汽轮机组系统及其控制方法与流程

本发明涉及汽轮机组技术领域，尤其涉及一种汽轮机组系统及其控制方法。

背景技术：

汽轮机组包括有凝结水系统，凝结水系统需要通过凝结水泵给相关凝结水用户提供用水，例如凝结水可用作汽轮机组轴封系统的减温水、轴加风机的冷却水、排汽装置扩容器的冷却水等。汽轮机组停运后，凝结水用户的锅炉依然存在高温高压的蒸气，为了避免锅炉在蒸气作用下产生变形，需要对锅炉进行带压放水抽真空保养，但是该保养过程至少需要50小时，因此凝结水泵也要至少运行50小时方可停运，这就导致了凝结水泵的电耗过高。

同时，对于运行汽轮机组的凝结水泵的调节控制多是采用高压变频器，凝结水泵变频运行虽然比凝结水泵工频运行电耗低，但由于凝结水泵的流量运行能力通常大于该机组凝结水用户的需求，因此运行机组仍然存在较大的能量浪费。

技术实现要素：

本发明公开一种汽轮机组系统及其控制方法，以解决目前的汽轮机组运行时，存在较大能量的浪费及汽轮机组停运时，需要凝结水泵长时间运行而产生较高电耗的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一种汽轮机组系统，包括运行机组和停运机组，所述运行机组包括第一运行机组，所述第一运行机组包括运行机组凝结水系统和运行机组凝结水用户，所述运行机组凝结水系统包括运行机组凝结水泵，所述运行机组凝结水泵通过第一管路与所述运行机组凝结水用户连接，以输送所述运行机组凝结水系统的凝结水至所述运行机组凝结水用户中。所述停运机组包括第一停运机组，所述第一停运机组包括停运机组凝结水系统和停运机组凝结水用户，所述停运机组凝结水系统包括停运机组凝结水泵，所述停运机组凝结水泵通过第二管路与所述停运机组凝结水用户连接，以输送所述停运机组凝结水系统的凝结水至所述停运机组凝结水用户中。

所述运行机组凝结水泵通过第三管路与所述停运机组凝结水用户连接，以输送所述运行机组凝结水系统的凝结水至所述停运机组凝结水用户中，所述第三管路上设有第二阀门。

进一步地，所述第三管路上设有第一阀门，所述第一阀门位于所述第二阀门靠近所述第一运行机组的一侧；所述第三管路连接有排空气管，所述排空气管位于所述第一阀门和所述第二阀门之间，所述排空气管上设有第三阀门。

更进一步地，所述第三管路连接有排废水管，所述排废水管位于所述第一阀门和所述第二阀门之间，所述排废水管上设有第四阀门。

更进一步地，所述排空气管上还设有第六阀门，所述排废水管上还设有第七阀门。

进一步地，所述运行机组凝结水系统还包括运行机组备用凝结水泵，所述运行机组备用凝结水泵通过管路与所述运行机组凝结水用户连接，所述停运机组凝结水系统还包括停运机组备用凝结水泵，所述停运机组备用凝结水泵通过管路与所述停运机组凝结水用户连接。

进一步地，所述第一停运机组还包括凝补水系统，所述凝补水系统通过第四管路与所述停运机组凝结水用户连接，所述第四管路上设有第五阀门。

本发明还公开一种汽轮机组系统的控制方法，其基于前述的汽轮机组系统，具体包括如下步骤：

s1、在第一运行机组运行时，检查运行机组凝结水泵的流量是否能够满足运行机组凝结水用户的凝结水用量需求，

若能，则执行步骤s2；

若不能，则适应性调节所述运行机组凝结水泵的流量，直到所述运行机组凝结水泵的流量能够满足所述运行机组凝结水用户的凝结水用量需求，则执行步骤s2；

s2、开启第一阀门，清理第三管路，具体内容包括，

s22、全开第六阀门，逐渐开启第三阀门，由通入到所述第三管路的凝结水排出所述第三管路内部的空气，观察到排空气管管口有连续水流流出，关闭所述第三阀门和所述第六阀门；

s3、停运停运机组凝结水泵，逐渐开启第二阀门，所述第三管路接通停运机组凝结水用户，并向所述停运机组凝结水用户输送凝结水；

s4、检查所述运行机组凝结水用户和所述停运机组凝结水用户的凝结水用水情况，并调节所述运行机组凝结水泵的流量以适应相应用水情况。

进一步地，所述步骤s1中所述运行机组凝结水泵的流量能够满足所述运行机组凝结水用户的凝结水用量需求是指，所述运行机组凝结水泵的流量至少为其额定流量的35％-95％。

进一步地，所述步骤s2还包括步骤s21，所述步骤s21位于所述步骤s22之前，具体内容为，全开第七阀门，逐渐开启第四阀门，由通入到所述第三管路的凝结水排出所述第三管路内部的废水，观察到所述排废水管管口处有透明水流流出，则关闭所述第四阀门和所述第七阀门。

进一步地，经过步骤s4，依然不能够满足所述停运机组凝结水用户的凝结水用水，则执行步骤s5，步骤s5具体内容为，逐渐开启第五阀门，由所述凝补水系统向所述停运机组凝结水用户通入凝结水，观察所述停运机组凝结水用户的凝结水用水情况，并相应调节所述第五阀门的开度。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明公开的汽轮机组系统通过管路将运行机组的凝结水泵与停运机组的凝结水用户连接，进而达到凝结水可以在不同的机组间输送的目的。相较于现有技术，在机组运行时，存在较大的能量浪费，在机组停运时，需要长时间运行凝结水泵，产生较高的电耗。本发明在工作工程中，可通过管路将凝结水输送到停运机组的凝结水用户中，以正常进行凝结水用户的锅炉的保养过程，同时可即时停运其凝结水泵，在确保两个汽轮机组的安全稳定运作的基础上，不仅再利用了现有技术中运行机组中被浪费掉的能量，也解决了停运机组凝结水泵电耗过高的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的汽轮机组系统的结构示意图；

图2为图1中第一停运机组示出凝补水系统的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的汽轮机组系统具有多组运行机组和停运机组的结构示意图；

附图标记说明：

100-第一运行机组、110-运行机组凝结水系统、111-运行机组凝结水泵、112-第一管路、113-第三管路、1131-第一阀门、1132-第二阀门、120-运行机组凝结水用户、

200-第一停运机组、210-停运机组凝结水系统、211-停运机组凝结水泵、212-第二管路、220-停运机组凝结水用户、230-凝补水系统、231-第四管路、2311-第五阀门、

310-排空气管、311-第三阀门、312-第六阀门、320-排废水管、321-第四阀门、322-第七阀门、

400-第五管道、410-第八阀门、411-第九阀门、500-第二停运机组、600-第六管路、610-第八阀门、700-第七管路、710-第十阀门。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

请参考图1和图2，本发明实施例公开一种汽轮机组系统，所公开的汽轮机组系统包括运行机组和停运机组，如后文所述的第一运行机组100的运行机组凝结水泵111通过管路通常与第一停运机组200的停运机组凝结水用户220连接，进而实现双汽轮机组的凝结水配合共用，本发明结构简单，装配便捷，成本投入极低，在现有汽轮机组的场地即可马上使用，适应性高。当然，本发明实施例中，不限制形成汽轮机组共用组合的数量，可以形成两组、三组乃至更多。

运行机组包括第一运行机组100，第一运行机组100包括运行机组凝结水系统110和运行机组凝结水用户120。运行机组凝结水系统110以及后文所述的停运机组凝结水系统210均包括有凝汽器，凝汽器将对应汽轮机排气缸中的高温高压蒸气通过冷凝凝结成凝结水，在通过相应处理后供给凝结水用户使用。运行机组凝结水用户120与后文所述的停运机组凝结水用户220的用户数量均有许多，例如汽轮机组轴封系统、轴加风机和排汽装置扩容器等，当汽轮机组停运时，这些凝结水用户需要被抽真空保养，避免锅炉被高温高压蒸气破坏而产生形变破坏。

在本发明实施例中，运行机组凝结水系统110可以包括一个运行机组凝结水泵111，当然，本发明实施例不限制运行机组凝结水泵111的数量，其可以为两个甚至更多；而且，运行机组凝结水系统110可以包括运行机组备用凝结水泵，在运行机组凝结水泵111出现故障时，能够及时启用以使得汽轮机组正常运行。

通常情况下，运行机组凝结水泵111通过第一管路112与运行机组凝结水用户120连接，以输送运行机组凝结水系统110的凝结水至运行机组凝结水用户120中，具体地，运行机组凝结水泵111将运行机组凝结水系统110中凝汽器的凝结水输送到运行机组凝结水用户120中。

如前文所述，汽轮机组系统还可以包括多组停运机组，当然，本发明实施例对停运机组的数量不做限制，其可以为一组、二组甚至更多。第一停运机组200包括停运机组凝结水系统210和停运机组凝结水用户220，停运机组凝结水系统210包括停运机组凝结水泵211，具体地，本发明实施例不限制停运机组凝结水泵211的数量，其可以为两个甚至更多；而且，停运机组凝结水系统210可以包括停运机组备用凝结水泵，在停运机组凝结水泵211出现故障时，能够及时启用以使得汽轮机组正常运行。

通常情况下，停运机组凝结水泵211通过第二管路212与停运机组凝结水用户220连接，以输送停运机组凝结水系统210的凝结水至停运机组凝结水用户220中，具体地，停运机组凝结水泵211将停运机组凝结水系统210中凝汽器的凝结水输送到运行机组凝结水用户120中。当然，这是在停运机组凝结水泵211停运之前，其停运之后，由运行机组凝结水泵111来代替给停运机组凝结水用户220输送凝结水的作用。

运行机组凝结水泵111通过第三管路113与停运机组凝结水用户220连接，以输送运行机组凝结水系统110的凝结水至停运机组凝结水用户220中，第三管路113上设有第二阀门1132。具体地，第三管路113作为两汽轮机组之间的连接基础，本发明实施例可以对其采用较为结实、耐用的材质，例如碳结钢热轧管或冷拔管等；通过开闭第二阀门1132来实现是否实施本发明。

在向停运机组凝结水用户220中输送凝结水时，需要确保第三管路113中没有空气，因为如果第三管路中还存在空气，当运行机组凝结水泵111泵送凝结水时，第三管路113中的水压会较高，会对第三管路113造成冲击振动，严重时甚至会震裂第三管路113。为了使得第三管路113中不存在空气，在较优的方案中，第三管路113上可以设有第一阀门1131，第一阀门1131位于第二阀门1132靠近第一运行机组100的一侧；第三管路113可以连接有排空气管310，排空气管310位于第一阀门1131和第二阀门1132之间，排空气管310上设有第三阀门311。在具体的工作过程中，操作者开启第一阀门1131和第三阀门311，并关闭第二阀门1132，运行机组凝结水泵111输送凝结水进入到第三管路113中，并充满113管道，将空气从排空气管310中挤出即可。

为了保持输送到停运机组凝结水用户220的凝结水的纯净度，在较为优选的方案中，第三管路113可以连接有排废水管320，排废水管320位于第一阀门1131和第二阀门1132之间，排废水管320上设有第四阀门321。在具体的工作过程中，操作者开启第一阀门1131和第四阀门321，并关闭第二阀门1132，运行机组凝结水泵111输送凝结水进入到第三管路113中，并充满113管道，将残留在第三管路113中的废水从排废水管320排出。

在本发明实施例中，为了始终能够保持第三管路113的输送封闭性，在较优的方案中，排空气管310上还设有第六阀门312，排废水管320上还设有第七阀门322，具体地，当第三阀门311和/或第四阀门321出现故障不能关闭时，第六阀门312和第七阀门322可以备用使用以代替第三阀门311和第四阀门321实现功能。

通常情况下，第一停运机组200还可以包括凝补水系统230，凝补水系统230通过第四管路231与停运机组凝结水用户220连接，第四管路231上设有第五阀门2311。本发明实施例中所公开的汽轮机组系统，将第一运行机组100的凝结水分布于第一运行机组100和第一停运机组200至少两个汽轮机组中，难免凝结水在通过第三管路113输送到停运机组凝结水用户220时，其输送量难以达到停运机组凝结水用户220的需求，此时，可开启第五阀门2311，通过凝补水系统230由第四管路231向停运机组凝结水用户220补充输送凝结水。具体地，凝补水系统230通常包括有凝补水箱和凝补水泵，凝补水泵提供输送凝结水的动力，并通过第四管路231将凝结水补送给停运机组凝结水用户220。

本发明公开的汽轮机组系统的控制方法，其具体的操作步骤如下：

s1、首先在第一运行机组100正常运行的情况下，具体地，本发明实施例是在具有汽轮机组正常运行的基础上实施的；检查运行机组凝结水泵111的流量是否能够满足运行机组凝结水用户120的凝结水用量需求，此时，分为如下两种情况：

若运行机组凝结水泵111的流量能够满足运行机组凝结水用户120的凝结水用量需求，则执行步骤s2；具体地，上述条件即是指运行机组凝结水泵111输送的凝结水能够确保运行机组凝结水用户120的锅炉能够正常进行保养作业；为了方便操作者进行快捷操作，在较为优选的方案中，运行机组凝结水泵111的流量可以调节为其额定流量的35％-95％，具体地，该数值可以为40％或者50％，当然本发明实施例不限制其具体数值，其可以为60％、70％、80％等其他比例，当然也可以是其他的数值，以实际操作为准。

若运行机组凝结水泵111的流量不能够满足运行机组凝结水用户120的凝结水用量需求，则适应性调节运行机组凝结水泵111的流量；具体地，上述条件可分为两种情况：(1)运行机组凝结水泵111的流量远低于运行机组凝结水用户120的凝结水用量需求量，则适应性调高运行机组凝结水泵111的流量，以避免不能够达到运行机组凝结水用户120的锅炉的保养基本要求；(2)运行机组凝结水泵111的流量远高于运行机组凝结水用户120的凝结水用量需求量，则适应性调低运行机组凝结水泵111的流量，以避免浪费；直到所述运行机组凝结水泵111的流量能够满足所述运行机组凝结水用户120的凝结水用量需求，则执行步骤s2。

s2、开启第一阀门1131，清理第三管路113，具体内容包括，

为了在排出第三管路113中的空气之前，能够排出第三管路113中废水，在较为优选的方案中，本发明实施例还包括步骤s21，如下所述，

s21、全开第七阀门322，而为了避免有过多水从排废水管320射流出来，造成浪费或者污染环境，在本发明实施例中，可以逐渐开启第四阀门321至开度为20％，当然，第四阀门321的开度还可以为其他数值，本发明实施例不限制其具体数值，例如5％、30％等，并且可以根据现场实际作业需求决定；由通入到第三管路113的凝结水挤压排出第三管路113内部的废水，当观察到排废水管320管口处有透明水流流出，则说明废水被排出干净，则及时关闭第四阀门321和第七阀门322；具体地，因为废水中含铁量过高，不满足锅炉使用水国家标准——水中含铁量≤5ug/l的规定，而干净的凝结水的含铁量是完全满足该标准的，鉴于此，通过排废水管320即可将废水排出，利用干净的凝结水将第三管路113中残留的废水排空，并由干净的凝结水置换掉废水在第三管路113中流通，从而提供给停运机组凝结水用户220符合国家标准的锅炉使用水。通常情况下，在进入停运机组凝结水用户220的第三管路113上设有检测仪表，用于检测通入凝结水的含铁量。

s22、全开第六阀门312，逐渐开启第三阀门311，第三阀门311逐渐开启的原因及具体数据的说明与前文所述的第四阀门321同理，不再赘述；由通入到第三管路113的凝结水挤压排出第三管路113内部的空气，观察到排空气管310管口有连续水流流出，则说明空气大部分被从第三管路113排出，然后关闭第三阀门311和第六阀门312。

s3、停运停运机组凝结水泵211，逐渐开启第二阀门1132，使得第三管路113接通停运机组凝结水用户220，此时由运行机组凝结水泵111代替停运机组凝结水泵211向停运机组凝结水用户220输送凝结水，因此就减少了原本停运机组凝结水泵211所产生的电耗。

s4、检查运行机组凝结水用户120和停运机组凝结水用户220的凝结水用水情况，并调节运行机组凝结水泵111的流量以适应相应用水情况。具体地，因为停运机组凝结水用户220较于运行机组凝结水用户120离运行机组凝结水泵111更远，因此主要检查停运机组凝结水用户220的凝结水用水情况是否满足需求，不满足时，同前述调节运行机组凝结水泵111的方式一样，但此时需要兼顾运行机组凝结水用户120的用水情况，避免浪费。

经过步骤s4，依然不能够满足停运机组凝结水用户220的凝结水用水，则执行步骤s5，其具体内容为，

s5、逐渐开启第五阀门2311，由凝补水系统230向停运机组凝结水用户220通入凝结水，再次检查停运机组凝结水用户220的凝结水用水情况，并相应调节第五阀门2311的开度。结合步骤s4和步骤s5，可以使得运行机组凝结水泵111和凝补水系统230的供水都处于一个平衡合适的区间，即满足了多机组的凝结水用户用水需求，又不产生凝结水浪费。

通过上述工作过程可知，本发明实施例公开的汽轮机组系统通过管路将第一运行机组100的运行机组凝结水泵111与第一停运机组200的停运机组凝结水用户220连接，进而达到凝结水可以在不同的机组间输送的目的。相较于现有技术，在机组运行时，存在较大的能量浪费，在机组停运时，需要长时间运行凝结水泵，产生较高的电耗。本发明实施例在工作工程中，可通过管路将凝结水输送到第一停运机组200的停运机组凝结水用户220中，以正常进行凝结水用户的锅炉的保养过程，同时可即时停止停运机组凝结水泵211，在确保两个汽轮机组的安全稳定运作的基础上，不仅再利用了现有技术中第一运行机组100中被浪费掉的能量，也解决了第一停运机组200中停运机组凝结水泵211电耗过高的问题。例如，停运机组凝结水泵211额定流量不超过1650t/h，电流不超过130a，全年按停机12次计算，则全年采用本发明的汽轮机组系统，在停运机组凝结水泵211上可最多降低耗电55万kw·h左右。

需要说明的是，在本发明实施例中，运行机组凝结水泵111可以同时连接多于一个的停运机组凝结水用户220，通过调节运行机组凝结水泵111的流量，来适应两个乃至更多的停运机组凝结水用户220的需求；而停运机组凝结水用户220也能够同时连接多于一个的运行机组，来同时接收多个运行机组输送的凝结水，请参考图3，后文将对该内容进行具体说明。

本发明实施例较优的方案中，停运机组还可以包括第二停运机组500，第二停运机组500的凝结水用户通过第六管路600连接于第三管路113，且连接处位于第一停运机组200和第二阀门1132之间，第六管路600上设有第八阀门610，第八阀门610控制第六管路600的通断。具体地，第二停运机组500与第一停运机组200的结构相同，当运行机组凝结水泵111的流量在满足运行机组凝结水用户120和停运机组凝结水用户220的需求基础上且还有余力，则可以打开第八阀门，同时为第二停运机组500的凝结水用户供给凝结水。此时，停运机组的数量增多，而同时可以即时停运更多的停运机组的凝结水泵，因此，整个系统的电耗进一步地降低。

运行机组还可以包括第二运行机组400，第二运行机组400的凝结水泵通过第五管路410连接于第二停运机组500的凝结水用户，第五管路410上设有与第二阀门1132功能相同的第九阀门411，第九阀门411控制第五管路410的通断，当然在第五管路410上可以设置有排废水管和排空气管。具体地，第二运行机组400与第一运行机组100的结构相同，结合前文所述，第二停运机组500的凝结水用户能够同时获得第一运行机组100和第二运行机组400的凝结水供给，再加之停运机组内部的凝补水系统，证明了本发明单个停运机组的凝结水用户的凝结水来源选择性较现有技术更多，在凝结水不足的时候，可调配的余地更大。

为了提升多机组之间凝结水调配的灵活性，在进一步的方案中，第五管道410可以连接有第七管路700，第七管路700连接至停运机组凝结水用户220，第七管路700与第五管路410的连接处位于第二停运机组500和第九阀门411之间，第七管路700上设有第十阀门710，第十阀门710控制第七管路700的通断。具体地，通过第七管路700，第二运行机组400也可以向停运机组凝结水用户220输送凝结水，因为运行机组的凝结水产生量在不同时段可能不同，不同机组之间有管路连接，可以提升凝结水调配的灵活性，同时，也使得本发明在不同工况的适应性更强。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理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权利要求范围之内。

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