利用熱網(wǎng)蓄能補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差的供熱機(jī)組控制方法
【專利摘要】一種利用熱網(wǎng)蓄能補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差的供熱機(jī)組控制方法，所述方法是在主蒸汽壓力偏離設(shè)定值時，將原有爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制邏輯切換為：主蒸汽壓力設(shè)定值與主蒸汽壓力實(shí)際值的差，乘以供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)，再經(jīng)PID控制器形成鍋爐主控信號；汽輪機(jī)低壓缸前供熱抽汽流量調(diào)節(jié)蝶閥和兩個汽輪機(jī)抽汽側(cè)供熱抽汽流量調(diào)節(jié)蝶閥的實(shí)際開度信號，先乘以供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)和主蒸汽壓力設(shè)定值與主蒸汽壓力實(shí)際值的差，得到各自的動態(tài)開度指令，再與原開度指令相加，形成相應(yīng)的開度指令。本發(fā)明不僅能提高供熱機(jī)組在供熱期間主蒸汽壓力控制品質(zhì)和發(fā)電負(fù)荷響應(yīng)速率，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，而且具有組態(tài)調(diào)試過程簡單、操作使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
利用熱網(wǎng)蓄能補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差的供熱機(jī)組控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種供熱機(jī)組控制方法，可在機(jī)組供熱期間提高主蒸汽壓力控制品質(zhì) 和發(fā)電負(fù)荷響應(yīng)速率，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，屬于控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國現(xiàn)有的發(fā)電方式以火力發(fā)電為主，電網(wǎng)迫切需要火電機(jī)組提高調(diào)峰調(diào)頻能力 以消納用電負(fù)荷側(cè)擾動和風(fēng)電等不穩(wěn)定的發(fā)電負(fù)荷側(cè)擾動。在北方地區(qū)，冬季是不穩(wěn)定的 風(fēng)電的高發(fā)季節(jié)，而具有良好負(fù)荷調(diào)節(jié)性能的水電及抽水蓄能發(fā)電則基本失去調(diào)節(jié)作用， 加之許多供熱機(jī)組工作在"以熱定電"方式下發(fā)電負(fù)荷基本保持不變，電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻能力不 足的矛盾尤其突出?；鹆Πl(fā)電完成原煤化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)換過程需要經(jīng)過多個動態(tài)環(huán)節(jié)， 存在很大的慣性和遲延。為了提高發(fā)電負(fù)荷響應(yīng)速率，需要充分利用發(fā)電過程熱力系統(tǒng)中 各部分儲能。當(dāng)前廣泛應(yīng)用的爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(鍋爐燃料量控制主蒸汽壓力，汽輪機(jī)調(diào) 閥開度控制發(fā)電負(fù)荷），即利用鍋爐汽水系統(tǒng)蓄熱以犧牲主蒸汽壓力穩(wěn)定性為代價提高發(fā) 電負(fù)荷響應(yīng)速率。即使如此，火電機(jī)組仍然只能以較低的速率響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷指令，約為 1.5%額定發(fā)電負(fù)荷每分鐘。進(jìn)一步提高負(fù)荷響應(yīng)速率，會造成主蒸汽壓力、燃料量、過熱再 熱蒸汽溫度、煙氣氧量等關(guān)鍵參數(shù)波動幅度超限，嚴(yán)重降低機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán) 保性。
[0003] 當(dāng)前主流供熱機(jī)組為300MW級抽汽式供熱機(jī)組，圖1為抽汽式汽輪機(jī)供熱部分結(jié)構(gòu) 示意圖。供熱與純凝機(jī)組的主要區(qū)別在于:供熱機(jī)組將一部分中壓缸排汽引出至熱網(wǎng)加熱 器，加熱熱網(wǎng)循環(huán)水作為供熱熱源;而純凝式機(jī)組汽輪機(jī)中壓缸排汽則進(jìn)入汽輪機(jī)低壓缸 繼續(xù)作功。供熱工況下，通過LV(汽輪機(jī)低壓缸前供熱抽汽流量調(diào)節(jié)蝶閥）控制供熱抽汽壓 力（即汽輪機(jī)中壓缸排汽壓力），通過EV1、EV2(汽輪機(jī)抽汽側(cè)供熱抽汽流量調(diào)節(jié)蝶閥1、2)分 別控制進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器1、2的供熱抽汽流量。
[0004] 熱網(wǎng)加熱器所連接的供熱熱網(wǎng)中包含大量的管道、換熱器、散熱器等設(shè)備，儲水容 量巨大，因而也具有巨大的蓄熱容量?？梢岳脽峋W(wǎng)蓄熱提高供熱機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)速率。舉例 言之，當(dāng)電網(wǎng)要求機(jī)組提升發(fā)電負(fù)荷時，開LV關(guān)EV1、EV2，暫時減小供熱抽汽流量，則原本進(jìn) 入熱網(wǎng)加熱器的供熱抽汽會進(jìn)入汽輪機(jī)低壓缸內(nèi)作功，從而快速提升機(jī)組發(fā)電負(fù)荷。同時 鍋爐側(cè)仍按照正常的速率增加燃料量，待鍋爐蒸發(fā)量增加后，再將供熱抽汽流量逐漸恢復(fù) 至初始水平。在幾到十幾分鐘的時間范圍內(nèi)完成這一過程，不會對熱用戶造成可察覺的影 響。
[0005] 這樣，供熱機(jī)組可利用鍋爐汽水系統(tǒng)蓄熱、熱網(wǎng)蓄熱、鍋爐燃料量三種方式調(diào)節(jié)發(fā) 電負(fù)荷。其中前兩種為瞬態(tài)調(diào)節(jié)方式，第三種為穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)方式。典型300MW/235MW-450t/h (額定發(fā)電負(fù)荷/額定供熱工況下最大發(fā)電負(fù)荷-額定供熱抽汽流量)亞臨界供熱機(jī)組鍋爐 蓄熱系數(shù)約為5GJ/MPa，即主蒸汽壓力變化IMPa釋放熱量可產(chǎn)生5GJ電能；熱網(wǎng)蓄熱系數(shù)約 為80GJ/°C，即熱網(wǎng)循環(huán)水回水溫度變化1°C釋放熱量可產(chǎn)生80GJ電能。
[0006] 汽輪機(jī)調(diào)閥專為控制汽輪機(jī)進(jìn)汽流量設(shè)計(jì)，動作速度快調(diào)節(jié)特性好，在主蒸汽壓 力穩(wěn)定時，可使機(jī)組負(fù)荷變化速率達(dá)到8~10%額定發(fā)電負(fù)荷每分鐘，汽輪機(jī)調(diào)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu) 性能不是制約機(jī)組負(fù)荷變化速率的主要因素。供熱調(diào)節(jié)蝶閥動作時，也能夠快速改變進(jìn)入 汽輪機(jī)低壓缸的蒸汽流量從而快速改變機(jī)組負(fù)荷。但由于供熱抽汽壓力較低，蒸汽在相同 質(zhì)量流量條件下體積流量巨大，另外閥門的節(jié)流損失也會顯著降低機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性，所以調(diào) 節(jié)蝶閥尺寸巨大，不能快速動作且調(diào)節(jié)特性很差，抽汽調(diào)節(jié)蝶閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能顯著影響機(jī) 組負(fù)荷變化速率。燃料量是改變機(jī)組發(fā)電負(fù)荷的基本手段，但需要經(jīng)歷制粉、蓄熱等多個動 態(tài)環(huán)節(jié)，慣性和延遲很大。三種方式的調(diào)節(jié)時間分別在3~15s、15~150s、150~300s的時間 尺度范圍內(nèi)。
[0007] 合理的優(yōu)化控制應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)蓄熱的分層次階梯型利用。從頻域的角度分析，鍋爐汽 水系統(tǒng)蓄熱量小但轉(zhuǎn)換速率快，適合應(yīng)對高頻率小幅度的負(fù)荷擾動;熱網(wǎng)蓄熱量大但轉(zhuǎn)換 速率較慢適合應(yīng)對中等頻率中等幅度的負(fù)荷擾動;而鍋爐燃料量作為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)手段適合應(yīng) 對低頻率大幅度的負(fù)荷擾動。傳統(tǒng)爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的能量利用方式符合這一原則，主 要矛盾是鍋爐汽水系統(tǒng)蓄熱量太小而燃料量補(bǔ)充能量的速度太慢，難以應(yīng)對中等頻率中等 幅度的負(fù)荷擾動。而利用熱網(wǎng)蓄熱恰好能夠彌補(bǔ)這一矛盾，但對控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)卻提出了 更高要求。對于簡單雙重控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)速度快的控制作用會自然地?fù)屨几嗟恼{(diào)節(jié)分量， 導(dǎo)致系統(tǒng)不能充分利用熱網(wǎng)蓄熱。而對于前饋控制，由于對象結(jié)構(gòu)復(fù)雜、執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在強(qiáng)烈 非線性，特別是快速大幅增減燃料量時制粉系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)時間存在較大隨機(jī)性等原因，其 控制效果難以保證。另外，新控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)還要保證兼容性，即在非供暖季能夠平滑切換至 常規(guī)爐跟機(jī)控制方式下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種利用熱網(wǎng)蓄能補(bǔ)償主蒸汽壓力 偏差的供熱機(jī)組控制方法，徹底解決供熱機(jī)組在發(fā)電負(fù)荷快速大幅度變化時主蒸汽壓力波 動大的問題，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。
[0009] 本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0010] -種利用熱網(wǎng)蓄能補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差的供熱機(jī)組控制方法，所述方法是在主蒸 汽壓力偏離設(shè)定值時，將原有爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制邏輯切換為:主蒸汽壓力設(shè)定值與主蒸汽壓 力實(shí)際值的差，乘以供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)，再經(jīng)PID控制器形成鍋爐主控信號;汽輪機(jī)低 壓缸前供熱抽汽流量調(diào)節(jié)蝶閥和兩個汽輪機(jī)抽汽側(cè)供熱抽汽流量調(diào)節(jié)蝶閥的實(shí)際開度信 號，先乘以供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)和主蒸汽壓力設(shè)定值與主蒸汽壓力實(shí)際值的差，得到各 自的動態(tài)開度指令，再與原開度指令相加，形成相應(yīng)的開度指令。
[0011] 上述利用熱網(wǎng)蓄能補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差的供熱機(jī)組控制方法，對于汽輪機(jī)低壓缸 前供熱抽汽流量調(diào)節(jié)蝶閥和兩個汽輪機(jī)抽汽側(cè)供熱抽汽流量調(diào)節(jié)蝶閥的實(shí)際開度信號，在 與供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)相乘之前，還要依次經(jīng)一階慣性模塊和多點(diǎn)折線函數(shù)模塊進(jìn)行補(bǔ) 償;對于上述三個流量調(diào)節(jié)蝶閥的動態(tài)開度指令，在與原開度指令相加之前，要通過限制變 化速率模塊進(jìn)行處理。
[0012] 上述利用熱網(wǎng)蓄能補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差的供熱機(jī)組控制方法，所述供熱補(bǔ)償控制 比例系數(shù)在與主蒸汽壓力設(shè)定值和主蒸汽壓力實(shí)際值的差相乘之前由多點(diǎn)折線函數(shù)模塊 進(jìn)行補(bǔ)償。
[0013] 上述利用熱網(wǎng)蓄能補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差的供熱機(jī)組控制方法，所述供熱補(bǔ)償控制 比例系數(shù)由模擬量參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)定，所述模擬量參數(shù)設(shè)置模塊的輸出信號經(jīng)模擬量切換 模塊進(jìn)行選擇后，先經(jīng)多點(diǎn)折線函數(shù)模塊進(jìn)行補(bǔ)償，然后再參與供熱機(jī)組的控制。
[0014] 本發(fā)明在現(xiàn)有爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了補(bǔ)償邏輯，不僅能顯著提高供 熱機(jī)組在供熱期間主蒸汽壓力控制品質(zhì)和發(fā)電負(fù)荷響應(yīng)速率，有效減少燃料量波動以及由 此引起的汽溫、風(fēng)量、氧量、爐膛壓力等關(guān)鍵參數(shù)的波動，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和 環(huán)保性，而且具有組態(tài)調(diào)試過程簡單、操作使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015] 圖1為抽汽式汽輪機(jī)供熱部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2為供熱補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖3為LV、EV1、EV2動態(tài)開度指令引入原控制邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖中各功能模塊的意義為："DEV"為減法模塊；"MUL"為乘法模塊；"PID"為PID(比 例、積分、微分)控制器模塊；"A"為模擬量參數(shù)設(shè)置模塊；"0"為模擬量常數(shù)模塊，輸出為0; "T"為模擬量切換模塊，"V〈"為限制變化速率模塊；"LAG"為一階慣性模塊；"F(x)"為多點(diǎn)折 線函數(shù)模塊；"SUM"為求和模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020] 針對供熱機(jī)組在發(fā)電負(fù)荷快速大幅度變化時主蒸汽壓力波動大的問題，本發(fā)明提 出了一種利用熱網(wǎng)蓄熱直接補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差進(jìn)而提高供熱機(jī)組發(fā)電負(fù)荷響應(yīng)速率的 控制方法。該方法在現(xiàn)有爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加供熱補(bǔ)償投/切、主蒸汽壓力偏 差比例控制、供熱抽汽調(diào)節(jié)蝶閥非線性補(bǔ)償、鍋爐側(cè)控制器輸入增益補(bǔ)償邏輯。實(shí)現(xiàn)當(dāng)主蒸 汽壓力實(shí)際值偏離設(shè)定值時，控制系統(tǒng)通過調(diào)整汽輪機(jī)供熱抽汽流量改變機(jī)組發(fā)電負(fù)荷， 進(jìn)而在汽輪機(jī)側(cè)控制系統(tǒng)作用下使汽輪機(jī)調(diào)閥動作，在維持發(fā)電負(fù)荷穩(wěn)定的同時改變主蒸 汽壓力，使主蒸汽壓力實(shí)際值恢復(fù)至設(shè)定值附近。應(yīng)用此發(fā)明除可以提高主蒸汽壓力控制 品質(zhì)及發(fā)電負(fù)荷響應(yīng)速率之外，還能夠有效減少鍋爐燃料量波動以及由此引起的汽溫、風(fēng) 量、氧量、爐膛壓力等關(guān)鍵參數(shù)的波動，提高機(jī)組運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保性。
[0021] 在本發(fā)明中，供熱機(jī)組被控對象是一四入四出多變量對象，輸入信號分別為鍋爐 燃料量、汽輪機(jī)調(diào)閥開度、LV開度、EV (包括EV1、EV2)開度，輸出信號分別為主蒸汽壓力、發(fā) 電負(fù)荷、供熱抽汽壓力、供熱抽汽流量。目前廣泛采用鍋爐燃料量自動控制主蒸汽壓力，汽 輪機(jī)調(diào)閥開度自動控制發(fā)電負(fù)荷，運(yùn)行人員手動調(diào)整LV、EV開度控制供熱抽汽壓力、供熱抽 汽流量的控制方式。受汽輪機(jī)能量平衡特性制約，供熱抽汽流量同發(fā)電負(fù)荷存在強(qiáng)耦合特 性。當(dāng)進(jìn)入汽輪機(jī)蒸汽流量保持不變減小供熱抽汽流量時，減小部分的抽汽流量將回到汽 輪機(jī)內(nèi)作功，快速增加發(fā)電負(fù)荷。這樣會導(dǎo)致汽輪機(jī)側(cè)控制回路動作，減小汽輪機(jī)調(diào)閥開度 從而減小汽輪機(jī)進(jìn)汽量以維持發(fā)電負(fù)荷不變，并導(dǎo)致主蒸汽壓力增加。由于汽輪機(jī)側(cè)控制 回路調(diào)節(jié)過程很快，所以通過供熱抽汽流量調(diào)節(jié)主蒸汽壓力的過程也很快。這是供熱機(jī)組 利用熱網(wǎng)蓄熱直接補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差的工作原理。
[0022] 另外，從控制機(jī)理上分析，由于供熱側(cè)對主蒸汽壓力的偏差進(jìn)行了補(bǔ)償，遇到相同 擾動量的情況下，主蒸汽壓力的偏差會明顯變小，導(dǎo)致鍋爐側(cè)控制輸出減弱，相當(dāng)于弱化了 鍋爐燃料量的調(diào)節(jié)作用。由于利用熱網(wǎng)蓄熱調(diào)節(jié)蒸汽壓力屬于瞬態(tài)調(diào)節(jié)方式，最終還需要 鍋爐燃料量對熱網(wǎng)蓄熱進(jìn)行補(bǔ)償，所以應(yīng)加強(qiáng)鍋爐燃料量的調(diào)節(jié)作用?；蛘邚目刂评碚撋?分析，供熱補(bǔ)償側(cè)僅采用比例控制時，其效果相當(dāng)于在鍋爐側(cè)等效被控對象中增加一個微 分環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定前提下鍋爐側(cè)控制器可采用更強(qiáng)的調(diào)節(jié)作用，可以增加鍋爐側(cè)控 制器的增益。技術(shù)方案
[0023] 本控制方法的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，虛線框內(nèi)為本方法在爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制系 統(tǒng)基礎(chǔ)上新增加的邏輯。圖2中，"DEV"為減法模塊；"MUL"為乘法模塊；"PID"為PID(比例、積 分、微分)控制器模塊；"A"為模擬量參數(shù)設(shè)置模塊；"0"為模擬量常數(shù)模塊，輸出為0; "T"為 模擬量切換模塊，當(dāng)虛線端開關(guān)量切換輸入信號為1時，輸出切換至Y輸入端，當(dāng)切換輸入信 號為〇時，輸出切換至N輸入端；"V〈"為限制變化速率模塊，功能是將輸入信號的變化速率限 制在設(shè)定速率范圍內(nèi)；"LAG"為一階慣性模塊；"F(x)"為多點(diǎn)折線函數(shù)模塊。
[0024] 控制系統(tǒng)工作過程為：由供熱補(bǔ)償投/退開關(guān)量信號選擇是否投入供熱補(bǔ)償功能， 當(dāng)供熱補(bǔ)償投/退信號為〇時，模擬量切換模塊輸出為〇,退出供熱補(bǔ)償功能；當(dāng)供熱補(bǔ)償投/ 退開信號為1時，模擬量切換模塊輸出為由模擬量參數(shù)設(shè)置模塊①設(shè)置的供熱補(bǔ)償控制比 例系數(shù)，投入供熱補(bǔ)償功能。變化速率限制模塊②用于限制切換時信號的變化速率，防止切 換時造成擾動。投入供熱補(bǔ)償后，主蒸汽壓力設(shè)定值減去主蒸汽壓力實(shí)際值的偏差，乘以供 熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)，形成供熱補(bǔ)償基本控制輸出。供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)越大，控制作用 越強(qiáng)。由于LV、EV1、EV2均為蝶閥，具有顯著的快開非線性，即在閥門開度變化量相同的情況 下，閥門初始開度較小時蒸汽流量變化量大而閥門初始開度較大時蒸汽流量變化量小，為 了保證全工況范圍內(nèi)供熱補(bǔ)償控制的線性度，需要對蝶閥非線性特性進(jìn)行補(bǔ)償。方法是，蝶 閥開度信號經(jīng)過一階慣性濾波模塊④后，通過多點(diǎn)折線函數(shù)模塊⑤、⑥計(jì)算出不同初始開 度情況下閥門開度變化對流量變化增益的倒數(shù)，與供熱補(bǔ)償基本控制輸出相乘后形成LV、 EV1、EV2的供熱補(bǔ)償開度指令(即動態(tài)開度指令）。由于LV與EV1、EV2動作對供熱抽汽流量影 響特性相反，例如減小供熱抽汽流量時需要開LV關(guān)EV1、EV2,因此多點(diǎn)折線函數(shù)模塊⑤輸出 值為負(fù)而⑥輸出值為正。變化速率限制模塊⑦的作用是限制蝶閥供熱補(bǔ)償開度指令的變化 速率，避免執(zhí)行機(jī)構(gòu)快速頻繁動作產(chǎn)生磨損。LV、EV1、EV2的供熱補(bǔ)償開度輸出與原控制系 統(tǒng)中LV、EV1、EV2的開度指令相加后形成LV、EV1、EV2的實(shí)際開度指令，如圖3所示，圖3中虛 線框內(nèi)為新增加邏輯。另外，供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)經(jīng)過多點(diǎn)折線函數(shù)模塊③計(jì)算鍋爐側(cè) 控制器增益修正系數(shù)，通過與鍋爐側(cè)控制器輸入偏差相乘的方式修正鍋爐側(cè)控制器增益。 [0025]發(fā)明實(shí)施步驟
[0026] (1)原控制邏輯確認(rèn)。
[0027] 實(shí)施本方案前需要對機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和供熱抽汽壓力、供熱抽汽流量控制邏輯 進(jìn)行分析。確認(rèn)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用爐跟機(jī)控制方式，即燃料量控制主蒸汽壓力、汽輪機(jī)調(diào)閥 控制機(jī)組發(fā)電負(fù)荷，確認(rèn)機(jī)組供熱抽汽壓力和供熱抽汽流量都處于手動控制方式下。
[0028] 工程上存在許多與爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制方案等效的或類似的控制方案，如DEB(直接能 量平衡)控制方案等。只要采用鍋爐燃料量控制主蒸汽壓力，汽輪機(jī)調(diào)閥控制機(jī)組發(fā)電負(fù)荷 的控制方案，都可以應(yīng)用本發(fā)明。
[0029] (2)控制邏輯組態(tài)。
[0030] 在機(jī)組DCS(分散控制系統(tǒng)）協(xié)調(diào)控制邏輯所在的控制單元中以組態(tài)方式實(shí)現(xiàn)圖2、 3所示的控制邏輯。需要對原控制邏輯進(jìn)行修改，并增加圖2、3中虛線框內(nèi)所示邏輯。
[0031] (3)設(shè)置模塊參數(shù)。
[0032] 供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)模塊①的初始值設(shè)置為0,表示實(shí)際未投入供熱補(bǔ)償功能。 實(shí)際值需要在投入供熱補(bǔ)償功能狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)試。
[0033] 變化速率限制模塊②變化速率限制值設(shè)置為0.5/min，即信號切換時變化速率不 超過0.5每分鐘。
[0034]鍋爐側(cè)控制器增益修正系數(shù)通過多點(diǎn)折線函數(shù)模塊③設(shè)置，設(shè)置2個點(diǎn)。初始參數(shù) 設(shè)置為^1=0.0、71 = 1.0 32 = 100.0、72 = 1.0。其中42、72實(shí)際值需要在投入供熱補(bǔ)償功 能狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)試。
[0035] 一階慣性環(huán)節(jié)模塊④慣性時間設(shè)置為100s。
[0036] EV1、EV2非線性補(bǔ)償多點(diǎn)折線函數(shù)模塊⑤設(shè)置11個點(diǎn)，參數(shù)為：
[0037]
'[0038] LV非線性補(bǔ)償多點(diǎn)折線函數(shù)模塊⑥設(shè)置11個點(diǎn)，參數(shù)為：^ ' ' '
[0039] '[0040]~^化速'限制'塊?'化速"限制
設(shè)置^5/min，1即蝶閥 1動態(tài)宑度指令 1變化速1 率不超過5 %每分鐘。
[0041 ] (4)操作畫面設(shè)計(jì)
[0042] 在機(jī)組DCS操作員站中，在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)所對應(yīng)的操作畫面上，增加供熱補(bǔ)償投/ 退功能操作按鈕，對應(yīng)控制邏輯中的供熱補(bǔ)償投/退開關(guān)量輸出信號。按鈕按下時，供熱補(bǔ) 償投/退開關(guān)量輸出為1;按鈕彈起時，供熱補(bǔ)償投/退開關(guān)量輸出為〇。
[0043] (5)現(xiàn)場調(diào)試參數(shù)。
[0044] 在機(jī)組供熱狀態(tài)下，投入供熱補(bǔ)償功能后，對供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)①和鍋爐側(cè) 控制器增益修正系數(shù)③進(jìn)行調(diào)試。
[0045] 在機(jī)組DCS工程師站上，觀察運(yùn)行曲線，記錄機(jī)組發(fā)電負(fù)荷自然變化期間主蒸汽壓 力設(shè)定值同實(shí)際值偏差的變化幅度以及鍋爐燃料量動態(tài)過調(diào)量的變化幅度。逐漸增大供熱 補(bǔ)償比例系數(shù)，這時主蒸汽壓力設(shè)定值同實(shí)際值出現(xiàn)偏差時，LV和EV1、EV2將開始動作補(bǔ)償 壓力偏差。供熱補(bǔ)償比例系數(shù)越大，LV和EV1、EV2動作幅度越大，補(bǔ)償調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)。由于這 種補(bǔ)償作用等效于微分調(diào)節(jié)作用，不會引起鍋爐側(cè)控制回路大幅度的比例振蕩或積分振 蕩，調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)很小。觀察運(yùn)行曲線，在發(fā)電負(fù)荷變化量相同的條件下，主蒸汽壓力偏差的幅 度和鍋爐燃料量動態(tài)過調(diào)量變化的幅度減小到未投入供熱補(bǔ)償?shù)?/3左右時，即完成供熱 補(bǔ)償控制比例系數(shù)的調(diào)試。
[0046] 燃料量的動態(tài)過調(diào)量指機(jī)組變負(fù)荷過程中用于補(bǔ)償鍋爐蓄熱和蒸汽壓力變化所 需要額外增加的燃料量。例如機(jī)組在200MW發(fā)電負(fù)荷下對應(yīng)燃料量為100t/h，發(fā)電負(fù)荷增加 至220MW時，理論上燃料量只需要增加10t/h。但是調(diào)節(jié)過程中為了補(bǔ)償鍋爐蓄熱和蒸汽壓 力變化，燃料量會瞬時增加25t/h，發(fā)電負(fù)荷穩(wěn)定后逐漸降至10t/h。瞬時多增加的15t/h燃 料量，稱為燃料量的動態(tài)過調(diào)量。
[0047]調(diào)試鍋爐側(cè)控制器增益修正系數(shù)，需要對多點(diǎn)折線函數(shù)模塊③的x2、y2進(jìn)行調(diào)試。 首先將x2設(shè)置為供熱補(bǔ)償比例系數(shù)。然后在機(jī)組DCS工程師站上觀察運(yùn)行曲線，記錄機(jī)組發(fā) 電負(fù)荷自然變化期間主蒸汽壓力設(shè)定值同實(shí)際值偏差的變化幅度和鍋爐側(cè)控制器輸出。逐 漸增加 y2的值，這時主蒸汽壓力設(shè)定值同實(shí)際值出現(xiàn)偏差時，鍋爐側(cè)控制器的調(diào)節(jié)作用會 增加，其輸出變化幅度會增加，而蒸汽壓力偏差的波動幅度會略微減小。觀察運(yùn)行曲線，在 發(fā)電負(fù)荷變化量相同的條件下，鍋爐側(cè)控制器輸出變化的幅度達(dá)到調(diào)試完供熱補(bǔ)償控制比 例系數(shù)后的1.5倍左右時，即完成鍋爐側(cè)控制器增益修正系數(shù)的調(diào)試。
[0048]發(fā)明優(yōu)點(diǎn)
[0049] (1)控制效果好。本發(fā)明能夠顯著提高供熱機(jī)組供熱期間主蒸汽壓力控制品質(zhì)和 發(fā)電負(fù)荷響應(yīng)速率。同時能夠有效減少燃料量波動以及由此引起的汽溫、風(fēng)量、氧量、爐膛 壓力等關(guān)鍵參數(shù)的波動，提高機(jī)組運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保性。
[0050] (2)組態(tài)調(diào)試過程簡單。本發(fā)明組態(tài)邏輯簡單，可在任何DCS中實(shí)現(xiàn)?？刂品桨钢话?含供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)和鍋爐側(cè)控制器增益修正系數(shù)兩個調(diào)試參數(shù)，參數(shù)物理意義明 確，調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)小，調(diào)試過程簡單快捷。
[0051] (3)操作使用方便?？梢绘I實(shí)現(xiàn)供熱補(bǔ)償功能的投/退?？刂葡到y(tǒng)兼容性好，在非供 暖季能夠平滑切換至常規(guī)爐跟機(jī)控制方式下。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用熱網(wǎng)蓄能補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差的供熱機(jī)組控制方法，其特征是，所述方法 是在主蒸汽壓力偏離設(shè)定值時，將原有爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制邏輯切換為:主蒸汽壓力設(shè)定值與 主蒸汽壓力實(shí)際值的差，乘以供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)，再經(jīng)PID控制器形成鍋爐主控信號； 汽輪機(jī)低壓缸前供熱抽汽流量調(diào)節(jié)蝶閥和兩個汽輪機(jī)抽汽側(cè)供熱抽汽流量調(diào)節(jié)蝶閥的實(shí) 際開度信號，先乘以供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)和主蒸汽壓力設(shè)定值與主蒸汽壓力實(shí)際值的 差，得到各自的動態(tài)開度指令，再與原開度指令相加，形成相應(yīng)的開度指令。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用熱網(wǎng)蓄能補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差的供熱機(jī)組控制方 法，其特征是，對于汽輪機(jī)低壓缸前供熱抽汽流量調(diào)節(jié)蝶閥和兩個汽輪機(jī)抽汽側(cè)供熱抽汽 流量調(diào)節(jié)蝶閥的實(shí)際開度信號，在與供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)相乘之前，還要依次經(jīng)一階慣 性模塊和多點(diǎn)折線函數(shù)模塊進(jìn)行補(bǔ)償;對于上述三個流量調(diào)節(jié)蝶閥的動態(tài)開度指令，在與 原開度指令相加之前，要通過限制變化速率模塊進(jìn)行處理。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用熱網(wǎng)蓄能補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差的供熱機(jī)組控制 方法，其特征是，所述供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)在與主蒸汽壓力設(shè)定值和主蒸汽壓力實(shí)際值 的差相乘之前由多點(diǎn)折線函數(shù)模塊進(jìn)行補(bǔ)償。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用熱網(wǎng)蓄能補(bǔ)償主蒸汽壓力偏差的供熱機(jī)組控制方 法，其特征是，所述供熱補(bǔ)償控制比例系數(shù)由模擬量參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)定，所述模擬量參數(shù)設(shè) 置模塊的輸出信號經(jīng)模擬量切換模塊進(jìn)行選擇后，先經(jīng)多點(diǎn)折線函數(shù)模塊進(jìn)行補(bǔ)償，然后 再參與供熱機(jī)組的控制。
【文檔編號】F01D17/10GK105888744SQ201610272601
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】田亮, 劉鑫屏, 衛(wèi)丹靖, 王桐, 郝曉輝
【申請人】華北電力大學(xué)（保定）