本發(fā)明火力發(fā)電，具體為一種循環(huán)流化床鍋爐燃料自動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、循環(huán)流化床鍋爐是鍋爐的分類之一，主要功能是將煤炭在鍋爐內(nèi)燃燒，將煤炭燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換為蒸汽熱能。

2、循環(huán)流化床鍋爐熱慣性大，影響運(yùn)行的因素復(fù)雜，常規(guī)控制策略無法滿足大幅度無規(guī)則變負(fù)荷要求。復(fù)雜工況實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的燃料量控制達(dá)到鍋爐主汽壓力穩(wěn)定，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的運(yùn)行員工對其進(jìn)行操控，運(yùn)行員工工作壓力大，容易誤操作誘發(fā)事故，需要開始出現(xiàn)鍋爐燃料自動(dòng)控制系統(tǒng)的研發(fā)。

3、比如專利公告號(hào)為cn106897819b的“一種循環(huán)流化床機(jī)組變負(fù)荷過程中給煤量合理性檢測方法及系統(tǒng)”，通過建立循環(huán)流化床鍋爐變負(fù)荷過程中理論給煤量的計(jì)算方法，充分考慮揮發(fā)分釋放的能量，燃料側(cè)蓄能變化和汽水側(cè)蓄能變化，根據(jù)揮發(fā)分釋放的能量、汽水側(cè)和燃料側(cè)能量變化得出變負(fù)荷過程的經(jīng)濟(jì)給煤量；

4、比如專利公告號(hào)為cn102183015b的“負(fù)荷大范圍變動(dòng)下的循環(huán)流化床鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)”，在爐內(nèi)物料分布估測器中設(shè)置了爐內(nèi)動(dòng)力學(xué)模型，結(jié)合專家邏輯判斷電路，來估測各部分物料量及碳濃度，動(dòng)態(tài)修正風(fēng)煤比，保障循環(huán)流行化床燃燒的安全性與經(jīng)濟(jì)性，并且維持鍋爐出口蒸汽壓力穩(wěn)，提高循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程的自控系統(tǒng)投運(yùn)率，避免了手動(dòng)操作引入的擾動(dòng)；

5、然而，在循環(huán)流化床鍋爐通過控制爐內(nèi)各主要狀態(tài)量，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷大范圍波動(dòng)下能長期穩(wěn)定的投入自動(dòng)運(yùn)行；此過程中需要用到多個(gè)傳感器和執(zhí)行器，這增加了設(shè)備成本和維護(hù)的復(fù)雜性，傳感器數(shù)據(jù)可能會(huì)受到環(huán)境影響或長期使用而產(chǎn)生誤差或漂移。這可能導(dǎo)致控制系統(tǒng)的誤判或不準(zhǔn)確的反饋，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。

6、同時(shí)，在鍋爐實(shí)際運(yùn)行中由于鍋爐自身存在的慣性和延遲，存在數(shù)據(jù)誤差等，導(dǎo)致控制系統(tǒng)不可避免產(chǎn)生動(dòng)態(tài)偏差，因此需要對實(shí)時(shí)基本燃料量進(jìn)行修正。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種循環(huán)流化床鍋爐燃料自動(dòng)控制系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種循環(huán)流化床鍋爐燃料自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：

4、變換單元，用于接收主蒸汽流量信號(hào)，并計(jì)算得到有效鍋爐蒸汽流量；

5、鍋爐焓升計(jì)算單元，用于計(jì)算鍋爐單位蒸汽流量熱量需求；

6、上述有效鍋爐蒸汽流量與鍋爐單位蒸汽流量熱量需求的乘積得到鍋爐有效熱量需求；

7、燃煤發(fā)熱量迭代計(jì)算單元，用于計(jì)算過去一個(gè)時(shí)間段燃料低位發(fā)熱量，并作為現(xiàn)在一個(gè)時(shí)間段燃料低位發(fā)熱量；

8、所述變換單元根據(jù)上述鍋爐有效熱量需求和現(xiàn)在一個(gè)時(shí)間段燃料低位發(fā)熱量，計(jì)算得到實(shí)時(shí)基本燃料量需求。

9、優(yōu)選的，還包括與變換單元連接的主汽壓力反饋單元和蒸汽吹灰修正單元；

10、所述主汽壓力反饋單元用于對主蒸汽流量信號(hào)進(jìn)行微分反饋修正消除鍋爐內(nèi)部擾動(dòng)影響：

11、主汽壓力反饋單元基本原理：主汽壓力取微分反映了主汽壓力的變化方向，如主汽壓力向升高方向變化，說明實(shí)際的主蒸汽流量要高于需求的主蒸汽流量，如果不進(jìn)行修正那么計(jì)算得到的燃料量就大于需求燃料量，造成主蒸汽壓力不可控升高；反之，則相反。同時(shí)，如果進(jìn)入鍋爐的燃料低位發(fā)熱量增大，相同的燃料量產(chǎn)生的熱量增大，會(huì)造成鍋爐主蒸汽流量和主汽壓力同時(shí)升高，這時(shí)主蒸汽流量增加會(huì)造成計(jì)算的燃料量需求增加，控制系統(tǒng)會(huì)進(jìn)一步增加燃料量，形成正反饋，造成主汽壓力失控。通過主汽壓力取微分計(jì)算，如壓力向正方向變化，微分計(jì)算得到的數(shù)值為正，經(jīng)過調(diào)試經(jīng)驗(yàn)系數(shù)(微分系數(shù))得到需要相應(yīng)減除的蒸汽流量，使計(jì)算的燃料量需求相應(yīng)減少，從而遏制主汽壓力的升高。

12、

13、其中，y為計(jì)算后的主蒸汽流量修正信號(hào)，x為主蒸汽壓力信號(hào)，t表示微分時(shí)間；k表示微分系數(shù)；

14、所述蒸汽吹灰修正單元用于計(jì)算補(bǔ)償蒸汽吹灰附加蒸汽流量；

15、結(jié)合主汽壓力反饋單元和蒸汽吹灰修正單元計(jì)算得到有效鍋爐蒸汽流量。

16、優(yōu)選的，所述鍋爐焓升計(jì)算單元根據(jù)鍋爐給水溫度信號(hào)、主蒸汽溫度設(shè)計(jì)值和主蒸汽壓力設(shè)計(jì)值計(jì)算得到鍋爐單位蒸汽流量熱量需求；

17、y1＝δh/η＝(hzq-hgs)/η

18、其中，y1為鍋爐單位蒸汽流量熱量需求，η為鍋爐效率，δh為鍋爐焓增，hzq主蒸汽焓，hgs給水焓；

19、hzq＝f(tzq,pzq)

20、hgs＝f(tgs,pgs)

21、其中，tzq為主蒸汽溫度，pzq為主蒸汽壓力；tgs為鍋爐給水溫度，pgs為給水壓力。

22、優(yōu)選的，所述燃煤發(fā)熱量迭代計(jì)算單元通過過去時(shí)間段鍋爐有效熱量需求和燃料量相除得到過去時(shí)間段燃料低位發(fā)熱量。

23、優(yōu)選的，還包括壓力偏差調(diào)節(jié)單元，所述壓力偏差調(diào)節(jié)單元通過主蒸汽壓力與設(shè)定壓力偏差計(jì)算，對實(shí)時(shí)基本燃料量需求進(jìn)行修正；

24、通過主蒸汽壓力與設(shè)定壓力偏差的比例積分計(jì)算，對實(shí)時(shí)基本燃料量需求進(jìn)行修正；

25、

26、其中，y2為基本燃料量的修正量，k1為比例系數(shù)，x2為主蒸汽壓力與設(shè)定壓力偏差，t1為積分時(shí)間，k2為微分系數(shù)，t2為微分時(shí)間。

27、優(yōu)選的，還包括鍋爐負(fù)荷變化超前量信號(hào)單元，所述鍋爐負(fù)荷變化超前量信號(hào)單元通過微分計(jì)算得到鍋爐負(fù)荷變化超前量信號(hào)對實(shí)時(shí)基本燃料量需求進(jìn)行修正，改善循環(huán)流化床鍋爐燃料自動(dòng)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性；

28、反映鍋爐需求負(fù)荷變化的超前信號(hào)為分汽缸流量和分汽缸壓力，對上述信號(hào)進(jìn)行微分計(jì)算得到鍋爐負(fù)荷變化的超前量信號(hào)；

29、y3＝y(tǒng)4+y5

30、

31、其中，y3為鍋爐負(fù)荷變化超前量信號(hào)對實(shí)時(shí)基本燃料量需求修正量，y4為分汽缸流量變化對實(shí)時(shí)基本燃料量需求修正量，y5為分汽缸壓力變化對實(shí)時(shí)基本燃料量需求修正量；

32、k4、k5為微分系數(shù)，t4、t5為微分時(shí)間，x4為分汽缸流量，x5為分汽缸壓力。

33、優(yōu)選的，還包括壓力過調(diào)控制單元，所述壓力過調(diào)控制單元用于對實(shí)時(shí)基本燃料量需求進(jìn)行應(yīng)急修正；

34、應(yīng)急修正量公式：

35、y6＝a·y0

36、

37、其中，y6為基本燃料量需求的應(yīng)急修正量，a為基本燃料量需求的應(yīng)急修正系數(shù)，y0為基本燃料量需求量；x6為主蒸汽壓力，e為應(yīng)急修正最低壓力，b、c為線性函數(shù)系數(shù)。

38、優(yōu)選的，還包括超馳回路單元，所述超馳回路單元用于對實(shí)時(shí)基本燃料量需求進(jìn)行應(yīng)急修正；

39、在鍋爐床溫低于瀕臨滅火溫度，強(qiáng)制增加相應(yīng)設(shè)定值與實(shí)時(shí)基本燃料量需求的燃料量，防止鍋爐滅火；

40、在鍋爐主蒸汽壓力高于危險(xiǎn)壓力，強(qiáng)制降低相應(yīng)設(shè)定值與實(shí)時(shí)基本燃料量需求的燃料量，防止鍋爐超壓。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

42、本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐允許負(fù)荷范圍內(nèi)全自動(dòng)快速跟蹤調(diào)節(jié)并維持鍋爐壓力動(dòng)態(tài)可控和靜態(tài)穩(wěn)定；

43、通常鍋爐所燃用燃料低位發(fā)熱量在過去一個(gè)時(shí)間段與現(xiàn)在一個(gè)時(shí)間段偏差不大?；谶@種預(yù)期，燃煤發(fā)熱量迭代計(jì)算單元通過過去時(shí)間段鍋爐熱量需求和計(jì)算燃料量相除得到過去時(shí)間段燃料低位發(fā)熱量，代表現(xiàn)在一個(gè)時(shí)間段燃料低位發(fā)熱量；提供了一個(gè)可靠的參考值。

44、使用已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的計(jì)算，不需要復(fù)雜的傳感器或監(jiān)測設(shè)備，節(jié)省了成本和資源?？梢约磿r(shí)地計(jì)算出當(dāng)前時(shí)間段的燃料低位發(fā)熱量，反映實(shí)際燃燒效率和熱量需求的變化。

45、同時(shí)，通過壓力偏差調(diào)節(jié)單元、鍋爐負(fù)荷變化超前量信號(hào)單元、蒸汽吹灰修正單元、壓力過調(diào)控制單元和超馳回路單元等進(jìn)行修正確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

46、整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單且穩(wěn)定可靠，通過基本的數(shù)學(xué)計(jì)算和多個(gè)反饋控制單元，能夠確保燃料低位發(fā)熱量的準(zhǔn)確計(jì)算和穩(wěn)定調(diào)節(jié)，同時(shí)降低了復(fù)雜度和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)；相較于完全依賴復(fù)雜的傳感器網(wǎng)絡(luò)，這種方法在保證計(jì)算準(zhǔn)確性的同時(shí)，節(jié)約了設(shè)備和維護(hù)成本，對于一些應(yīng)用場景尤為適用。