壓力前饋控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例提供一種單元機(jī)組主汽壓力前饋控制方法及裝置。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例提供一種單元機(jī)組主汽壓力前饋控制方法，如圖2所示，該方法主要包括以下各步驟:
[0031]步驟SlOl:接收一初始?jí)毫δ繕?biāo)值，使初始?jí)毫δ繕?biāo)值經(jīng)過量程限制、第一速率限制及三階慣性環(huán)節(jié)后，生成模擬實(shí)際壓力的壓力設(shè)定值；
[0032]步驟S102:接收一壓力目標(biāo)值，使壓力目標(biāo)值經(jīng)過量程限制、第一速率限制及三階慣性環(huán)節(jié)后，生成模擬實(shí)際壓力的新壓力設(shè)定值；
[0033]步驟S103:控制實(shí)際壓力值從壓力設(shè)定值向新壓力設(shè)定值變化，并將當(dāng)前實(shí)際壓力值鎖定為壓力變化初值；
[0034]步驟S104:根據(jù)壓力目標(biāo)值及壓力變化初值生成能量需求量；
[0035]步驟S105:獲取一進(jìn)入鍋爐能量，并根據(jù)能量需求量及進(jìn)入鍋爐能量判斷當(dāng)前供需是否平衡；
[0036]步驟S106:對(duì)一預(yù)設(shè)的給煤率數(shù)值進(jìn)行第二速率限制，如果當(dāng)前供需不平衡，將經(jīng)過第二速率限制后的給煤率數(shù)值作為前饋信號(hào)；
[0037]步驟S107:獲取當(dāng)前的實(shí)際壓力值，將實(shí)際壓力值及新壓力設(shè)定值送入PID控制器，并根據(jù)PID控制器的輸出量及前饋信號(hào)生成煤量指令。
[0038]通過上述的步驟SlOl?步驟S107，利用初始?jí)毫δ繕?biāo)值變化時(shí)所計(jì)算出的能量需求量來判斷單元機(jī)組當(dāng)前的供需是否平衡，當(dāng)供需不平衡時(shí)，根據(jù)初始?jí)毫δ繕?biāo)值的變化生成相應(yīng)的前饋信號(hào)，并根據(jù)該前饋信號(hào)與PID控制器相結(jié)合，對(duì)單元機(jī)組的煤量進(jìn)行控制，生成相應(yīng)的煤量指令。
[0039]基于上述的整體方案，本發(fā)明實(shí)施例的單元機(jī)組主汽壓力前饋控制方法通過計(jì)算鍋爐能量需求與實(shí)際進(jìn)入能量的供求平衡關(guān)系來控制爐煤量，優(yōu)化煤量的輸出方式，提高壓力響應(yīng)速率。
[0040]以下對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的單元機(jī)組主汽壓力前饋控制方法的各個(gè)步驟做詳細(xì)的說明。
[0041]上述的步驟S101，接收一初始?jí)毫δ繕?biāo)值，使初始?jí)毫δ繕?biāo)值經(jīng)過量程限制、第一速率限制及三階慣性環(huán)節(jié)后，生成模擬實(shí)際壓力的壓力設(shè)定值。
[0042]如圖3所示，在對(duì)單元機(jī)組投入燃煤發(fā)電機(jī)組單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)控制下，通過該控制系統(tǒng)設(shè)定一個(gè)初始?jí)毫δ繕?biāo)值，作為當(dāng)前的壓力目標(biāo)參數(shù)，對(duì)該初始?jí)毫δ繕?biāo)值進(jìn)行量程限制、速率限制，以限定該初始?jí)毫δ繕?biāo)值的一個(gè)變化范圍和變化幅度，并使其經(jīng)過三階慣性環(huán)節(jié)過程，三階慣性環(huán)節(jié)由三個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)構(gòu)成。一階慣性傳遞函數(shù)為I/(TS+1)，初始?jí)毫δ繕?biāo)值在經(jīng)過該三階慣性環(huán)節(jié)過程后，會(huì)有一定的延遲，從而可模擬機(jī)前壓力實(shí)際變化情況，減小PID控制器初期控制作用。
[0043]實(shí)際應(yīng)用中，上述的燃煤發(fā)電機(jī)組單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)，基本都采用爐跟機(jī)為主協(xié)調(diào)控制方式，即由鍋爐控制機(jī)前壓力，而由汽輪機(jī)控制發(fā)電功率，采用此種方式可以快速響應(yīng)電網(wǎng)端的負(fù)荷需求。單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)投入后，主要負(fù)荷指令保持恒定，由于汽輪機(jī)調(diào)門調(diào)節(jié)功率被調(diào)量的快速性，無論煤量變化導(dǎo)致壓力如何變化，都可認(rèn)為功率是恒定的。對(duì)于被調(diào)量機(jī)前壓力，它雖然是由煤量和汽機(jī)調(diào)門共同控制的，但是調(diào)門動(dòng)作并不會(huì)產(chǎn)生能量，可以把調(diào)門認(rèn)為是中間環(huán)節(jié)，而不用去過多考慮。此時(shí)，在功率保持不變的情況下，可以認(rèn)為煤量和壓力為一單輸入單輸出無自平衡能力環(huán)節(jié)。如圖4所示，當(dāng)煤量變化A B，持續(xù)At時(shí)間后，壓力變化值為ΛΡΤ，可見，壓力變化值與進(jìn)入爐膛的給煤率和時(shí)間，或者說與給煤總量有關(guān)。由此可知，控制總煤量，即可控制總能量。鍋爐壓力代表了鍋爐蓄能的多少，所以改變進(jìn)入鍋爐能量，即為改變主汽壓力。具體過程可用以下公式表示:
[0044]k / Δ B.At= Δ Pt.Cb,
[0045]其中，k為單位煤量的發(fā)熱量，Cb為鍋爐的蓄熱系數(shù)。
[0046]上述步驟S102，當(dāng)控制系統(tǒng)接收到一壓力目標(biāo)值時(shí)，對(duì)該壓力目標(biāo)值進(jìn)行量程限制、速率限制，并經(jīng)過三階慣性環(huán)節(jié)過程后，生成模擬實(shí)際壓力的新壓力設(shè)定值。
[0047]在生成了該新壓力設(shè)定值之后，控制上述的壓力目標(biāo)參數(shù)將由原來的壓力設(shè)定值向該新壓力設(shè)定值變化，當(dāng)壓力目標(biāo)參數(shù)變化結(jié)束時(shí)，該壓力目標(biāo)參數(shù)的值即為上述的新壓力設(shè)定值。在壓力目標(biāo)參數(shù)變化初期，壓力設(shè)定值由于有限速作用，不會(huì)立即改變，此時(shí)將該壓力設(shè)定值鎖定為壓力變化初值，這個(gè)過程即為上述的步驟S103。
[0048]通過上述步驟S103獲取了壓力變化初值之后，即可執(zhí)行上述的步驟S104，根據(jù)上述的壓力目標(biāo)值及壓力變化初值計(jì)算獲取能量需求量。具體地，是將壓力目標(biāo)值減去壓力變化初值，所得的差值再乘以一蓄熱系數(shù)(KI)，所得的結(jié)果即為該能量需求量。
[0049]其中，上述蓄熱系數(shù)Kl的確定過程為:在單元機(jī)組處于熱態(tài)后，投入DHl功率回路控制方式，保持機(jī)組功率，壓力，主汽溫度等主要參數(shù)穩(wěn)定。獲取當(dāng)前鍋爐壓力Pi，鍋爐煤量階躍增加投入X，最后壓力穩(wěn)定在P2。此時(shí)，則可求該蓄熱系數(shù)Kl的值為|χ/(Ρ2-Ρ1) I。
[0050]上述的步驟S105，獲取一進(jìn)入鍋爐能量，并根據(jù)能量需求量及進(jìn)入鍋爐能量判斷當(dāng)前供需是否平衡。在獲取了上述的能量需求量之后，將該能量需求量與一進(jìn)入鍋爐能量進(jìn)行比較，從而可判斷出當(dāng)前系統(tǒng)是否處于供需平衡狀態(tài)。如圖5所示，具體地，是用該能量需求量減去該進(jìn)入鍋爐能量，判斷所得差值與O的大小關(guān)系。當(dāng)該差值小于或等于O時(shí)，則可判定單元機(jī)組當(dāng)前處于供需平衡的狀態(tài)，則不需要再加入煤量，使單元機(jī)組保持當(dāng)前狀態(tài)即可；如果該差值大于0，則說明單元機(jī)組當(dāng)前并未處于供需平衡，還需通過加入煤量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0051]上述的步驟S106，對(duì)一預(yù)設(shè)的給煤率數(shù)值進(jìn)行第二速率限制，如果當(dāng)前供需不平衡，將經(jīng)過第二速率限制后的給煤率數(shù)值作為前饋信號(hào)。具體地，該給煤率數(shù)值可根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需要進(jìn)行設(shè)定，并且，如圖6所示，當(dāng)上述壓力設(shè)定值相對(duì)于初始?jí)毫δ繕?biāo)值為上升或下降時(shí)，分別對(duì)應(yīng)不同的給煤率數(shù)值:設(shè)定前饋所產(chǎn)生給煤率數(shù)值輸出后為a。當(dāng)壓力設(shè)定值相對(duì)于初始?jí)毫δ繕?biāo)值為下降時(shí)，該給煤率數(shù)值為K2 ;當(dāng)壓力設(shè)定值相對(duì)于初始?jí)毫δ繕?biāo)值為上升時(shí)，該給煤率數(shù)值為K3，其中，K3為正值，K2為負(fù)值。根據(jù)壓力設(shè)定值的情況，輸出的給煤率數(shù)值a可相應(yīng)的取K2或K3。
[0052]進(jìn)一步地，基于上述步驟S105的判定過程，對(duì)該給煤率數(shù)值的輸出值進(jìn)行限定:當(dāng)單元機(jī)組當(dāng)前供需平衡時(shí)，則最終輸出的給煤率數(shù)值a取0，即表示當(dāng)前單元機(jī)組供需平衡，無需再加入更多的煤量；而當(dāng)單元機(jī)組當(dāng)前供需不平衡時(shí)，則需對(duì)給煤率數(shù)值a進(jìn)行速率限制，限定增加或減少煤量的速度，并可根據(jù)經(jīng)過速率限制后的給煤率數(shù)值生成一前饋信號(hào)，作為前饋控制的基礎(chǔ)。
[0053]上述的步驟S107:獲取當(dāng)前的實(shí)際壓力值，將實(shí)際壓力值及新壓力設(shè)定值送入PID控制器，并根據(jù)PID控制器的輸出量及前饋信號(hào)生成煤量指令。
[0054]獲取當(dāng)前處于運(yùn)行狀態(tài)的單元機(jī)組的實(shí)際壓力值，并將該實(shí)際壓力值與根據(jù)壓力目標(biāo)值生成的新壓力設(shè)定值一同傳輸至PID控制器進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，PID控制器輸出經(jīng)過調(diào)節(jié)的壓力輸出量，將該壓力輸出量與步驟S106中生成的前饋信號(hào)相疊加，再經(jīng)過手自動(dòng)切換站MA，最終生成煤量指令，以控制單元機(jī)組中的加煤量。
[0055]需要說明的是，當(dāng)