒸汽流量平衡、辅助以压力控制，实现主力汽源与中压进汽蒸汽汽源的切换，保持给水系统的稳定。