燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組通用負(fù)荷控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組通用負(fù)荷控制方法，包括為：(1)中調(diào)負(fù)荷指令經(jīng)速率限制及功率限幅處理后產(chǎn)生實(shí)際負(fù)荷指令；(2)燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)的負(fù)荷經(jīng)過加法運(yùn)算后，與實(shí)際負(fù)荷指令進(jìn)行偏差計(jì)算，再進(jìn)行積分運(yùn)算；(3)將中調(diào)實(shí)際負(fù)荷指令與蒸汽輪機(jī)負(fù)荷進(jìn)行減法運(yùn)算，其輸出結(jié)果疊加在燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷控制回路中；(4)蒸汽輪機(jī)負(fù)荷信號(hào)根據(jù)汽輪機(jī)節(jié)流和循環(huán)效率關(guān)系曲線，經(jīng)過負(fù)荷?壓力函數(shù)f(x)處理后與蒸汽輪機(jī)前壓力值進(jìn)行偏差計(jì)算，其輸出再進(jìn)行比例?積分運(yùn)算，結(jié)果作為汽輪機(jī)控制指令。本發(fā)明自動(dòng)進(jìn)行兩臺(tái)機(jī)組之間的負(fù)荷合理分配，有效提高整套機(jī)組快速適應(yīng)外界負(fù)荷變化的能力。
【專利說明】
燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組通用負(fù)荷控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于自動(dòng)發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組通用負(fù) 荷控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，我國大氣污染的治理工作異常繁重，中心城市內(nèi)的燃煤發(fā)電機(jī)組逐步關(guān)停， 為此國家大量投資建設(shè)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，以降低發(fā)電機(jī)組對(duì)大氣環(huán)境的污染 物排放量。燃?xì)鈅蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組相比單元機(jī)組熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組 排出的高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐，利用余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，一次 能源的梯級(jí)利用度較高，整套機(jī)組的循環(huán)熱效率非常高，由于機(jī)組利用燃燒天然氣發(fā)電，所 以排放的污染物很少，是中心城市首選的燃煤發(fā)電機(jī)組替代技術(shù)。但燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī) 組的應(yīng)用還屬于新技術(shù)的摸索階段，對(duì)于機(jī)組負(fù)荷控制的優(yōu)化仍需不斷完善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組通用 負(fù)荷控制方法。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組通用負(fù)荷控制方法，包括步驟如下：
[0006] (1)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷管理中心接受的中調(diào)負(fù)荷指令，經(jīng)速率限制模塊限速、功率限幅 模塊限幅處理后產(chǎn)生實(shí)際負(fù)荷指令；
[0007] (2)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組和蒸汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷經(jīng)過加法模塊運(yùn)算，產(chǎn)生整套機(jī)組 的總功率信號(hào)，與中調(diào)負(fù)荷指令經(jīng)限速、限幅處理后的實(shí)際負(fù)荷指令信號(hào)進(jìn)行偏差計(jì)算，偏 差運(yùn)算模塊的輸出再送至積分運(yùn)算模塊進(jìn)行積分運(yùn)算，利用積分運(yùn)算模塊的快速消除偏差 功能，實(shí)現(xiàn)整套機(jī)組總功率的快速準(zhǔn)確閉環(huán)調(diào)節(jié)；
[0008] (3)將經(jīng)過速率限制模塊限速、功率限幅模塊限幅處理產(chǎn)生的中調(diào)實(shí)際負(fù)荷指令 與汽輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行減法運(yùn)算，將其輸出結(jié)果作為前饋指令疊加在燃?xì)廨啓C(jī)負(fù) 荷控制回路中，形成燃?xì)廨啓C(jī)控制指令；
[0009] (4)汽輪機(jī)負(fù)荷信號(hào)根據(jù)汽輪機(jī)節(jié)流和循環(huán)效率關(guān)系曲線，經(jīng)過負(fù)荷-壓力函數(shù)f (x)處理，產(chǎn)生機(jī)前壓力控制的給定值，與蒸汽輪機(jī)前壓力的測(cè)量值進(jìn)行偏差計(jì)算，其輸出 再進(jìn)行比例-積分運(yùn)算，結(jié)果作為汽輪機(jī)控制指令。
[0010] 而且，所述步驟（1)中速率限制模塊是將輸入的機(jī)組負(fù)荷指令信號(hào)變化速率限制 在整套機(jī)組額定負(fù)荷的0-2.5%范圍內(nèi)，所述功率限幅模塊是將輸入信號(hào)的功率限制在整 套機(jī)組額定負(fù)荷的40 % -90 %范圍內(nèi)。
[0011]而且，所述步驟(2)中積分控制模塊的數(shù)學(xué)描述式是：
[0012]
，式中Ti為積分時(shí)間，單位為秒，取值為10~20秒，S為拉普拉 斯變換因子，無量綱，E (s)為偏差輸入。
[0013] 而且，所述步驟(4)中負(fù)荷-壓力函數(shù)f(x)用4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)（0,4);(40%Pe，4);(80% ?6,8);(100%?6,8)擬合產(chǎn)生，其中，函數(shù)汽1)輸入為汽輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際功率，？6為汽輪 發(fā)電機(jī)組的額定功率，單位均為兆瓦(MW)，輸出為汽輪機(jī)機(jī)前壓力控制的給定值，單位為兆 帕(MPa)。
[0014] 而且，所述步驟(4)中比例-積分運(yùn)算模塊的數(shù)學(xué)描述式是：
[0015]
，式中Kp為比例放大系數(shù)，Ti為積分時(shí)間，單位為秒，S 為拉普拉斯變換因子，無量綱，E (s)為偏差輸入。
[0016] 本發(fā)明的積極效果
[0017] 本發(fā)明針對(duì)此類發(fā)電機(jī)組熱力系統(tǒng)設(shè)備、結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜的特點(diǎn)，整套機(jī)組負(fù)荷控 制采用燃機(jī)主動(dòng)響應(yīng)外界負(fù)荷指令，引入積分控制算法進(jìn)行輔助修正機(jī)組負(fù)荷控制，汽輪 發(fā)電機(jī)組根據(jù)節(jié)流和循環(huán)效率的最佳效率點(diǎn)采用滑壓運(yùn)行壓力控制、負(fù)荷跟隨的控制方 式，實(shí)現(xiàn)整套機(jī)組聯(lián)合循環(huán)方式下的負(fù)荷控制方法，自動(dòng)進(jìn)行兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組之間的協(xié)調(diào)控 制和負(fù)荷的合理分配，有效提高整套發(fā)電機(jī)組快速適應(yīng)外界負(fù)荷的能力。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明方法的流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述:需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施 例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，凡是 由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其它實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范 圍。
[0020] -種燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組通用負(fù)荷控制方法，如圖1所示，包括步驟如下：
[0021] (1)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷管理中心接受的中調(diào)負(fù)荷指令，經(jīng)速率限制模塊限速、功率限幅 模塊限幅處理后產(chǎn)生實(shí)際負(fù)荷指令；
[0022] 其中，所述速率限制模塊是將輸入的機(jī)組負(fù)荷指令信號(hào)變化速率限制在整套機(jī)組 額定負(fù)荷的0-2.5%范圍內(nèi)，所述功率限幅模塊是將輸入信號(hào)的功率限制在整套機(jī)組額定 負(fù)荷的40%_90%范圍內(nèi)，以保證機(jī)組接收的負(fù)荷指令信號(hào)的變化速率和變化幅度在機(jī)組 允許調(diào)整范圍內(nèi)。
[0023] (2)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組和蒸汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷經(jīng)過加法模塊運(yùn)算，產(chǎn)生整套機(jī)組 的總功率信號(hào)，與中調(diào)負(fù)荷指令經(jīng)限速、限幅處理后的實(shí)際負(fù)荷指令信號(hào)進(jìn)行偏差計(jì)算，偏 差運(yùn)算模塊的輸出再送至積分運(yùn)算模塊進(jìn)行積分運(yùn)算，利用積分運(yùn)算模塊的快速消除偏差 功能，實(shí)現(xiàn)整套機(jī)組總功率的快速準(zhǔn)確閉環(huán)調(diào)節(jié)；
[0024] 其中，所述積分控制模塊的數(shù)學(xué)描述式是
，式中Ti為積分時(shí) 間，單位為秒，取值為10~20秒，S為拉普拉斯變換因子，無量綱，E(S)為偏差輸入。
[0025] (3)由于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷分配采用燃機(jī)主動(dòng)響應(yīng)外界負(fù)荷指令， 汽輪發(fā)電機(jī)組采用滑壓運(yùn)行壓力控制負(fù)荷跟隨的方式，所以蒸汽輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷是 跟隨燃機(jī)的負(fù)荷而變化的，但存在一個(gè)較大的慣性和遲延。為了快速消除汽輪發(fā)電機(jī)組負(fù) 荷變化對(duì)機(jī)組總負(fù)荷的影響，提高機(jī)組聯(lián)合循環(huán)工況下對(duì)中調(diào)負(fù)荷指令的響應(yīng)速度，本發(fā) 明將經(jīng)過速率限制模塊限速、功率限幅模塊限幅處理產(chǎn)生的中調(diào)實(shí)際負(fù)荷指令與汽輪發(fā)電 機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行減法運(yùn)算，將其輸出結(jié)果作為前饋指令疊加在燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷控制回路 中，形成燃?xì)廨啓C(jī)控制指令，有效提高整套機(jī)組響應(yīng)外界負(fù)荷指令的速率。
[0026] (4)汽輪機(jī)負(fù)荷信號(hào)根據(jù)汽輪機(jī)節(jié)流和循環(huán)效率關(guān)系曲線，經(jīng)過負(fù)荷-壓力函數(shù)f (x)處理，產(chǎn)生機(jī)前壓力控制的給定值，與蒸汽輪機(jī)前壓力的測(cè)量值進(jìn)行偏差計(jì)算，其輸出 再進(jìn)行比例-積分運(yùn)算，結(jié)果作為汽輪機(jī)控制指令，實(shí)現(xiàn)汽輪發(fā)電機(jī)組根據(jù)節(jié)流和循環(huán)效率 的最佳效率點(diǎn)采用滑壓運(yùn)行壓力控制負(fù)荷跟隨的功能，提高整套機(jī)組的聯(lián)合循環(huán)熱效率。 [0027] 其中，所述負(fù)荷-壓力函數(shù)f (x)用4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)（0,4) ; (40%Pe，4) ; (80%Pe，8); (100 % Pe，8)擬合產(chǎn)生;其中函數(shù)f (x)輸入為汽輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際功率，Pe為汽輪發(fā)電機(jī)組 的額定功率，單位均為兆瓦(MW)，輸出為汽輪機(jī)機(jī)前壓力控制的給定值，單位為兆帕(MPa)。
[0028]所述比例-積分運(yùn)算模塊的數(shù)學(xué)描述式是：
，式中Kp為比 例放大系數(shù)，Ti為積分時(shí)間，單位為秒，S為拉普拉斯變換因子，無量綱，E(s)為偏差輸入。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組通用負(fù)荷控制方法，其特征在于包括步驟如下： (1) 發(fā)電機(jī)組負(fù)荷管理中心接受的中調(diào)負(fù)荷指令，經(jīng)速率限制模塊限速、功率限幅模塊 限幅處理后產(chǎn)生實(shí)際負(fù)荷指令； (2) 燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組和蒸汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷經(jīng)過加法模塊運(yùn)算，產(chǎn)生整套機(jī)組的總 功率信號(hào)，與中調(diào)負(fù)荷指令經(jīng)限速、限幅處理后的實(shí)際負(fù)荷指令信號(hào)進(jìn)行偏差計(jì)算，偏差運(yùn) 算模塊的輸出再送至積分運(yùn)算模塊進(jìn)行積分運(yùn)算，利用積分運(yùn)算模塊的快速消除偏差功 能，實(shí)現(xiàn)整套機(jī)組總功率的快速準(zhǔn)確閉環(huán)調(diào)節(jié)； (3) 將經(jīng)過速率限制模塊限速、功率限幅模塊限幅處理產(chǎn)生的中調(diào)實(shí)際負(fù)荷指令與蒸 汽輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行減法運(yùn)算，將其輸出結(jié)果作為前饋指令疊加在燃?xì)廨啓C(jī)的負(fù) 荷控制回路中，形成燃?xì)廨啓C(jī)控制指令； (4) 蒸汽輪機(jī)負(fù)荷信號(hào)根據(jù)汽輪機(jī)節(jié)流和循環(huán)效率關(guān)系曲線，經(jīng)過負(fù)荷-壓力函數(shù)f(x) 處理，產(chǎn)生機(jī)前壓力控制的給定值，與蒸汽輪機(jī)前壓力的測(cè)量值進(jìn)行偏差計(jì)算，其輸出再進(jìn) 行比例-積分運(yùn)算，結(jié)果作為汽輪機(jī)控制指令。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組通用負(fù)荷控制方法，其特征在于:所 述步驟（1)中速率限制模塊是將輸入的機(jī)組負(fù)荷指令信號(hào)變化速率限制在整套機(jī)組額定負(fù) 荷的0-2.5%范圍內(nèi)，所述功率限幅模塊是將輸入信號(hào)的功率限制在整套機(jī)組額定負(fù)荷的 40%-90%范圍內(nèi)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組通用負(fù)荷控制方法，其特征在于:所 述步驟(2)中積分控制模塊的數(shù)學(xué)描述式是：，式中Ti為積分時(shí)間，單位為秒，取值為10~20秒，S為拉普拉斯變 換因子，無量綱，E(s)為偏差輸入。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組通用負(fù)荷控制方法，其特征在于:所 述步驟(4)中負(fù)荷-壓力函數(shù)f(x)用4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(0,4) ;(40%Pe，4);(80%Pe，8);(100%Pe， 8)擬合產(chǎn)生，其中，函數(shù)f(x)輸入為汽輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際功率，Pe為汽輪發(fā)電機(jī)組的額定功 率，單位均為兆瓦，輸出為汽輪機(jī)機(jī)前壓力控制的給定值，單位為兆帕。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組通用負(fù)荷控制方法，其特征在于:所 述步驟(4)中比例-積分運(yùn)算模塊的數(shù)學(xué)描述式是：，式中Kp為比例放大系數(shù)，Ti為積分時(shí)間，單位為秒，S為拉普 拉斯變換因子，無量綱，E(s)為偏差輸入。
【文檔編號(hào)】G05B11/42GK106054591SQ201610518698
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月5日
【發(fā)明人】王建軍, 張長志, 周連升, 李浩然, 倪瑋晨, 曹曉楠
【申請(qǐng)人】國網(wǎng)天津市電力公司, 國家電網(wǎng)公司