一种汽轮机OPC复位时间的设定方法和装置.pdf

本申请公开一种汽轮机OPC复位时间的设定方法和装置。本申请采用分段线性函数代替汽轮机的功率衰减函数，并对该分段线性函数进行修正，利用该分段线性函数计算待测汽轮机从脱网至转速最高的时间。进而，根据汽轮机从最高转速到预设最低转速的惰走时间和待测汽轮机从脱网至转速最高的时间，计算汽轮机OPC复位时间。与现有技术相比，本发明根据汽轮机的实际运转情况对汽轮机的OPC复位时间进行设定，精度更高。

权利要求书
1.  一种汽轮机OPC复位时间的设定方法，其特征在于，包括：
获取待测汽轮机脱网后的功率衰减函数；
采用分段线性函数替代汽轮机脱网后的功率衰减函数，并对所述分段线性函数进行修正；
利用计算公式计算待测汽轮机从脱网至待测汽轮机转速最高的时间(t2)，其中，t1为待测汽轮机脱网至待测汽轮机调节阀、再热调节阀延时关闭时间，k为所述分段线性函数的修正系数，η为待测汽轮机的负荷率，pm为待测汽轮机的脱网前的初始功率，J为待测汽轮机转子的转动惯量，n0为待测汽轮机的初始转速，n2为待测汽轮机的最高转速；
获取待测汽轮机从最高转速到预设最低转速的惰走时间(Δt)，并利用计算公式t3＝t2+Δt计算待测汽轮机从脱机至转速到预设最低转速的时间，即待测汽轮机OPC复位时间；
利用计算所得的所述OPC复位时间，对待测汽轮机进行设定。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用分段线性函数替代待测汽轮机脱网后的功率衰减函数，并对所述分段线性函数进行修正，包括：
获取与所述待测汽轮机型号相同的汽轮机的修改参数k1，调节阀净关闭时间Tmz1，再热调节阀净关闭时间Tzz1，以及待测汽轮机调节阀净关闭时间Tmz，再热调节阀净关闭时间Tzz；
利用计算公式计算待测汽轮机的修正参数k。

3.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用计算公式计算待测汽轮机从脱网至待测汽轮机转速最高的时间(t2)，包括：
利用计算公式计算待测汽轮机的最高转速；
其中，n0为待测汽轮机的初始转速，n2为待测汽轮机的最高转速，αH、αI为高、中低压缸功率比例系数；tH1、tI1分别为调节阀、再热调节阀动作延时时间；tH2、tI2分别为调节阀、再热调节阀关闭时间；为机组甩负荷相对值；TV为蒸汽容积时间常数；Ta为转子时间常数。

4.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待测汽轮机从最高转速到预设最低转速的惰走时间(Δt)，包括：从待测汽轮机空载超速试验的不破坏真空惰走试验的曲线中获取所述惰走时间(Δt)。

5.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用计算公式计算待测汽轮机从脱网至待测汽轮机转速最高的时间(t2)，包括：在静态试验模拟待测汽轮机并网-脱网负荷预测时，测得待测汽轮机脱网至待测汽轮机调节阀、再热调节阀延时关闭时间(t1)。

6.  一种汽轮机OPC复位的设定装置，其特征在于，包括：
数据采集单元，用于获取待测汽轮机脱网后的功率衰减函数；
修正单元，用于采用分段线性函数替代汽轮机脱网后的功率衰减函数，并对所述分段线性函数进行修正；
第一计算单元，用于利用计算公式计算待测汽轮机从脱网至待测汽轮机转速最高的时间(t2)，其中，t1为待测汽轮机脱网至待测汽轮机调节阀、再热调节阀延时关闭时间，k为所述分段线性函数的修正系数，η为待测汽轮机的负荷率，pm为待测汽轮机的额定输出功率，J为待测汽轮机转子的转动惯量，n0为待测汽轮机的初始转速，n2为待测汽轮机的最高转速；
第二计算单元，用于获取待测汽轮机从最高转速到预设最低转速的惰走时间(Δt)，并利用计算公式t3＝t2+Δt计算待测汽轮机从脱机至转速到预设最低转速的时间，即待测汽轮机OPC复位时间；
OPC复位时间设定单元，用于利用计算所得的所述OPC复位时间，对待测汽轮机进行设定。

7.  根据权利要求6所述的装置，其特征在于，修正单元包括：修正参数计算单元，用于获取与所述待测汽轮机型号相同的汽轮机的修改参数k1，调节阀净关闭时间Tmz1，再热调节阀净关闭时间Tzz1，以及待测汽轮机调节阀净关闭时间Tmz，再热调节阀净关闭时间Tzz，并利用计算公式计算待测汽轮机的修正参数k。

8.  根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元包括：第一计算子单元，用于利用计算公式计算待测汽轮机的最高转速；
其中，n0为待测汽轮机的初始转速，n2为待测汽轮机的最高转速，αH、αI为高、中低压缸功率比例系数；tH1、tI1分别为调节阀、再热调节阀动作延时时间；tH2、tI2分别为调节阀、再热调节阀关闭时间；为机组甩负荷相对值；TV为蒸汽容积时间常数；Ta为转子时间常数。

9.  根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二计算单元包括：信息采集子单元，用于从待测汽轮机空载超速试验的不破坏真空惰走试验的曲线中获取所述惰走时间(Δt)。

10.  根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元还包括：阀门延时关闭时间测试单元，用于在静态试验模拟待测汽轮机并网-脱网负荷预测时，测得待测汽轮机脱网至待测汽轮机调节阀、再热调节阀延时关闭时间(t1)。

说明书一种汽轮机OPC复位时间的设定方法和装置
技术领域
本申请涉及汽轮机控制领域，更具体地说，涉及一种汽轮机OPC复位时间的设定方法和装置。
背景技术
采用高压缸启动方式启动的汽轮机在脱网时，汽轮机转速飞升，在OPC信号(即超速保护信号)开始动作，汽轮机的调节阀和再热调节阀开始关闭，汽轮机转速开始下降。
当OPC动作完成后，OPC开始复位，若OPC复位太早，即调节阀和再热调再次开启的时间过早，汽轮机转速容易造成二次飞升，造成机组跳闸，威胁机组的安全；若OPC复位太晚，则机组转速下降太多，会增大机组运行的危险性因素，甚至威胁发电机的安全运行，为机组迅速恢复至并网状态制造不利因素。
因此，如何调节汽轮机的OPC复位时间是保证汽轮机安全运行的重要环节，目前通常是根据经验对汽轮机的OPC复位时间进行设定，对汽轮机OPC复位时间的设定精度较低。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种汽轮机OPC复位时间设定方法和装置，以提高汽轮机OPC复位时间的设定精度。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种汽轮机OPC复位时间的设定方法，包括：
获取待测汽轮机脱网后的功率衰减函数；
采用分段线性函数替代汽轮机脱网后的功率衰减函数，并对所述分段线性函数进行修正；
利用计算公式计算待测汽轮机从脱网至待测汽轮机转速最高的时间(t2)，其中，t1为待测汽轮机脱网至待测汽轮机调节阀、再热调节阀延时关闭时间，k为所述分段线性函数的修正系数，η为待测汽轮机的负荷率，pm为待测汽轮机的脱网前的初始功率，J为待测汽轮机转子的转动惯量，n0为待测汽轮机的初始转速，n2为待测汽轮机的最高转速；
获取待测汽轮机从最高转速到预设最低转速的惰走时间(Δt)，并利用计算公式t3＝t2+Δt计算待测汽轮机从脱机至转速到预设最低转速的时间，即待测汽轮机OPC复位时间；
利用计算所得的所述OPC复位时间，对待测汽轮机进行设定。
优选的，采用分段线性函数替代待测汽轮机脱网后的功率衰减函数，并对所述分段线性函数进行修正，包括：
获取与所述待测汽轮机型号相同的汽轮机的修改参数k1，调节阀净关闭时间Tmz1，再热调节阀净关闭时间Tzz1，以及待测汽轮机调节阀净关闭时间Tmz，再热调节阀净关闭时间Tzz；
利用计算公式计算待测汽轮机的修正参数k。
优选的，所述利用计算公式计算待测汽轮机从脱网至待测汽轮机转速最高的时间(t2)，包括：
利用计算公式计算待测汽轮机的最高转速；
其中，n0为待测汽轮机的初始转速，n2为待测汽轮机的最高转速，αH、αI为高、中低压缸功率比例系数；tH1、tI1分别为调节阀、再热调节阀动作延时时间；tH2、tI2分别为调节阀、再热调节阀关闭时间；为机组甩负荷相对值；TV为蒸汽容积时间常数；Ta为转子时间常数。
优选的，所述获取待测汽轮机从最高转速到预设最低转速的惰走时间(Δt)，包括：从待测汽轮机空载超速试验的不破坏真空惰走试验的曲线中获取所述惰走时间(Δt)。
优选的，所述利用计算公式计算待测汽轮机从脱网至待测汽轮机转速最高的时间(t2)，包括：在静态试验模拟待测汽轮机并网-脱网负荷预测时，测得待测汽轮机脱网至待测汽轮机调节阀、再热调节阀延时关闭时间(t1)。
一种汽轮机OPC复位的设定装置，包括：
数据采集单元，用于获取待测汽轮机脱网后的功率衰减函数；
修正单元，用于采用分段线性函数替代汽轮机脱网后的功率衰减函数，并对所述分段线性函数进行修正；
第一计算单元，用于利用计算公式计算待测汽轮机从脱网至待测汽轮机转速最高的时间(t2)，其中，t1为待测汽轮机脱网至待测汽轮机调节阀、再热调节阀延时关闭时间，k为所述分段线性函数的修正系数，η为待测汽轮机的负荷率，pm为待测汽轮机的额定输出功率，J为待测汽轮机转子的转动惯量，n0为待测汽轮机的初始转速，n2为待测汽轮机的最高转速；
第二计算单元，用于获取待测汽轮机从最高转速到预设最低转速的惰走时间(Δt)，并利用计算公式t3＝t2+Δt计算待测汽轮机从脱机至转速到预设最低转速的时间，即待测汽轮机OPC复位时间；
OPC复位时间设定单元，用于利用计算所得的所述OPC复位时间，对待测汽轮机进行设定。
优选的，修正单元包括：修正参数计算单元，用于获取与所述待测汽轮机型号相同的汽轮机的修改参数k1，调节阀净关闭时间Tmz1，再热调节阀净 关闭时间Tzz1，以及待测汽轮机调节阀净关闭时间Tmz，再热调节阀净关闭时间Tzz，并利用计算公式计算待测汽轮机的修正参数k。
优选的，所述第一计算单元包括：第一计算子单元，用于利用计算公式计算待测汽轮机的最高转速；
其中，n0为待测汽轮机的初始转速，n2为待测汽轮机的最高转速，αH、αI为高、中低压缸功率比例系数；tH1、tI1分别为调节阀、再热调节阀动作延时时间；tH2、tI2分别为调节阀、再热调节阀关闭时间；为机组甩负荷相对值；TV为蒸汽容积时间常数；Ta为转子时间常数。
优选的，所述第二计算单元包括：信息采集子单元，用于从待测汽轮机空载超速试验的不破坏真空惰走试验的曲线中获取所述惰走时间(Δt)。
优选的，所述第一计算单元还包括：阀门延时关闭时间测试单元，用于在静态试验模拟待测汽轮机并网-脱网负荷预测时，测得待测汽轮机脱网至待测汽轮机调节阀、再热调节阀延时关闭时间(t1)。
经由上述技术方案可知，本申请公开一种汽轮机OPC复位时间的设定方法和装置。本申请采用分段线性函数代替汽轮机的功率衰减函数，并对该分段线性函数进行修正，利用该分段线性函数计算待测汽轮机从脱网至转速最高的时间。进而，根据汽轮机从最高转速到预设最低转速的惰走时间和待测汽轮机从脱网至转速最高的时间，计算汽轮机OPC复位时间。与现有技术相比，本发明根据汽轮机的实际运转情况对汽轮机的OPC复位时间进行设定，精度更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1示出了本发明一种汽轮机OPC复位时间的设定方法的一个实施例的流程示意图；
图2示出了本发明汽轮机各主要参数的曲线关系图；
图3示出了本发明一种汽轮机OPC复位时间的设定装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
目前子页面在父页面进行展示时，若子页面的动态增加或减少时，由于用于对子页面进行展示的窗口的高度在父页面中已经固定，会导致子页面不能完全展示出来或页面展示窗口的空间浪费。
参见图1至图2，图1示出了本发明一种汽轮机OPC复位时间的设定方法的一个实施例的流程示意图，图2示出了汽轮机各主要参数的曲线关系图。
由图1可知，在本实施例中该方法包括：
101：获取待测汽轮机脱网后的功率衰减函数。
图2中曲线A为汽轮机脱网后的功率衰减函数。其中，图2中的br并网信号，当并网信号在t0时刻消失时即表明当前汽轮机脱网，此时汽轮机的转速上升。汽轮机的OPC动作，汽轮机的输出功率在t1时刻衰减。需要说明的是t1时刻即汽轮机的调节阀、再热调节阀延时关闭时刻。
102：采用分段线性函数替代汽轮机脱网后的功率衰减函数，并对所述分段线性函数进行修正。
采用曲线B作为汽轮机脱网后的功率衰减函数，其中曲线B可表示为：PG(t)=Pmt0<t<t1Pm(1-t-t1t3-t1)t1<t<t2]]>Pm为机组脱网前的初始功率。由于B曲线的积分面积大于A曲线的积分面积，存在一定的误差，因此需要对曲线B进行修正，设定曲线B的修正参数为k。
需要说明的是，该修正参数k可通过同类型机组的经验数据进行反推运算求取其近似值。调节阀、再热调节阀净关闭时间越小，k值越接近1，因此 可由调节阀、再热调节阀净关闭时间按汽轮机高、中低压缸做功比例(高压缸约0.3，中低压缸约0.7)进行反比例近似折算，折算公式为：
k1k=Tmz×0.3+Tzz×0.7Tmz1×0.3+Tzz1×0.7]]>
其中，k1为同类型汽轮机的修正参数，Tmz1为调节阀净关闭时间，Tzz1为再热调节阀净关闭时间。Tmz为待测汽轮机调节阀净关闭时间，Tzz为再热调节阀净关闭时间。
103：利用计算公式计算待测汽轮机从脱网至待测汽轮机转速最高的时间(t2)。
汽轮发电机组转子的运动方程为：
式中，∑Mt为作用于转子的合力矩；J为转子的转动惯量；θ、ω为转子旋转的角度和角速度。
转子合力矩∑Mt、角速度ω与汽轮机轴功率PT(t)、发电机电功率PG(t)、发电机效率η的关系为：
PT(t)=PG(t)η=ΣMt&CenterDot;ω=Jωdωdt---(2)]]>
对(2)式积分可得：12Jω22-12Jω02=&Integral;t0t2PT(t)dt=&Integral;t0t2PG(t)ηdt---(3)]]>
将ω＝2πn代入(3)式并进行相应变换可得：
式中，n2为甩负荷时转子首次飞升时的最大转速，n0为汽轮机转子初速度。
将曲线B的表述公式PG(t)=Pmt0<t<t1Pm(1-t-t1t3-t1)t1<t<t2---(5)]]>代入公式(4)中，得到：
2Jηπ2(n22-n02)=&Integral;t0t1PG(t)dt+&Integral;t1t2PG(t)dt=Pmt1+k&Integral;t1t2Pm(1-t-t1t2-t1)dt---(6)]]>
变换(6)式可得：2Jηπ2(n22-n02)=Pm[t1+12k(t2-t1)]---(7)]]>
t2=t1+2k[2Jηπ2(n22-n02)Pm-t1]---(8)]]>
需要说明的是，在上述各式中，t1为待测汽轮机脱网至待测汽轮机调节阀、再热调节阀延时关闭时间，可在静态试验中模拟汽轮机并网－脱网荷预测时测得；k为所述分段线性函数的修正系数；η为待测汽轮机的负荷率；pm为待测汽轮机的脱网前的初始功率；J为待测汽轮机转子的转动惯量，可以从汽轮机和发电机制造厂提供的汽轮机转子和发电机转子转动惯量中查取；n0为待测汽轮机的初始转速，n2为待测汽轮机的最高转速。
可选的，可利用计算公式计算待测汽轮机的最高转速n2。
其中，n0为待测汽轮机的初始转速，n2为待测汽轮机的最高转速，αH、αI为高、中低压缸功率比例系数，一般取αH＝0.3、αI＝0.7；tH1、tI1分别为调节阀、再热调节阀动作延时时间；tH2、tI2分别为调节阀、再热调节阀关闭时间；为机组甩负荷相对值；TV为蒸汽容积时间常数；Ta为转子时间常数。
104：获取待测汽轮机从最高转速到预设最低转速的惰走时间(Δt)，并利用计算公式t3＝t2+Δt计算待测汽轮机从脱机至转速到预设最低转速的时间，即待测汽轮机OPC复位时间。
在t3时刻，汽轮机转速接近最低转速，将t3设定为OPC复位时间。
在甩负荷试验中，如果汽轮机转速最低值过低，易使发电机保护动作，进而触发励磁系统灭磁，不利于甩负荷后的迅速并网，且易使汽轮机转子进入共振临界区域。通常，最低转速一般不低于2900r/min，应尽量延长OPC恢复时间t3，以防止因再热蒸汽压力较高，造成汽轮机转速再次超速。因此，将t3时刻汽轮机转速n3选择为2900r/min＜n3＜3000r/min，取其极限值n3＝2900r/min，从n2到n3的惰走时间为Δt＝t3-t2。由于难以计算汽轮机的运行阻力矩，因此从汽轮机空载超速试验的不破坏真空惰走试验的曲线中查取Δt。
104：利用计算所得的所述OPC复位时间，对待测汽轮机进行设定。
与一种汽轮机OPC复位时间的设定方法相适应，本发明还公开了一种汽轮机OPC复位时间设定装置。
参见图3示出了本发明一种汽轮机OPC复位时间的设定装置的一个实施例的结构示意图。
由图3可知，在本实施例中，该装置包括：
数据采集单元1，用于获取待测汽轮机脱网后的功率衰减函数；
修正单元2，用于采用分段线性函数替代汽轮机脱网后的功率衰减函数，并对所述分段线性函数进行修正；
第一计算单元3，用于利用计算公式计算待测汽轮机从脱网至待测汽轮机转速最高的时间(t2)，其中，t1为待测汽轮机脱网至待测汽轮机调节阀、再热调节阀延时关闭时间，k为所述分段线性函数的修正系数，η为待测汽轮机的负荷率，pm为待测汽轮机的额定输出功率，J为待测汽轮机转子的转动惯量，n0为待测汽轮机的初始转速，n2为待测汽轮机的最高转速；
第二计算单元4，用于获取待测汽轮机从最高转速到预设最低转速的惰走时间(Δt)，并利用计算公式t3＝t2+Δt计算待测汽轮机从脱机至转速到预设最低转速的时间，即待测汽轮机OPC复位时间；
OPC复位时间设定单元5，用于利用计算所得的所述OPC复位时间，对待测汽轮机进行设定。
其中，修正单元包括：修正参数计算单元，用于获取与所述待测汽轮机型号相同的汽轮机的修改参数k1，调节阀净关闭时间Tmz1，再热调节阀净关闭时间Tzz1，以及待测汽轮机调节阀净关闭时间Tmz，再热调节阀净关闭时间Tzz，并利用计算公式计算待测汽轮机的修正参数k。
第一计算单元包括：第一计算子单元，用于利用计算公式计算待测汽轮机的最高转速；
其中，n0为待测汽轮机的初始转速，n2为待测汽轮机的最高转速，αH、αI为高、中低压缸功率比例系数；tH1、tI1分别为调节阀、再热调节阀动作延时时间；tH2、tI2分别为调节阀、再热调节阀关闭时间；为机组甩负荷相对值；TV为蒸汽容积时间常数；Ta为转子时间常数。
第二计算单元包括：信息采集子单元，用于从待测汽轮机空载超速试验的不破坏真空惰走试验的曲线中获取所述惰走时间(Δt)。
第一计算单元还包括：阀门延时关闭时间测试单元，用于在静态试验模拟待测汽轮机并网-脱网负荷预测时，测得待测汽轮机脱网至待测汽轮机调节阀、再热调节阀延时关闭时间(t1)。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。