一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置，包括多個模擬量發(fā)生器、模擬量切換器與PID控制器，第一模擬量發(fā)生器分別通過第一函數(shù)發(fā)生器、第二函數(shù)發(fā)生器連接第一模擬量切換器的Z1端和第二模擬量切換器的Z1端，第一模擬量切換器和第二模擬量切換器的輸出端分別連接PID控制器的比例端和積分端；第二模擬量發(fā)生器連接第一模擬量切換器的Z2端，所述第三模擬量發(fā)生器連接第二模擬量切換器的Z2端。本實用新型能根據(jù)機組入爐煤發(fā)熱量的多少自動調(diào)整鍋爐控制器中的比例和積分參數(shù)，實現(xiàn)機組主汽壓力控制的快速準(zhǔn)確響應(yīng)，一方面保證機組整體的協(xié)調(diào)穩(wěn)定運行，另一方面確保煤量不至于過多或不足影響鍋爐效率。
【專利說明】
-種基于發(fā)熱量的鍋妒控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及火電機組鍋爐控制領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參 數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著新能源并網(wǎng)、負(fù)荷增長和電網(wǎng)規(guī)模的不斷增大，在特高壓電網(wǎng)和大區(qū)電網(wǎng)互 聯(lián)的新形勢下，各級電網(wǎng)聯(lián)系日漸緊密，電網(wǎng)和機組之間協(xié)調(diào)配合的要求也越來越高?；痣?機組作為調(diào)峰調(diào)頻的主要手段，對負(fù)荷的控制要求日益提高。如發(fā)電機組一次調(diào)頻功能主 要是通過調(diào)節(jié)DEH系統(tǒng)的進(jìn)汽調(diào)節(jié)口，利用鍋爐蓄熱，在電網(wǎng)出現(xiàn)異常的情況下，快速響應(yīng) 電網(wǎng)的要求，穩(wěn)定電網(wǎng)頻率；自動發(fā)電控制AGC按照電網(wǎng)負(fù)荷要求變化負(fù)荷控制目標(biāo)，W彌 補電網(wǎng)負(fù)荷差距，維持電網(wǎng)的安全。電網(wǎng)容量越來越大，對電能的品質(zhì)也要求越來越高，為 了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，各大型火電機組都要求投入AGC功能，要求AGC控制機組的負(fù)荷范 圍大(一般要求50%--100%額定負(fù)荷），并且要求機組具備快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的響應(yīng)負(fù)荷變 化需求。隨著我國電力工業(yè)裝機容量的增加和用電側(cè)負(fù)荷峰谷差的增大，大型火電機組經(jīng) 常處于寬負(fù)荷區(qū)間運行，范圍一般在50%~100%額定負(fù)荷。
[0003] 煤的發(fā)熱量是煤質(zhì)分析的重要指標(biāo)之一，發(fā)熱量越高，轉(zhuǎn)換的熱能力就越多，經(jīng)濟(jì) 價值越大。煤的發(fā)熱量同鍋爐的理論空氣量、理論干煙氣量和濕煙氣量，W及理論燃燒溫度 有關(guān)。因此，煤的發(fā)熱量是設(shè)計鍋爐時的一個重要數(shù)據(jù)。
[0004] 機組在投入AGC時，一般而言協(xié)調(diào)控制方式為汽輪機側(cè)進(jìn)行負(fù)荷控制，為單回路系 統(tǒng)，比較簡單;鍋爐側(cè)控制壓力，設(shè)及因素較多，為保證壓力、溫度等參數(shù)合適，需對風(fēng)、煤、 水進(jìn)行協(xié)調(diào)動作。W常規(guī)亞臨界汽包爐為例，其通過鍋爐主控輸出的變化，帶動風(fēng)、煤W合 適的配比共同動作，從而保證主蒸汽壓力的穩(wěn)定，常規(guī)亞臨界汽包鍋爐控制裝置如圖1所 示。即通過信號采集器將主汽壓力測量值和主汽壓力設(shè)定值分別送至鍋爐控制器的PV和SP 端，通過PI(比例-積分)控制實現(xiàn)壓力測量值快速、準(zhǔn)確的跟隨壓力設(shè)定值變化，其中，比例 K和積分Ti 一般為根據(jù)試驗時變化量關(guān)系設(shè)定為一固定值，保持不變。
[0005] 運種控制系統(tǒng)在機組煤質(zhì)穩(wěn)定時，壓力等主要參數(shù)控制效果較好，能夠確保AGC等 考核達(dá)到調(diào)度要求，但在發(fā)熱量發(fā)生變化，尤其變化較大時，壓力等主要參數(shù)波動較大，影 響負(fù)荷的響應(yīng)速度和控制精度，從而導(dǎo)致AGC考核品質(zhì)不達(dá)標(biāo)。主要原因在于傳統(tǒng)的火電機 組鍋爐控制中設(shè)置的邏輯參數(shù)為固定不變的，但由于煤種和煤質(zhì)的變化，也就是發(fā)熱量的 變化，造成變負(fù)荷工況下機組的能耗特性和控制特性發(fā)生了顯著變化，入爐煤量的過多或 不足造成壓力波動劇烈，影響到機組整體的協(xié)調(diào)運行。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型為了解決上述問題，提出了一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整 裝置，本實用新型裝置能根據(jù)機組入爐煤發(fā)熱量的多少自動調(diào)整鍋爐控制器中的比例和積 分參數(shù)，實現(xiàn)機組主汽壓力控制的快速準(zhǔn)確響應(yīng)，進(jìn)而保證機組整體的協(xié)調(diào)穩(wěn)定運行。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置，包括多個模擬量發(fā)生器、模擬量 切換器與PID控制器，其中，模擬量發(fā)生器包括第一模擬量發(fā)生器、第二模擬量發(fā)生器和第 Ξ模擬量發(fā)生器，所述第一模擬量發(fā)生器分別通過第一函數(shù)發(fā)生器、第二函數(shù)發(fā)生器連接 第一模擬量切換器的Z1端和第二模擬量切換器的Z1端，第一模擬量切換器和第二模擬量切 換器的輸出端分別連接PID控制器的比例端和積分端；
[0009] 所述第二模擬量發(fā)生器連接第一模擬量切換器的Z2端，所述第Ξ模擬量發(fā)生器連 接第二模擬量切換器的Z2端。
[0010] 所述第一模擬量發(fā)生器輸出的模擬量為機組入爐煤發(fā)熱量。
[0011] 所述第二模擬量發(fā)生器輸出的模擬量為原鍋爐控制器PW比例值。
[0012] 所述第Ξ模擬量發(fā)生器輸出的模擬量為原鍋爐控制器PID積分值。
[001引所述PID控制器的PV、SP端分別連接有一個信號采集器，與SP端連接的信號采集器 采集主汽壓力測量值，與PV端連接的信號采集器采集主汽壓力設(shè)定值。
[0014] 所述第一模擬量切換器和第二模擬量切換器的S端均連接有手動輸入器。
[0015] 進(jìn)一步的，當(dāng)切換至參數(shù)動態(tài)調(diào)整模式時，所述手動輸入器的開關(guān)量為1，此時，第 一模擬量切換器和第二模擬量切換器的置位端為1，其輸出均為Z1端的輸入值。
[0016] 當(dāng)切換至參數(shù)動態(tài)調(diào)整模式時，PID控制器的比例端輸入值為入爐煤發(fā)熱量經(jīng)第 一函數(shù)發(fā)生器轉(zhuǎn)換后生成的值，積分端的輸入值為入爐煤發(fā)熱量經(jīng)第二函數(shù)發(fā)生器轉(zhuǎn)換后 生成的值。
[0017] 本實用新型的工作原理為:機組入爐煤發(fā)熱量越高，鍋爐PID控制器的比例值K和 積分值Ti越小;反之，機組入爐煤發(fā)熱量越低，鍋爐PID控制器的比例值K和積分值Ti越大。
[0018] 本實用新型的有益效果為：
[0019] (1)能夠根據(jù)機組入爐煤發(fā)熱量的多少自動調(diào)整鍋爐控制器中的比例和積分參 數(shù)，實現(xiàn)機組主汽壓力控制的快速準(zhǔn)確響應(yīng)，一方面保證機組整體的協(xié)調(diào)穩(wěn)定運行，另一 方面確保煤量不至于過多或不足影響鍋爐效率；
[0020] (2)并網(wǎng)機組的主汽壓力品質(zhì)直接影響到機組負(fù)荷控制的品質(zhì)，進(jìn)而影響到機組 對電網(wǎng)頻率需求的響應(yīng)速度和精度，通過本實用新型能夠動態(tài)調(diào)整鍋爐控制器參數(shù)，有效 確保機組主汽壓力可控，確保壓力調(diào)節(jié)品質(zhì)，保證機組負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，進(jìn)而確保電網(wǎng)頻率的 穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為常規(guī)的火電機組鍋爐控制系統(tǒng)示意圖；
[0022] 圖2為本實用新型基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置示意圖。
【具體實施方式】：
[0023] 下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0024] 如圖2所示，一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置，包括:信號采集器S、 模擬量發(fā)生器A、函數(shù)發(fā)生器F(x)、模擬量切換器AXSEL、手動輸入器D/MA和鍋爐控制器PID;
[0025] 模擬量發(fā)生器A1經(jīng)函數(shù)發(fā)生器Fl(x)、F2(x)轉(zhuǎn)換后，分別送至模擬量切換器 AXSELl和模擬量切換器AXSEL2的Z1端，然后分別送至鍋爐控制器PID的比例端Κ和積分端 Tio
[00%]模擬量發(fā)生器A1的值具體為:機組入爐煤發(fā)熱量。
[0027] 模擬量發(fā)生器A2的值具體為:原鍋爐控制器pm比例值K。
[0028] 模擬量發(fā)生器A3的值具體為:原鍋爐控制器PID積分值Ti。
[0029] 模擬量發(fā)生器A2、A3分別連接模擬量切換器AXSEL1和模擬量切換器AXSEL2的Z2 玉山 乂而。
[0030] 鍋爐控制器PID的PV、SP端分別接收兩個信號采集器S的采集值。
[0031] 手動輸入器D/MA分別接至模擬量切換器AXSEL1和模擬量切換器AXSEL2的置位端， 當(dāng)切換至參數(shù)動態(tài)調(diào)整模式時，手動置開關(guān)量"Γ，此時，模擬量切換器AXSEL1和模擬量切 換器AXSEL2的置位端為"Γ，其輸出均為Z1端輸入值。此時，鍋爐控制器PID的比例端K輸入 值為入爐煤發(fā)熱量經(jīng)函數(shù)發(fā)生器Fl(x)轉(zhuǎn)換后生成的值，積分端Ti輸入值為入爐煤發(fā)熱量 經(jīng)函數(shù)發(fā)生器F2(x)轉(zhuǎn)換后生成的值。
[0032] 本實用新型的工作原理:機組入爐煤發(fā)熱量越高，鍋爐控制器PID的比例值K和積 分值Ti越小;反之，機組入爐煤發(fā)熱量越低，鍋爐控制器PID的比例值K和積分值Ti越大。
[0033] 具體示例1:
[0034] W常規(guī)300MW亞臨界機組為例，鍋爐為單爐膛平衡通風(fēng)、一次中間再熱、自然循環(huán) 單汽包鍋爐，最大連續(xù)蒸發(fā)量l〇25t/h，設(shè)計煤種發(fā)熱量為4500大卡。
[0035] 首先進(jìn)行函數(shù)發(fā)生器、F2(x)的折算系數(shù)計算，鍋爐主控PID原比例參數(shù)K為2.4,積 分時間Ti為260s，統(tǒng)計該機組入爐煤發(fā)熱量范圍在3500-6000大卡之間，因此，函數(shù)Fl(x)表 達(dá)式可設(shè)置為
[0036]
[0037] 機組未采用鍋爐主控PID參數(shù)動態(tài)調(diào)整模式時，手動輸入器D/MA的輸出為開關(guān)量 %"，模擬量切換器AXSEL1和模擬量切換器AXSEL2的置位端為％"，其輸出均為Z2端輸入值， 即此時鍋爐控制器PW比例參數(shù)K和為積分時間Ti保持原有數(shù)值，分別為2.4和260。
[0038] 機組采用鍋爐主控PID參數(shù)動態(tài)調(diào)整模式時，運行控制人員通過手動輸入器D/MA 手動置開關(guān)量"Γ，模擬量切換器AXSEL1和模擬量切換器AXSEL2的置位端為"Γ，其輸出均 為Z1端輸入值;若此時，機組入爐煤發(fā)熱量為5000大卡，則運行人員在模擬量發(fā)生器A1置入 數(shù)值5000,鍋爐控制器PID的比例端K輸入值為入爐煤發(fā)熱量經(jīng)函數(shù)發(fā)生器Fl(x)轉(zhuǎn)換后生 成的值2.25,積分端Ti輸入值為入爐煤發(fā)熱量經(jīng)函數(shù)發(fā)生器F2(x)轉(zhuǎn)換后生成的值240。即 在機組入爐煤發(fā)熱量升高時，比例和積分作用都變?nèi)酰瑆避免入爐煤量過大造成壓力控制 品質(zhì)變差。
[0039]上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本實用新 型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng) 域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護(hù)范 圍W內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置，其特征是:包括多個模擬量發(fā)生器、 模擬量切換器與PID控制器，其中，模擬量發(fā)生器包括第一模擬量發(fā)生器、第二模擬量發(fā)生 器和第三模擬量發(fā)生器，所述第一模擬量發(fā)生器分別通過第一函數(shù)發(fā)生器、第二函數(shù)發(fā)生 器連接第一模擬量切換器的Z1端和第二模擬量切換器的Z1端，第一模擬量切換器和第二模 擬量切換器的輸出端分別連接PID控制器的比例端和積分端； 所述第二模擬量發(fā)生器連接第一模擬量切換器的Z2端，所述第三模擬量發(fā)生器連接第 二模擬量切換器的Z2端。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置，其特征是:所述 第一模擬量發(fā)生器輸出的模擬量為機組入爐煤發(fā)熱量。3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置，其特征是:所述 第二模擬量發(fā)生器輸出的模擬量為原鍋爐控制器PID比例值。4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置，其特征是:所述 第三模擬量發(fā)生器輸出的模擬量為原鍋爐控制器PID積分值。5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置，其特征是:所述 PID控制器的PV、SP端分別連接有一個信號采集器，與SP端連接的信號采集器采集主汽壓力 測量值，與PV端連接的信號采集器采集主汽壓力設(shè)定值。6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置，其特征是:所述 第一模擬量切換器和第二模擬量切換器的S端均連接有手動輸入器。7. 如權(quán)利要求6所述的一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置，其特征是：當(dāng)切 換至參數(shù)動態(tài)調(diào)整模式時，所述手動輸入器的開關(guān)量為1，此時，第一模擬量切換器和第二 模擬量切換器的置位端為1，其輸出均為Z1端的輸入值。8. 如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)熱量的鍋爐控制參數(shù)動態(tài)調(diào)整裝置，其特征是：當(dāng)切 換至參數(shù)動態(tài)調(diào)整模式時，PID控制器的比例端輸入值為入爐煤發(fā)熱量經(jīng)第一函數(shù)發(fā)生器 轉(zhuǎn)換后生成的值，積分端的輸入值為入爐煤發(fā)熱量經(jīng)第二函數(shù)發(fā)生器轉(zhuǎn)換后生成的值。
【文檔編號】G05B11/42GK205450588SQ201620108224
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月3日
【發(fā)明人】李軍, 畢貞福, 郎澄宇, 姚常青, 王蒙
【申請人】國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司