控制鍋爐鼓水平的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的主題涉及熱回收蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，并且更特別地，涉及控制熱回收蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的鍋爐鼓中的水位。
【背景技術(shù)】
[0002]熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)回收來自氣體流的熱，并且產(chǎn)生蒸汽，其用于渦輪。在HRSG中，熱氣體流過蒸發(fā)器，蒸發(fā)器將蒸發(fā)器中的液體水轉(zhuǎn)化成蒸汽。蒸汽供應(yīng)到蒸汽鼓，蒸汽鼓將加壓蒸汽供給到目的地，諸如蒸汽渦輪。通過監(jiān)測和控制HRSG中的液體水、蒸汽和加熱氣體的流量來管理HRSG的運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種控制蒸汽鼓中的水位的方法包括基于設(shè)備特性來預(yù)計蒸汽鼓中的瞬變，設(shè)備特性包括來自蒸汽鼓的蒸汽流、蒸汽鼓中的鼓壓力，以及燃氣渦輪負載和旁通閥的位置中的一者或兩者，旁通閥構(gòu)造成控制從蒸汽鼓到兩個或更多個蒸汽流導(dǎo)管的蒸汽流。方法還包括產(chǎn)生滑動設(shè)定點，以基于對蒸汽鼓中的瞬變的預(yù)計來控制水位。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種熱回收蒸汽發(fā)生系統(tǒng)包括鼓鍋爐(其包括蒸汽鼓)、接收來自蒸汽鼓的水和來自燃氣渦輪的加熱氣體的蒸發(fā)器，以及在蒸發(fā)器和蒸汽鼓之間的提升部，提升部用來將蒸汽從蒸發(fā)器引導(dǎo)到蒸汽鼓。系統(tǒng)包括控制器，控制器構(gòu)造成通過基于設(shè)備特性預(yù)計蒸汽鼓中的瞬變來控制蒸汽鼓中的水位，設(shè)備特性包括來自蒸汽鼓的蒸汽流、蒸汽鼓中的鼓壓力，以及燃氣渦輪負載和旁通閥的位置中的一者或兩者，旁通閥構(gòu)造成控制從蒸汽鼓到兩個或更多個蒸汽流導(dǎo)管的蒸汽流，以及基于對瞬變的預(yù)計來產(chǎn)生滑動設(shè)定點。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)設(shè)備控制器包括構(gòu)造成存儲設(shè)備特性和滑動設(shè)定點轉(zhuǎn)移函數(shù)的存儲器和處理器。處理器構(gòu)造成基于設(shè)備特性來預(yù)計HRSG的蒸汽鼓中的瞬變，設(shè)備特性包括來自蒸汽鼓的蒸汽流、蒸汽鼓中的鼓壓力，以及燃氣渦輪負載和旁通閥的位置中的一者或兩者，旁通閥構(gòu)造成控制從蒸汽鼓到兩個或更多個蒸汽流導(dǎo)管的蒸汽流。處理器進一步構(gòu)造成產(chǎn)生滑動設(shè)定點，以基于對瞬變的預(yù)計來控制蒸汽鼓中的水位。
[0006]方案1:一種控制熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)設(shè)備的蒸汽鼓中的水位的方法，包括:
基于設(shè)備特性來預(yù)計蒸汽鼓中的瞬變，設(shè)備特性包括來自蒸汽鼓的蒸汽流、蒸汽鼓中的鼓壓力，以及燃氣渦輪負載和旁通閥的位置中的一者或兩者，旁通閥構(gòu)造成控制從蒸汽鼓到兩個或更多個蒸汽流導(dǎo)管的蒸汽流；以及基于預(yù)計瞬變來產(chǎn)生滑動設(shè)定點以控制水位。
[0007]方案2:根據(jù)方案I的方法，其中，預(yù)計瞬變包括對轉(zhuǎn)移函數(shù)提供設(shè)備特性和HRSG設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)移函數(shù)根據(jù)蒸汽鼓中的流體的溫度和壓力中的一者或兩者，將蒸汽鼓的收縮和膨脹考慮在內(nèi)。
[0008]方案3:根據(jù)方案I的方法，其中，方法進一步包括:
產(chǎn)生第一設(shè)定點，第一設(shè)定點具有設(shè)定點模型，設(shè)定點模型接收下者作為輸入:蒸汽流、提供給蒸汽鼓的給水的給水溫度、氣體燃料溫度和氣體燃料流；
基于蒸汽流和鼓壓力來確定蒸汽鼓中的期望水位；以及
選擇滑動設(shè)定點和第一設(shè)定點中的一個，以基于滑動設(shè)定點和第一設(shè)定點與期望水位的比較，來控制蒸汽鼓中的水位。
[0009]方案4:根據(jù)方案3的方法，其中，基于由基于模型的初始狀態(tài)估計器產(chǎn)生的估計初始狀態(tài)來確定期望水位，基于模型的初始狀態(tài)估計器基于來自燃氣渦輪的排氣的排氣溫度、鼓壓力和蒸汽鼓中的水位來估計初始狀態(tài)。
[0010]方案5:根據(jù)方案3的方法，其中，選擇滑動設(shè)定點和第一設(shè)定點中的一個來控制蒸汽鼓中的水位將下者考慮在內(nèi):燃氣渦輪和包括蒸汽鼓的HRSG設(shè)備中的一者或兩者的構(gòu)件隨時間的推移而退化。
[0011]方案6:根據(jù)方案I的方法，其中，方法進一步包括:
計算進入到提升管中的熱耗率，提升管加熱通往蒸汽鼓的水，以產(chǎn)生蒸汽，基于鼓壓力的變化速率、蒸汽流、旁通閥的位置和燃氣渦輪負載來計算進入到提升管中的熱耗率。
[0012]方案7:—種熱回收蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，其包括:
鼓鍋爐，其包括蒸汽鼓、用以接收來自蒸汽鼓的水和來自燃氣渦輪的加熱氣體的蒸發(fā)器，以及蒸發(fā)器和蒸汽鼓之間的提升部，提升部用來將蒸汽從蒸發(fā)器引導(dǎo)到蒸汽鼓；以及控制器，其構(gòu)造成基于設(shè)備特性來預(yù)計蒸汽鼓中的瞬變，設(shè)備特性包括來自蒸汽鼓的蒸汽流、蒸汽鼓中的鼓壓力，以及燃氣渦輪負載和旁通閥的位置中的一者或兩者，旁通閥構(gòu)造成控制從蒸汽鼓到兩個或更多個蒸汽流導(dǎo)管的蒸汽流，以及通過基于對蒸汽鼓中的瞬變的預(yù)計，產(chǎn)生滑動設(shè)定點，來控制蒸汽鼓中的水位。
[0013]方案8:根據(jù)方案7的系統(tǒng)，其中，預(yù)計瞬變包括對轉(zhuǎn)移函數(shù)提供設(shè)備特性和HRSG設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)移函數(shù)根據(jù)蒸汽鼓的流體的溫度和壓力中的一者或兩者，將蒸汽鼓的收縮和膨脹考慮在內(nèi)。
[0014]方案9:根據(jù)方案7的系統(tǒng)，其中，控制器構(gòu)造成產(chǎn)生第一設(shè)定點，第一設(shè)定點具有設(shè)定點模型，設(shè)定點模型接收下者作為輸入:蒸汽流、提供給蒸汽鼓的給水的給水溫度、氣體燃料溫度和氣體燃料流，以基于蒸汽流和鼓壓力來確定蒸汽鼓中的期望水位，以及選擇滑動設(shè)定點和第一設(shè)定點中的一個，以基于滑動設(shè)定點和第一設(shè)定點與期望水位的比較，來控制蒸汽鼓中的水位。
[0015]方案10:根據(jù)方案9的系統(tǒng)，其中，基于由基于模型的初始狀態(tài)估計器產(chǎn)生的估計初始狀態(tài)來確定期望水位，基于模型的初始狀態(tài)估計器基于來自燃氣渦輪的排氣的排氣溫度、鼓壓力和蒸汽鼓中的水位來估計初始狀態(tài)。
[0016]方案11:根據(jù)方案9的系統(tǒng)，其中，選擇滑動設(shè)定點和第一設(shè)定點中的一個來控制蒸汽鼓中的水位將下者考慮在內(nèi):燃氣渦輪和包括蒸汽鼓的HRSG設(shè)備中的一者或兩者的構(gòu)件隨時間的推移而退化。
[0017]方案12:根據(jù)方案7的系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)進一步包括:
計算進入到提升管中的熱耗率，提升管加熱通往蒸汽鼓的水，以產(chǎn)生蒸汽，基于鼓壓力的變化速率、蒸汽流、旁通閥的位置和燃氣渦輪負載，來計算進入到提升管中的熱耗率。
[0018]方案13:—種熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)設(shè)備控制器，其包括:
存儲器，其構(gòu)造成存儲設(shè)備特性和滑動設(shè)定點轉(zhuǎn)移函數(shù)；以及
處理器，其構(gòu)造成基于設(shè)備特性來預(yù)計HRSG設(shè)備的蒸汽鼓中的瞬變，設(shè)備特性包括來自蒸汽鼓的蒸汽流、蒸汽鼓中的鼓壓力，以及燃氣渦輪負載和旁通閥的位置中的一者或兩者，旁通閥構(gòu)造成控制從蒸汽鼓到兩個或更多個蒸汽流導(dǎo)管的蒸汽流，以及產(chǎn)生滑動設(shè)定點，以基于預(yù)計瞬變，來控制蒸汽鼓中的水位。
[0019]方案14:根據(jù)方案13的HRSG設(shè)備控制器，其中，處理器構(gòu)造成通過對滑動設(shè)定點轉(zhuǎn)移函數(shù)提供設(shè)備特性和HRSG設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)，來預(yù)計瞬變，滑動設(shè)定點轉(zhuǎn)移函數(shù)根據(jù)蒸汽鼓中的流體的溫度和壓力中的一者或兩者，將蒸汽鼓的收縮和膨脹考慮在內(nèi)。
[0020]方案15:根據(jù)方案13的HRSG設(shè)備控制器，其中，存儲器構(gòu)造成存儲設(shè)定點模型，以及
處理器構(gòu)造成產(chǎn)生第一設(shè)定點，第一設(shè)定點具有設(shè)定點模型，設(shè)定點模型接收下者作為輸入:蒸汽