CN102042582B - 两炉一机中间再热机组再热器汽温及流量控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种两炉一机中间再热流化床机组再热器汽温及再热汽流量分配的控制系统及控制方法，属于热工控制领域。其特征在于：它主要是两台锅炉四个可调节电动门和二级再热汽构成的热力系统，其最主要的控制核心为PID调节器，其特征是：在精确计算流量控制的设定值和过程值的基础上，利用模糊PID实现两台锅炉再热汽流量自动分配，在流量分配的基础上利用串级PID实现机组再热汽温度自动控制，其目的在于很好地解决了两炉一机中间再热流化床机组的再热汽流量分配与再热汽温度的全自动控制问题。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种两炉一机中间再热流化床机组再热器汽温及再热汽流量分配的控制系统及控制方法，属于热工控制领域。
二、背景技术
近年来，中国电力设备企业在保持明显制造成本优势的同时，技术上也具有与国际知名电力设备制造商抗衡的实力，电力设备企业的出口业务逐渐加速。目前两炉一机中间再热机组是火力发电中较新型机组，机组设计新颖，控制复杂，国内外对此类机组再热汽分配控制研究较少，其它同类型机组在热力系统的设计上也只是每台锅炉单个阀门的一级再热汽系统，再热汽汽温只能由喷水减温来控制。
三、发明内容
1、发明目的：本发明提供一种两炉一机中间再热机组再热器的汽温及流量控制系统及方法，其目的在于解决系统如何控制两个阀门既能满足再热汽流量的分配，又可以调节再热器的出口汽温，及两炉一机所出现的耦合严重，中间再热流化床机组再热器汽温控制及再热汽流量合理分配问题。
2、技术方案：一种两炉一机中间再热机组再热器的汽温及流量控制系统，包括有再热汽冷段和再热汽热段，其特征在于：与再热汽冷段出来的管路分别连接1＃锅炉再热冷段并汽门和2＃锅炉再热冷段并汽门；1＃锅炉再热冷段并汽门通过1＃锅炉再热器旁路电动调节门与1#锅炉二级再热器连接，1#锅炉二级再热器与1#锅炉再热热段并汽门连接；2＃锅炉再热冷段并汽门通过2＃锅炉再热器旁路电动调节门与2#锅炉二级再热器连接，2#锅炉二级再热器与2#锅炉再热热段并汽门连接；在1＃锅炉再热器旁路电动调节门的两端并联一条支路，该支路由一个1#锅炉再热器主路电动调节门和1#锅炉一级再热器组成；在2＃锅炉再热器旁路电动调节门的两端并联一条支路，该支路由一个2#锅炉再热器主路电动调节门和2#锅炉一级再热器组成；1#锅炉再热热段并汽门和2#锅炉再热热段并汽门与再热汽热段连接；1#锅炉再热器主路电动调节门、1＃锅炉再热器旁路电动调节门、2#锅炉再热器主路电动调节门和2＃锅炉再热器旁路电动调节门分别受PID调节器连接控制。
一种如上所述两炉一机中间再热机组再热器汽温及流量控制系统的控制方法，其特征在于：1＃锅炉再热器旁路电动调节门和2＃锅炉再热器旁路电动调节门分别控制1＃锅炉和2＃锅炉的再热汽温度，1#锅炉再热器主路电动调节门和2#锅炉再热器主路电动调节门分别控制1＃锅炉和2＃锅炉的再热汽流量分配；流量控制设定值与过程值的计算，用PID调节器采用同方向控制两再热汽旁路和主路电动门实现两台锅炉再热汽流量分配，用串级PID调节器反方向控制再热汽旁路和主路电动门实现机组再热汽温度控制。
3、优点及效果：通过本发明的实施，可以根据本锅炉负荷和负荷变化速率来分配再热汽流量，保证了流量不变的情况下来控制本锅炉的再热汽温度，实现了解耦，在机组负荷不同且变动较大时可以快速平稳的控制，完全实现了两炉一机再热汽流量分配与温度的全自动控制，满足机组设计要求。实现解耦，鲁棒性好。
四、附图说明
图1 为本发明主要结构示意图；
图2为本发明的控制原理图；
图3为本发明两炉一机再热汽模糊PID控制原理图。
图中：标注1－1#锅炉再热冷段并汽门； 2－1#锅炉再热热段并汽门 ；3－2#锅炉再热冷段并汽门；4－2#锅炉再热热段并汽门； 5－1#锅炉再热器主路电动调节门； 6－1#锅炉再热器旁路电动调节门；7－2#锅炉再热器主路电动调节门； 8－2#锅炉再热器旁路电动调节门；9－1#锅炉一级再热器；10－1#锅炉二级再热器；11－2#锅炉一级再热器；12－2#锅炉二级再热器；13－再热汽冷段；14－再热汽热段。
具体实施方式:
本发明两炉一机中间再热母管制发电机组热力系统设计为两炉一机中间再热母管制机组，如图1所示，与再热汽冷段出来的管路分别连接1＃锅炉再热冷段并汽门和2＃锅炉再热冷段并汽门；1＃锅炉再热冷段并汽门通过1＃锅炉再热器旁路电动调节门与1#锅炉二级再热器连接，1#锅炉二级再热器与1#锅炉再热热段并汽门连接；2＃锅炉再热冷段并汽门通过2＃锅炉再热器旁路电动调节门与2#锅炉二级再热器连接，2#锅炉二级再热器与2#锅炉再热热段并汽门连接；在1＃锅炉再热器旁路电动调节门的两端并联一条支路，该支路由一个1#锅炉再热器主路电动调节门和1#锅炉一级再热器组成；在2＃锅炉再热器旁路电动调节门的两端并联一条支路，该支路由一个2#锅炉再热器主路电动调节门和2#锅炉一级再热器组成；1#锅炉再热热段并汽门和2#锅炉再热热段并汽门与再热汽热段连接；1#锅炉再热器主路电动调节门、1＃锅炉再热器旁路电动调节门、2#锅炉再热器主路电动调节门和2＃锅炉再热器旁路电动调节门分别受PID调节器连接控制。
汽水系统均为母管制设计，包括给水系统、主蒸汽系统，冷段再热蒸汽系统、热段再热蒸汽系统。
图1，汽轮机抽汽到冷段再热汽系统分别经两个并汽电动门（图中1和3）后回到锅炉各自的再热汽系统，锅炉为二级再热汽系统，对单台锅炉来讲，设有一个主路电动调节门（图中5、7）和一个旁路电动调节门（图中6、8），如何控制5、6、7、8四个电动调节门，即可实现本锅炉的再热汽与本锅炉的的负荷相匹配，又可调节进入本锅炉一二级再热汽系统的流量与本锅炉符合相匹配，然后再热汽经各自两个再热器热段并汽门后汇合进入汽轮机中压缸做功。
对单台锅炉来说，如何控制两个阀门既能满足再热汽流量的分配，又可以调节再热器的出口汽温，是锅炉控制关键和难点。所以必须四个阀门综合考虑，研究新的控制方法以满足机组自动控制的要求。
两炉一机中间再热母管制机组的再热汽分配控制要求实现机组全自动控制。流量控制设定值与过程值的计算，用模糊PID同方向控制两再热汽旁路和主路电动门实现两台锅炉再热汽流量分配，用串级PID 反方向控制再热汽旁路和主路电动门实现实现机组再热汽温度控制，是全新的控制理念及方法。
如图2，分配再热汽流量，采用同时控制主路阀和旁路阀，即主路和旁路两个阀门同时同方向动作来控制再热汽流量分配，例如， 1#锅炉再热汽流量多，相对应的2#锅炉再热汽流量就相对较少，此时，1#锅炉的主路和旁路两个阀门同时关小，同时，2#锅炉也会将本锅炉的主路和旁路阀开大，最后再热汽流量达到新的动态平衡。
图3为本发明两炉一机再热汽模糊PID控制原理图。下面通过公式进一步解释再热汽模糊PID控制原理：
再热汽流量分配PID设定值的形成(1#锅炉)：
SP=D1/(D1+D2)
PV=D2/(D1+D2)
上式中：
SP：1#锅炉再热汽比例分配设定值
PV：1#锅炉再热汽比例分配过程值
D1：1#锅炉主蒸汽流量
D2：2#锅炉主蒸汽流量
若按上面算法分配再热汽流量，PID调节器可以快速响应抽汽或者机组负荷的大扰动影响，完成新的动态平衡。其它中间再热机组有用设计主蒸汽所对应的再热蒸汽来分配再热汽流量，但是考虑到汽轮机抽汽，及机组负荷瞬间的变化，主蒸汽与再热蒸汽会偏离设计值很多，无法满足机组再热汽分配的要求。
影响再热蒸汽流量分配主要参数就是主蒸汽流量与主蒸汽流量的变化率，所以设计了如图3的模糊自整定PID调节器，如图3：D为主蒸汽流量分两个算法，一个直接进入模糊推理算法中，另一个经微分作用，进入模糊推理算法中，经模糊推理后改变PID参数，实现自整定PID控制。
两炉间再热汽流量分配会互相影响，即一台锅炉再热汽流量多了，相应的另外一台锅炉流量就会少，采用传统PID调节，两炉间的两个PID会耦合，所以我们引入主蒸汽流量的模糊推理算法，若本台锅炉负荷大，其再热汽流量分配PID相比另外一台锅炉就会动作快速，动作幅度也会大，快速完成机组动态平衡。若一台锅炉发生故障（如RB、RUNDOWN）等，故障锅炉主蒸汽流量会快速变化，引入主蒸汽微分模糊作用后，可快速判断机组的状态，流量分配PID会快速响应，快速达到新的动态平衡。
再热器汽温控制：
对单台锅炉来说，采用两台阀门同时反方向动作来保证流量不变的情况下来分配进入一、二级再热汽的流量来控制再热器出口汽温， 1#锅炉再热汽出口汽温高，则开大旁路阀门一定开度，同时相应的关小主路阀门相同刻度，这样既可保证经流1#锅炉的再热汽流量不变，减少对另外一台锅炉的影响，并可改变进入一、二级再热汽的流量来调节再热汽出口汽温。
再热汽温的控制是串级PID调节器控制，主调节器控制二级再热器出口温度，即再热器出口温度，副调节器控制一级再热器出口温度。
Claims (1)
1.一种两炉一机中间再热机组再热器的汽温及流量控制系统，包括有再热汽冷段(13)和再热汽热段(14)，其特征在于：与再热汽冷段(13)出来的管路分别连接1#锅炉再热冷段并汽门(1)和2#锅炉再热冷段并汽门(3)；1#锅炉再热冷段并汽门(1)通过1#锅炉再热器旁路电动调节门(6)与1#锅炉二级再热器(10)连接，1#锅炉二级再热器(10)与1#锅炉再热热段并汽门(2)连接；2#锅炉再热冷段并汽门(3)通过2#锅炉再热器旁路电动调节门(8)与2#锅炉二级再热器(12)连接，2#锅炉二级再热器(12)与2#锅炉再热热段并汽门(4)连接；在1#锅炉再热器旁路电动调节门(6)的两端并联一条支路，该支路由一个1#锅炉再热器主路电动调节门(5)和1#锅炉一级再热器(9)组成；在2#锅炉再热器旁路电动调节门(8)的两端并联一条支路，该支路由一个2#锅炉再热器主路电动调节门(7)和2#锅炉一级再热器(11)组成；1#锅炉再热热段并汽门(2)和2#锅炉再热热段并汽门(4)与再热汽热段(14)连接；1#锅炉再热器主路电动调节门(5)、1#锅炉再热器旁路电动调节门(6)、2#锅炉再热器主路电动调节门(7)和2#锅炉再热器旁路电动调节门(8)分别受PID调节器连接控制。
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