雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，涉及鍋爐主控自動(dòng)系統(tǒng)、一次風(fēng)自動(dòng)系統(tǒng)等；其中鍋爐主控系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組電負(fù)荷的變化、主汽壓力偏差，調(diào)整雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)中容量風(fēng)門的開(kāi)度；一次風(fēng)自動(dòng)除控制一次風(fēng)母管壓力外，并根據(jù)當(dāng)前燃燒工況對(duì)能量的需求調(diào)節(jié)一次風(fēng)導(dǎo)葉開(kāi)度，在兩套自動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)同調(diào)節(jié)作用下，實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組燃料量與負(fù)荷需求的平衡。采用本發(fā)明徹底解決傳統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方案中存在的：風(fēng)/煤比難確定、自動(dòng)整定困難，易受干擾、穩(wěn)定性差等問(wèn)題，普遍適用同類型火電機(jī)組的協(xié)調(diào)控制。
【專利說(shuō)明】
雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于燃煤發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是火力發(fā)電廠雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]雙進(jìn)雙出直吹式磨煤機(jī)在火電機(jī)組中應(yīng)用非常廣泛，傳統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制方案大多建立在直接能量平衡(DEB)PID+前饋的原理上，以直接能量平衡公式計(jì)算出當(dāng)前負(fù)荷需要的燃料量，用容量風(fēng)量代表進(jìn)入爐膛的煤量(即風(fēng)煤比的概念)，控制容量風(fēng)門開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)輸入爐膛的能量與汽輪機(jī)需求的能量相匹配的功能。
[0003]該控制策略在在表示物理特征的現(xiàn)象上不是很直觀；同時(shí)實(shí)際生產(chǎn)中沒(méi)有任何計(jì)量方法可以準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的反映進(jìn)入爐膛的燃料量到底有多少，因此帶來(lái)以下問(wèn)題:
(I)容量風(fēng)量信號(hào)測(cè)點(diǎn)多、維護(hù)工作量大、故障率高。
[0004](2)容量風(fēng)量信號(hào)變化快，自動(dòng)控制系統(tǒng)參數(shù)整定困難。
[0005](3)系統(tǒng)工況變化，容量風(fēng)量變化大、無(wú)規(guī)律，系統(tǒng)抗干擾能力差。
[0006](4)煤種變化大，風(fēng)/煤比難確定。
[0007 ] (5)容量風(fēng)門閥位特性線性不好。
[0008](6)傳統(tǒng)協(xié)調(diào)方案中，調(diào)節(jié)煤量的控制對(duì)象主要為磨煤機(jī)容量風(fēng)門，忽略了一次風(fēng)機(jī)等影響煤量變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種新型協(xié)調(diào)控制策略，代替?zhèn)鹘y(tǒng)控制的方案，實(shí)現(xiàn)了雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)機(jī)組的協(xié)調(diào)控制，滿足了電力系統(tǒng)入網(wǎng)統(tǒng)調(diào)機(jī)組考核指標(biāo)的要求。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案:
一種雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，該方法用于控制雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)，所述制粉系統(tǒng)根據(jù)汽輪機(jī)前主蒸汽壓力與設(shè)定值的偏差、電負(fù)荷指令變化，分別對(duì)制粉機(jī)容量風(fēng)門、一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)進(jìn)入爐膛的燃料量與負(fù)荷需求的能量平衡;具體包括協(xié)調(diào)方式下的鍋爐主控系統(tǒng)和一次風(fēng)母管壓力控制系統(tǒng)，其中，鍋爐主控系統(tǒng)的PID控制部分和前饋部分，一次風(fēng)母管壓力控制系統(tǒng)的PID控制、前饋控制、設(shè)定值自動(dòng)修正、負(fù)荷自適應(yīng)部分。
[0011]所述鍋爐主控系統(tǒng)根據(jù)汽輪機(jī)前主蒸汽壓力與設(shè)定值的偏差，通過(guò)鍋爐主控PID控制器運(yùn)算后，輸出容量風(fēng)門開(kāi)度的控制指令；同時(shí)，引用電負(fù)荷變化量、電負(fù)荷變化趨勢(shì)、機(jī)前壓力偏差變化量、機(jī)前壓力變化趨勢(shì)模塊作為前饋信號(hào)，提前控制容量風(fēng)門開(kāi)度變化。
[0012]所述一次風(fēng)母管壓力控制系統(tǒng)根據(jù)一次風(fēng)母管壓力與設(shè)定值的偏差，通過(guò)一次風(fēng)PID控制器運(yùn)算后，輸出一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度的控制指令;同時(shí)引入一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值自動(dòng)修正模塊，使一次風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值自動(dòng)設(shè)定為當(dāng)前負(fù)荷需要的設(shè)定值；引入負(fù)荷自適應(yīng)模塊，使一次風(fēng)機(jī)出力根據(jù)當(dāng)前負(fù)荷實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整；引入鍋爐主控前饋模塊，使一次風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制判斷鍋爐主控自動(dòng)的變化情況，實(shí)現(xiàn)與鍋爐主控的協(xié)調(diào)控制。
[0013]所述鍋爐主控系統(tǒng)具體包括:主汽壓力PID控制器采用變參數(shù)調(diào)節(jié)，根據(jù)主汽壓力偏差的大小，調(diào)節(jié)所述鍋爐主控PID控制器參數(shù);偏差越大，控制容量風(fēng)門變化越快，快速改變進(jìn)入爐膛的燃料量，起到快速響應(yīng)負(fù)荷需求的作用；偏差越小，控制容量風(fēng)門變化越緩慢，起到精確調(diào)節(jié)燃料量的作用。
[0014]所述鍋爐主控系統(tǒng)具體包括:
所述引入前饋信號(hào)來(lái)補(bǔ)償能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的動(dòng)態(tài)遲延，加快負(fù)荷的響應(yīng)能力，具體包括:
電負(fù)荷變化量前饋模塊:根據(jù)電負(fù)荷變化量，直接改變?nèi)萘匡L(fēng)門開(kāi)度，控制進(jìn)入爐膛的燃料量；
電負(fù)荷變化趨勢(shì)前饋模塊:監(jiān)控電負(fù)荷變化的趨勢(shì)，根據(jù)變化趨勢(shì)的方向和快慢，提前調(diào)整容量風(fēng)門開(kāi)度，消除電負(fù)荷變化燃燒過(guò)程滯后的影響；
機(jī)前壓力偏差模塊:機(jī)前壓力偏差代表當(dāng)前燃料量與電負(fù)荷需求的能量偏差，根據(jù)偏差的大小直接調(diào)節(jié)容量風(fēng)門開(kāi)度；
機(jī)前壓力變化趨勢(shì)模塊:監(jiān)控機(jī)前壓力變化的趨勢(shì)，根據(jù)變化趨勢(shì)的方向和快慢，提前調(diào)整容量風(fēng)門開(kāi)度，改變進(jìn)入爐膛的燃料量，抑制機(jī)前壓力當(dāng)前燃料量背離電負(fù)荷需求值的趨勢(shì)；
機(jī)前壓力糾偏模塊:根據(jù)機(jī)前壓力偏差的大小，定時(shí)增減燃料量，使主汽壓力逐漸趨近設(shè)定值。
[0015]所述一次風(fēng)母管壓力控制系統(tǒng)的控制過(guò)程具體包括:
所述一次風(fēng)母管壓力PID控制部分:根據(jù)一次風(fēng)母管壓力偏差的大小，調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度，控制一次風(fēng)母管壓力在設(shè)定值范圍；
所述一次風(fēng)母管壓力設(shè)定自動(dòng)修正模塊包括:監(jiān)控當(dāng)前負(fù)荷需求、容量風(fēng)門開(kāi)度、主汽壓力偏差，自動(dòng)修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值，使設(shè)定值自動(dòng)匹配當(dāng)前系統(tǒng)工況。
[0016]所述一次風(fēng)母管壓力設(shè)定自動(dòng)修正模塊包括具體為:
負(fù)荷設(shè)定一次風(fēng)母管壓力模塊:用電負(fù)荷的函數(shù)曲線自動(dòng)設(shè)定當(dāng)前負(fù)荷下的一次風(fēng)母管壓力定值；
容量風(fēng)門開(kāi)度修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值模塊:用容量風(fēng)門平均開(kāi)度函數(shù)增減一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值，避免容量風(fēng)門的控制進(jìn)入非線性區(qū)，提高控制調(diào)整的精度；
主汽壓力偏差修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值模塊:主汽壓力偏差反映當(dāng)前負(fù)荷與燃料量需求的偏差，通過(guò)監(jiān)控主汽壓力偏差函數(shù)自動(dòng)修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值；
負(fù)荷自適應(yīng)模塊:用主汽壓力偏差修正一次風(fēng)母管壓力偏差，使一次風(fēng)壓力自動(dòng)的調(diào)節(jié)與當(dāng)前工況保持一致，避免出現(xiàn)反向調(diào)節(jié)的現(xiàn)象；
當(dāng)主汽壓力偏差為正時(shí)，說(shuō)明進(jìn)入爐膛的燃料不能滿足當(dāng)前負(fù)荷的需要，閉鎖一次風(fēng)機(jī)減出力，同時(shí)根據(jù)當(dāng)主汽壓力偏差函數(shù)的大小，增加一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度；
當(dāng)主汽壓力偏差為負(fù)時(shí)，說(shuō)明進(jìn)入爐膛的燃料超出當(dāng)前負(fù)荷的需求，閉鎖一次風(fēng)機(jī)加出力，同時(shí)根據(jù)當(dāng)主汽壓力偏差函數(shù)的大小，控制一次風(fēng)機(jī)減出力。
[0017]所述鍋爐主控前饋模塊具體包括:
電負(fù)荷變化量前饋模塊:根據(jù)電負(fù)荷變化量，直接改變?nèi)萘匡L(fēng)門開(kāi)度，控制進(jìn)入爐膛的燃料量；
電負(fù)荷變化趨勢(shì)前饋模塊:監(jiān)控電負(fù)荷變化的趨勢(shì)，根據(jù)變化趨勢(shì)的方向和快慢，提前調(diào)整容量風(fēng)門開(kāi)度，消除電負(fù)荷變化燃燒過(guò)程滯后的影響；
機(jī)前壓力偏差模塊:機(jī)前壓力偏差代表當(dāng)前燃料量與電負(fù)荷需求的能量偏差，根據(jù)偏差的大小直接調(diào)節(jié)容量風(fēng)門開(kāi)度。
[0018]發(fā)電機(jī)組投入?yún)f(xié)調(diào)控制模式，鍋爐主控在自動(dòng)，容量風(fēng)門開(kāi)度根據(jù)汽輪機(jī)前主汽壓力的偏差，通過(guò)PID控制器運(yùn)算后進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)主汽壓力低于設(shè)定值時(shí)，說(shuō)明進(jìn)入爐膛的燃料量不足，開(kāi)大容量風(fēng)門增加進(jìn)入爐膛的燃料量。反之，減小容量風(fēng)門開(kāi)度。為使進(jìn)入爐膛的燃料量的變化快速匹配當(dāng)前工況的變化，用主汽壓力偏差自動(dòng)修正PID控制器的控制參數(shù)，偏差越大，PID控制輸出越快，使燃料量快速適應(yīng)負(fù)荷變化;偏差越小，PID的控制輸出越慢，避免過(guò)量調(diào)節(jié)，造成系統(tǒng)震蕩;進(jìn)入爐膛的燃料量與負(fù)荷需求越接近平衡時(shí)，PID控制越緩慢，通過(guò)微量調(diào)節(jié)，逐漸減小機(jī)前壓力偏差，提高控制精度。
[0019]由于火電機(jī)組燃燒動(dòng)態(tài)特性:自燃料進(jìn)入爐膛，到滿足負(fù)荷變化需要，存在較大慣性和遲延。單純PID控制不能滿足自動(dòng)控制的需要，因此，引入前饋信號(hào)來(lái)補(bǔ)償能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的動(dòng)態(tài)遲延，加快負(fù)荷的響應(yīng)能力，具體包括:電負(fù)荷變化量、電負(fù)荷變化趨勢(shì)、機(jī)前壓力偏差變化量、機(jī)前壓力變化趨勢(shì)、機(jī)前壓力糾偏等前饋模塊，通過(guò)這些前饋信號(hào)，提前控制容量風(fēng)門開(kāi)度，改變進(jìn)入爐膛的燃料量，使燃料量的變化與當(dāng)前工況匹配。
[0020]鍋爐主控自動(dòng)控制容量風(fēng)門開(kāi)度，容量風(fēng)門開(kāi)度控制進(jìn)入爐膛的燃料量，同時(shí)容量風(fēng)門開(kāi)度影響一次風(fēng)母管壓力；一次風(fēng)母管壓力自動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度，控制一次風(fēng)母管壓力，一次風(fēng)母管壓力變化，影響進(jìn)入爐膛的燃料量。因此鍋爐主控自動(dòng)與一次風(fēng)母管壓力自動(dòng)存在互相牽連的關(guān)系。
[0021 ] 一次風(fēng)機(jī)母管壓力投入自動(dòng)，一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度根據(jù)一次風(fēng)母管壓力的偏差，通過(guò)PID控制器運(yùn)算后進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)一次風(fēng)母管壓力低于設(shè)定值時(shí)，開(kāi)大一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉，維持母管壓力。反之，減小一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度。
[0022]由于一次風(fēng)母管壓力的變化，對(duì)進(jìn)入爐膛的燃料量影響非常大，因此設(shè)置一次風(fēng)母管壓力SP自動(dòng)修正模塊，使一次風(fēng)母管壓力的設(shè)定值隨時(shí)滿足當(dāng)前工況的需要，具體包括:負(fù)荷設(shè)定一次風(fēng)母管壓力模塊、容量風(fēng)門開(kāi)度修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值模塊、主汽壓力偏差修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值模塊。
[0023]—次風(fēng)母管壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)于當(dāng)前負(fù)荷需求相反的調(diào)節(jié)現(xiàn)象，比如，主汽壓力偏差(SP-PV)為正時(shí)，說(shuō)明當(dāng)前燃料量低于負(fù)荷需要，應(yīng)該增加進(jìn)入爐膛的燃料，但是一次風(fēng)母管壓力高，在自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用下，減一次風(fēng)機(jī)出力，導(dǎo)致燃料減少，主汽壓力偏差(SP-PV)繼續(xù)增大現(xiàn)象，出現(xiàn)鍋爐主控與一次風(fēng)機(jī)自動(dòng)反向調(diào)節(jié)的現(xiàn)象。為解決該問(wèn)題，設(shè)置負(fù)荷自適應(yīng)修正模塊。
[0024]鍋爐主控指令作用在容量風(fēng)門上，容量風(fēng)門的開(kāi)度變化會(huì)造成一次風(fēng)母管壓力變化，一次風(fēng)母管壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)存在一定滯后，為使一次風(fēng)母管壓力自動(dòng)快速響應(yīng)負(fù)荷變化的需要，增加一次風(fēng)自動(dòng)控制的前饋量:具體包括:電負(fù)荷變化量前饋模塊、電負(fù)荷變化趨勢(shì)前饋模塊、機(jī)前壓力偏差模塊。
[0025]本發(fā)明雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，針對(duì)電負(fù)荷發(fā)生變化、燃燒系統(tǒng)工況發(fā)生變化情況下，及時(shí)對(duì)雙進(jìn)雙出直吹式磨煤機(jī)容量風(fēng)門和一次風(fēng)機(jī)出力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，既解決了風(fēng)/煤比控制策略中容量風(fēng)量對(duì)自動(dòng)控制的擾動(dòng)，又消除了一次風(fēng)機(jī)出力變化對(duì)燃料量的擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了火電機(jī)組輸入爐膛的能量與汽輪機(jī)需求能量的平衡控制。
【附圖說(shuō)明】
[0026]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
圖1為雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)和一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)圖；
圖2為協(xié)調(diào)方式下鍋爐主控邏輯圖；
圖3為一次風(fēng)母管壓力自動(dòng)控制邏輯圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明提供雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，包括:鍋爐主控自動(dòng)根據(jù)主汽壓力偏差、電負(fù)荷變化情況、主汽壓力變化趨勢(shì)對(duì)磨煤機(jī)容量風(fēng)門進(jìn)行調(diào)節(jié);一次風(fēng)母管壓力自動(dòng)根據(jù)一次風(fēng)母管壓力偏差、負(fù)荷需求情況對(duì)一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉進(jìn)行調(diào)節(jié)等。為使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]圖1所示為本發(fā)明雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)和一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)圖，包括:一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉1、一次風(fēng)機(jī)2、一次風(fēng)母管壓力變送器3、磨煤機(jī)容量風(fēng)門4、磨煤機(jī)5。通過(guò)一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉I開(kāi)度，調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)2出力，控制一次風(fēng)母管壓力3，一次風(fēng)攜帶磨煤機(jī)5制出的煤粉，通過(guò)容量風(fēng)門4進(jìn)入爐膛。磨煤機(jī)容量風(fēng)門開(kāi)大，一次風(fēng)母管壓力高，進(jìn)入爐膛的煤粉多;反之減少。
[0029]圖2為本發(fā)明協(xié)調(diào)方式下鍋爐主控邏輯圖，包括:汽輪機(jī)前主汽壓力PID控制器10、電負(fù)荷變化量前饋模塊U、機(jī)前壓力偏差模塊12、機(jī)前壓力變化趨勢(shì)模塊13、機(jī)前壓力糾偏模塊14、電負(fù)荷變化趨勢(shì)前饋模塊15。
[0030]結(jié)合圖1和圖2，鍋爐主控具體的控制過(guò)程如下:
發(fā)電機(jī)組投入?yún)f(xié)調(diào)控制模式，鍋爐主控在自動(dòng)，容量風(fēng)門開(kāi)度根據(jù)汽輪機(jī)前主汽壓力的偏差，通過(guò)PID控制器運(yùn)算后進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)主汽壓力低于設(shè)定值時(shí)，說(shuō)明進(jìn)入爐膛的燃料量不足，開(kāi)大容量風(fēng)門增加進(jìn)入爐膛的燃料量。反之，減小容量風(fēng)門開(kāi)度。為實(shí)現(xiàn)PID控制器的變參數(shù)調(diào)節(jié)，用主汽壓力偏差(SP-PV)的函數(shù)，比如:F(X)=-0.15:-3，表示實(shí)際主汽壓力比設(shè)定值高0.15MPa，自動(dòng)設(shè)置PID控制器的比例調(diào)節(jié)參數(shù)為-3，快速關(guān)容量風(fēng)門，減少進(jìn)入爐膛的煤量，避免機(jī)組超壓。當(dāng)函數(shù)F(X)=-0.01:-0.5，示實(shí)際主汽壓力與設(shè)定值偏差僅
0.0lMPa，自動(dòng)設(shè)置PID控制器的比例調(diào)節(jié)參數(shù)為-0.5，緩慢調(diào)節(jié)容量風(fēng)門，通過(guò)微量調(diào)節(jié)，逐漸減小機(jī)如壓力偏差，提尚控制精度。
[0031 ]由于火電機(jī)組燃燒動(dòng)態(tài)特性:自燃料進(jìn)入爐膛，到滿足負(fù)荷變化需要，存在較大慣性和遲延。單純PID控制不能滿足自動(dòng)控制的需要，因此，引入前饋信號(hào)來(lái)補(bǔ)償能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的動(dòng)態(tài)遲延，加快負(fù)荷的響應(yīng)能力，具體包括:
A.電負(fù)荷變化量前饋模塊11:用電負(fù)荷指令信號(hào)的函數(shù)直接調(diào)節(jié)容量風(fēng)門開(kāi)度，比如:F(X)=1:1，代表電負(fù)荷增加1Mff，容量風(fēng)門開(kāi)度增加1%。
[0032]B.機(jī)前壓力偏差模塊12:用主汽壓力偏差(SP-PV)的函數(shù)直接調(diào)節(jié)容量風(fēng)門開(kāi)度，比如:F( X) =-0.4:20，代表實(shí)際主汽壓力比設(shè)定值高出0.4MPa，容量風(fēng)門開(kāi)度減20%。
[0033]C.機(jī)前壓力變化趨勢(shì)模塊13:用當(dāng)前機(jī)前壓力與前一個(gè)時(shí)間段的機(jī)前壓力進(jìn)行比較，得到機(jī)前壓力變化趨勢(shì)的方向和快慢，變化趨勢(shì)的函數(shù)，作為提前調(diào)節(jié)容量風(fēng)門開(kāi)度的信號(hào)，抑制機(jī)前壓力PV背離SP值的趨勢(shì)。比如:F(X) =0.3: -2，代表一定時(shí)間內(nèi)，主汽壓力上升的速度是0.3，控制容量風(fēng)門開(kāi)度減2%。
[0034]D.機(jī)前壓力糾偏模塊14:當(dāng)機(jī)前壓力與設(shè)定值呈現(xiàn)一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的偏差時(shí)，根據(jù)這個(gè)偏差量的大小，每隔一個(gè)固定時(shí)間，增減一下進(jìn)入爐膛的容量，使主汽壓力逐漸趨近設(shè)定值。比如:主汽壓力偏差(SP-PV)大于0.1MPa，持續(xù)時(shí)間超過(guò)I分鐘，則每隔30秒，增加容量風(fēng)門開(kāi)度1%，持續(xù)時(shí)間為30秒，直到主汽壓力偏差(SP-PV)在控制死區(qū)范圍內(nèi)。比如:土
0.1MPa內(nèi)，糾偏模塊不起作用。
[0035]E.電負(fù)荷變化趨勢(shì)前饋模塊15:用當(dāng)前電負(fù)荷指令與前一個(gè)時(shí)間段的電負(fù)荷指令進(jìn)行比較，得到電負(fù)荷變化趨勢(shì)的方向和大小，經(jīng)過(guò)F(X)函數(shù)塊處理后，作為提前調(diào)節(jié)容量風(fēng)門開(kāi)度的信號(hào)，消除電負(fù)荷變化燃燒過(guò)程滯后的影響。比如:F(X)=-10:-10，代表電負(fù)荷變化趨勢(shì)為下降10MW，控制容量風(fēng)門開(kāi)度減10%。
[0036]圖3為一次風(fēng)母管壓力自動(dòng)控制邏輯圖，包括:一次風(fēng)母管壓力SP自動(dòng)修正模塊20、負(fù)荷自適應(yīng)修正模塊21、一次風(fēng)母管壓力自動(dòng)PID控制器22、鍋爐主控前饋模塊23。
[0037]具體的控制過(guò)程如下:
一次風(fēng)母管壓力在自動(dòng)模式，一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度根據(jù)一次風(fēng)母管壓力的偏差，通過(guò)PID控制器運(yùn)算后進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)一次風(fēng)母管壓力低于設(shè)定值時(shí)，增大一次風(fēng)導(dǎo)葉開(kāi)度。反之，減小一次風(fēng)導(dǎo)葉開(kāi)度。
[0038]由于一次風(fēng)母管壓力的變化，對(duì)進(jìn)入爐膛的燃料量影響非常大，為減少一次風(fēng)母管壓力自動(dòng)對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的擾動(dòng)，設(shè)置一次風(fēng)母管壓力SP自動(dòng)修正模塊20，使一次風(fēng)母管壓力的設(shè)定值隨時(shí)滿足當(dāng)前工況的需要，具體包括:
A.負(fù)荷設(shè)定一次風(fēng)母管壓力模塊:電負(fù)荷的函數(shù)曲線自動(dòng)設(shè)定當(dāng)前負(fù)荷下一次風(fēng)母管壓力的定值。比如？0)=280:10.5，代表電負(fù)荷為2801胃時(shí)，一次風(fēng)母管壓力的設(shè)定值為10.5KPao
[0039]B.容量風(fēng)門開(kāi)度修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值模塊:容量風(fēng)門平均開(kāi)度的函數(shù)曲線，修正一次風(fēng)母管壓力的設(shè)定值，比如:F(X) =25: -0.3，代表容量風(fēng)門平均開(kāi)度為25%，一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值減-0.3KPa，通過(guò)降低攜帶煤粉的一次風(fēng)壓力，使容量風(fēng)門在鍋爐主控自動(dòng)的作用下逐漸開(kāi)大;F(X)=70:0.2，代表容量風(fēng)門平均開(kāi)度為70%，一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值增加0.2KPa，通過(guò)提高攜帶煤粉的一次風(fēng)壓力，使容量風(fēng)門在鍋爐主控自動(dòng)的作用下逐漸關(guān)小，通過(guò)該模塊使容量風(fēng)門開(kāi)度控制在35%?60%的線性區(qū)域。
[0040]C.主汽壓力偏差(SP-PV)修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值模塊:主汽壓力偏差函數(shù)曲線自動(dòng)修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值，比如:F(X)函數(shù)=0.1:0.1，代表主汽壓力比設(shè)定值低
0.1MPa，需要增加燃料量，因此一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值增加0.1KPa。
[0041 ]為使一次風(fēng)母管壓力自動(dòng)的調(diào)節(jié)與當(dāng)前工況需求一致，設(shè)置負(fù)荷自適應(yīng)修正模塊21:用主汽壓力偏差的F(X)函數(shù)塊，修正一次風(fēng)母管壓力的偏差，具體包括:
A.當(dāng)主汽壓力偏差(SP-PV)為正時(shí)，說(shuō)明進(jìn)入爐膛的容量不能滿足當(dāng)前負(fù)荷的需求，主汽壓力偏差F(X)=0.05:0，代表主汽壓力比設(shè)定值小0.05MPa時(shí)，如果一次風(fēng)母管壓力(SP-PV)偏差為負(fù)(即一次風(fēng)母管壓力大于設(shè)定值，需要減一次風(fēng)機(jī)出力)，該偏差乘以系數(shù)0，實(shí)現(xiàn)閉鎖一次風(fēng)機(jī)減出力的作用；當(dāng)F(X)=0.1:1，代表主汽壓力比設(shè)定值小0.1MPa時(shí)，需要增加燃料，一次風(fēng)母管壓力正偏差乘以系數(shù)I，增加一次風(fēng)機(jī)出力。
[0042]B.當(dāng)主汽壓力偏差(SP-PV)為負(fù)時(shí)，說(shuō)明進(jìn)入爐膛的容量超出當(dāng)前負(fù)荷的需求，主汽壓力偏差F(X)=-0.01:0,代表主汽壓力比設(shè)定值大0.0lPa時(shí)，如果一次風(fēng)母管壓力(SP-PV)為正(即一次風(fēng)母管壓力小于設(shè)定值，需要加一次風(fēng)機(jī)出力)，該偏差乘以系數(shù)0，實(shí)現(xiàn)閉鎖一次風(fēng)機(jī)增加出力的作用；iF(X)=-0.03:1，代表主汽壓力比設(shè)定值大0.03MPa時(shí)，需要減燃料，一次風(fēng)母管壓力負(fù)偏差乘以系數(shù)I，減少一次風(fēng)機(jī)出力。
[0043]電負(fù)荷和燃燒工況發(fā)生變化時(shí)，鍋爐主控調(diào)節(jié)容量風(fēng)門開(kāi)度，容量風(fēng)門開(kāi)度變化會(huì)造成一次風(fēng)母管壓力變化，如果完全依靠一次風(fēng)母管壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)，則存在一定滯后，為使一次風(fēng)母管壓力自動(dòng)快速響應(yīng)負(fù)荷變化的需要，設(shè)置鍋爐主控前饋模塊23，具體包括:
A.鍋爐主控中的電負(fù)荷變化量前饋模塊:用電負(fù)荷函數(shù)曲線直接調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度。比如:F(X)=10:1，代表電負(fù)荷增加1Mff時(shí)，一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度增加1%。
[0044]B.電負(fù)荷變化趨勢(shì)前饋模塊:電負(fù)荷變化速度的函數(shù)曲線直接調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度。比如:F(X)=10:1，代表電負(fù)荷變化速度為10時(shí)，一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度增加1%。
[0045]C.機(jī)前壓力偏差模塊:主汽壓力偏差(SP-PV)的函數(shù)曲線直接調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度。比如:F(X)=0.1:1，代表主汽壓力低于設(shè)定值0.1MPa，需要增加容量，一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度增加1%。
[0046]本發(fā)明普遍適用于全國(guó)火力發(fā)電同類型“雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)”機(jī)組的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)整定方便、靈活，調(diào)節(jié)系統(tǒng)快速、穩(wěn)定，滿足了電網(wǎng)對(duì)運(yùn)行機(jī)組AGC和一次調(diào)頻控制性能考核指標(biāo)的要求。
[0047]本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，該方法用于控制雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)，所述制粉系統(tǒng)根據(jù)汽輪機(jī)前主蒸汽壓力與設(shè)定值的偏差、電負(fù)荷指令變化，分別對(duì)制粉機(jī)容量風(fēng)門、一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)進(jìn)入爐膛的燃料量與負(fù)荷需求的能量平衡;具體包括協(xié)調(diào)方式下的鍋爐主控系統(tǒng)和一次風(fēng)母管壓力控制系統(tǒng)，其中，所述鍋爐主控系統(tǒng)包括鍋爐主控PID控制部分和鍋爐主控前饋部分，所述一次風(fēng)母管壓力控制系統(tǒng)包括一次風(fēng)PID控制、一次風(fēng)前饋控制、設(shè)定值自動(dòng)修正、負(fù)荷自適應(yīng)部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述鍋爐主控系統(tǒng)根據(jù)汽輪機(jī)前主蒸汽壓力與設(shè)定值的偏差，通過(guò)鍋爐主控PID控制器運(yùn)算后，輸出容量風(fēng)門開(kāi)度的控制指令；同時(shí)，引入電負(fù)荷變化量模塊、電負(fù)荷變化趨勢(shì)模塊、機(jī)前壓力偏差變化量模塊、機(jī)前壓力變化趨勢(shì)模塊作為前饋信號(hào)，提前控制容量風(fēng)門開(kāi)度變化。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述一次風(fēng)母管壓力控制系統(tǒng)根據(jù)一次風(fēng)母管壓力與設(shè)定值的偏差，通過(guò)一次風(fēng)PID控制器運(yùn)算后，輸出一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度的控制指令；同時(shí)，引入一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值自動(dòng)修正模塊，使一次風(fēng)母管壓力控制系統(tǒng)中的一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值自動(dòng)設(shè)定為當(dāng)前負(fù)荷需要的設(shè)定值；引入負(fù)荷自適應(yīng)模塊，使一次風(fēng)機(jī)出力根據(jù)當(dāng)前負(fù)荷實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整；引入鍋爐主控前饋模塊，使一次風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制判斷鍋爐主控自動(dòng)的變化情況，實(shí)現(xiàn)與鍋爐主控的協(xié)調(diào)控制。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述鍋爐主控系統(tǒng)具體包括: 主汽壓力PID控制器采用變參數(shù)調(diào)節(jié)，根據(jù)主汽壓力偏差的大小，調(diào)節(jié)所述鍋爐主控PID控制器參數(shù);偏差越大，控制容量風(fēng)門變化越快，快速改變進(jìn)入爐膛的燃料量，起到快速響應(yīng)負(fù)荷需求的作用;偏差越小，控制容量風(fēng)門變化越緩慢，起到精確調(diào)節(jié)燃料量的作用。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于， 所述引入前饋信號(hào)來(lái)補(bǔ)償能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的動(dòng)態(tài)遲延，加快負(fù)荷的響應(yīng)能力，具體包括: 電負(fù)荷變化量前饋模塊:根據(jù)電負(fù)荷變化量，直接改變?nèi)萘匡L(fēng)門開(kāi)度，控制進(jìn)入爐膛的燃料量； 電負(fù)荷變化趨勢(shì)前饋模塊:監(jiān)控電負(fù)荷變化的趨勢(shì)，根據(jù)變化趨勢(shì)的方向和快慢，提前調(diào)整容量風(fēng)門開(kāi)度，消除電負(fù)荷變化燃燒過(guò)程滯后的影響； 機(jī)前壓力偏差模塊:機(jī)前壓力偏差代表當(dāng)前燃料量與電負(fù)荷需求的能量偏差，根據(jù)偏差的大小直接調(diào)節(jié)容量風(fēng)門開(kāi)度； 機(jī)前壓力變化趨勢(shì)模塊:監(jiān)控機(jī)前壓力變化的趨勢(shì)，根據(jù)變化趨勢(shì)的方向和快慢，提前調(diào)整容量風(fēng)門開(kāi)度，改變進(jìn)入爐膛的燃料量，抑制當(dāng)前機(jī)前壓力實(shí)際值背離設(shè)定值的趨勢(shì)； 機(jī)前壓力糾偏模塊:根據(jù)機(jī)前壓力偏差的大小，定時(shí)增減燃料量，使主汽壓力逐漸趨近設(shè)定值。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述一次風(fēng)母管壓力控制系統(tǒng)的控制過(guò)程具體包括: 所述一次風(fēng)母管壓力PID控制部分:根據(jù)一次風(fēng)母管壓力偏差的大小，調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度，控制一次風(fēng)母管壓力在設(shè)定值范圍； 所述一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值自動(dòng)修正模塊包括:監(jiān)控當(dāng)前負(fù)荷需求、容量風(fēng)門開(kāi)度、主汽壓力偏差，自動(dòng)修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值，使設(shè)定值自動(dòng)匹配當(dāng)前系統(tǒng)工況。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值自動(dòng)修正模塊包括具體為: 負(fù)荷設(shè)定一次風(fēng)母管壓力模塊:用電負(fù)荷的函數(shù)曲線自動(dòng)設(shè)定當(dāng)前負(fù)荷下的一次風(fēng)母管壓力定值； 容量風(fēng)門開(kāi)度修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值模塊:用容量風(fēng)門平均開(kāi)度函數(shù)增減一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值，避免容量風(fēng)門的控制進(jìn)入非線性區(qū)，提高控制調(diào)整的精度； 主汽壓力偏差修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值模塊:主汽壓力偏差反映當(dāng)前負(fù)荷與燃料量需求的偏差，通過(guò)監(jiān)控主汽壓力偏差函數(shù)自動(dòng)修正一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值； 負(fù)荷自適應(yīng)模塊:用主汽壓力偏差修正一次風(fēng)母管壓力偏差，使一次風(fēng)壓力自動(dòng)的調(diào)節(jié)與當(dāng)前工況保持一致，避免出現(xiàn)反向調(diào)節(jié)的現(xiàn)象； 當(dāng)主汽壓力偏差為正時(shí)，說(shuō)明進(jìn)入爐膛的燃料不能滿足當(dāng)前負(fù)荷的需要，閉鎖一次風(fēng)機(jī)減出力，同時(shí)根據(jù)當(dāng)主汽壓力偏差函數(shù)的大小，增加一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度； 當(dāng)主汽壓力偏差為負(fù)時(shí)，說(shuō)明進(jìn)入爐膛的燃料超出當(dāng)前負(fù)荷的需求，閉鎖一次風(fēng)機(jī)加出力，同時(shí)根據(jù)當(dāng)主汽壓力偏差函數(shù)的大小，控制一次風(fēng)機(jī)減出力。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述鍋爐主控前饋模塊具體包括: 電負(fù)荷變化量前饋模塊:根據(jù)電負(fù)荷變化量，直接改變?nèi)萘匡L(fēng)門開(kāi)度，控制進(jìn)入爐膛的燃料量； 電負(fù)荷變化趨勢(shì)前饋模塊:監(jiān)控電負(fù)荷變化的趨勢(shì)，根據(jù)變化趨勢(shì)的方向和快慢，提前調(diào)整容量風(fēng)門開(kāi)度，消除電負(fù)荷變化燃燒過(guò)程滯后的影響； 機(jī)前壓力偏差模塊:機(jī)前壓力偏差代表當(dāng)前燃料量與電負(fù)荷需求的能量偏差，根據(jù)偏差的大小直接調(diào)節(jié)容量風(fēng)門開(kāi)度。
【文檔編號(hào)】G05B11/42GK106019929SQ201610467646
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】陸軍
【申請(qǐng)人】南京化學(xué)工業(yè)園熱電有限公司