CN102323798A

CN102323798A - 一种火电机组煤层负荷自动控制系统

Info

Publication number: CN102323798A
Application number: CN201110125759A
Authority: CN
Inventors: 戈黎红; 章伟杰; 杨景祺; 肖伯乐; 俞美
Original assignee: Shanghai Power Equipment Research Institute Co Ltd
Current assignee: Shanghai Power Equipment Research Institute Co Ltd
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2031-05-16
Also published as: CN102323798B

Abstract

本发明提供了一种火电机组煤层负荷自动控制系统，包括六层煤层、处理模块、启动煤层次序模块及停运煤层次序模块，其特征在于：在升负荷过程中，处理模块根据五个负荷段依次将煤层投运，在降负荷过程中，处理模块通过三个负荷段，依次将煤层停运。该系统可以大大增加协调控制的自动化控制水平，加快升降负荷的速度，减少人为误操作，提高安全性，并且为实现机组级的自动控制奠定基础。

Description

一种火电机组煤层负荷自动控制系统

技术领域

本发明涉及一种火电机组集散控制技术，尤其涉及一种机组煤层负荷自动控制系统。

背景技术

对于燃煤火电机组，集散控制（DCS）中包括给煤机、磨煤机控制的煤层控制在炉膛安全控制系统（FSSS）中实现。目前国内DCS设计中考虑了煤层顺序控制，即由程序自动完成单层煤层的启停控制，但由于设备可靠性、设计完善性等因素影响，实际很少有用户经常使用。至于煤层负荷自动控制，即根据负荷指令情况自动投退煤层的功能，国内在这之前没有实用的实例。具体如下:

1.单层煤层顺控问题

单层煤层顺控包括：磨煤机系统密封风建立、通过一次风冷风门建立磨煤机启动风量、启动磨煤机、开启一次风热风门暖磨、启动给煤机系统、该层给煤量控制投自动。中间难点是顺序控制与模拟量控制的配合。磨煤机启动时，考虑到冷风控制磨煤机风量、热风控制磨煤机出口温度，但当煤层投运后，考虑安全、效率等因素，由热风控制磨煤机风量、冷风控制磨煤机出口温度比较好。所以在模拟量控制中需考虑冷、热风控制对象的切换和相互之间的耦合因素。另外给煤量控制投自动的过程对总煤量的燃料控制不能产生扰动。以往控制中，因为不考虑自动投切煤层控制，所以在启磨、停磨、跳闸磨、及煤层启动时，没有细致地考虑实测煤量和实际吹出磨煤机的煤粉量之间关系，在投切煤层时，对实际燃料控制有影响。

缺点：单层煤层顺控的不完善导致投切煤层运行时间增加，更重要的是会对燃料控制有干扰，这对于需要强调煤水比控制的超临界机组的影响更大。

2.煤层负荷控制

以往的燃料投切过程，往往由操作员根据当前的锅炉状况和负荷指令，手动选择投运、退出煤层。中间的难点一方面是要保证负荷指令与投运煤层数之间匹配，另一方面要尽量减少煤层投运对锅炉控制的干扰影响。

缺点：手动投、退煤层会影响负荷指令的响应速度，而且对系统运行的稳定性也有影响。同时煤层负荷手动控制，也是阻碍机组级的自动控制（APS）实现的关键难点之一。

随着我国高参数、大容量超临界机组的投运，对DCS控制提出越来越高的要求，一方面要求进入DCS控制的设备有所增加，例如电气控制进入DCS。另一方面对自动化控制要求越来越高。对机组级的自动控制（APS）提出了要求。同时超临界直流机组控制的复杂性要求尽可能减少操作员干预，提高DCS自动控制的水平。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤层负荷自动控制系统，该系统不仅能提高机组运行的安全性，而且对节能增效很有益处，同时可以大大减轻操作人员的劳动强度。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了1. 一种火电机组煤层负荷自动控制系统，包括：

六层煤层，满负荷运行需要投运五层煤层，一层为备用煤层；

处理模块：根据升负荷指令或降负荷指令及当前运行煤层情况发出增加一层煤层指令或减少一层煤层指令；

启动煤层次序模块：接受处理模块发出的增加一层煤层或接收自启停控制系统发出的增加煤层运行指令，根据当前设定的煤层启动顺序发出需投用煤层的顺控启动指令；

停运煤层次序模块：接受处理模块发出的减少一层煤层指令或接收自启停控制系统发出的减少煤层的指令，根据当前设定的煤层停运顺序发出相应煤层顺控的停运指令，其特征在于：

在升负荷过程中，处理模块通过四个负荷指令定值——N1、N2、N3、N4将满负荷指令数值分成五个负荷段，其中，N1<N2<N3<N4，当处理模块接收到的升负荷指令数值<N1时，需两层煤层投运，当N1<升负荷指令数值<N2时，将第三层煤层投运，当N2<升负荷指令数值<N3时，将第四层煤层投运，当升负荷指令数值>N3时，将第五层煤层投运，并且当出现以下三种工况中的任一条件时，即对机组指令闭锁加：第一种工况、两层煤层运行时，升负荷指令>N2；第二种工况、三层煤层运行时，升负荷指令>N3；第三种工况、四层煤层运行时，升负荷指令>N4；

在降负荷过程中，处理模块通过三个负荷指令定值——M1、M2、M3将满负荷指令数值被分成三个负荷段，其中，M1<M2<M3，当处理模块接收到的降负荷指令数值<M3时，要求停运一层煤层，剩余四层煤层运行，当降负荷指令数值<M2时，要求再停运一层煤层，剩余三层煤层运行，当降负荷指令数值<M1时，要求再停运一层煤层，剩余二层煤层运行，且当出现以下三种工况中的任一条件时，即对机组指令闭锁减：第一种工况、五层煤层运行时，降负荷指令<M3；第二种工况、四层煤层运行时，降负荷指令<M2；第三种工况、三层煤层运行时，降负荷指令<M1。

本发明提供的一种控制系统，具有如下优点：

1、可以大大增加协调控制的自动化控制水平，加快升降负荷的速度，这对于如今竞价上网的火电机组可以带来明显的经济利益。

2、减少人为误操作，提高安全性。超临界机组对煤和给水流量的控制要求较高，机组升负荷或降负荷过程中不同阶段的操作比较复杂，自动负荷控制可以减少煤层启停过程中对燃料的扰动，提高可靠性。

3、为实现机组级的自动控制奠定基础。机组级自启停控制系统（APS）是目前热工控制研究的热点之一。它是基于DCS其它控制功能基础上的完成机组自动启动和停运的控制系统。煤层自动负荷控制不仅使得机组在启停过程中实现自动，而且保证机组在AGC运行工况下的全自动。

附图说明

图1为本发明系统结构图；

图2为逻辑块A详细逻辑图；

图3为逻辑块B详细逻辑图；

图4为逻辑块C详细逻辑图。

具体实施方式

以下结合实施例来具体说明本发明。

实施例

本发明提供了一种火电机组煤层负荷自动控制系统，该系统具有六层煤层（A/B/C/D/E/F），满负荷运行需要投运五层煤层，一层备用。而且单层煤层顺控具有完善的自动投运和退出功能，不会对DCS的协调控制产生干扰。

目前煤层助燃方式主要有两种：燃油和等离子方式。对于前者，根据锅炉不同的启动状态（冷态、温态、热态、极热态），机组启动经过如下过程：选择燃油运行、升温升压、冲转、带上初负荷、锅炉点燃第一层煤层、进一步升负荷、点燃第二层煤层、进行汽动给水泵与电泵的切换（投运汽动给水泵，停运电泵）、辅汽切换、停运燃油组等操作，之后可由系统协调控制(CCS)完成升负荷工作。对于后者，投运等离子后即需投运第一层煤层，第二层煤层投运同燃油方式。由此看出，在启动过程中，考虑到与其它辅助系统（给水、辅汽等系统）的配合，前二层煤层投运指令考虑由自启停控制系统（APS）来完成，协调控制（CCS）方式下煤层自动控制考虑在两层煤层投运的基础上进行。

停运的过程类似考虑。即协调控制（CCS）方式下煤层自动停运控制考虑前四层煤层的停运，后两层煤层的停运考虑由APS完成。

本发明的原理结构如图1所示。主要分成三部分：第一部分（图中逻辑块A，即为处理模块）根据升负荷指令或降负荷指令、当前运行煤层情况发出增加一层煤层指令或减少一层煤层指令。第二部分（图中逻辑块B，即为启动煤层次序模块）接受第一部分发出的指令或自启停控制系统（APS）等其它系统发出的增加煤层运行的指令，根据当前设定的煤层启动顺序发出需投用煤层的顺控启动指令。第三部分（图中逻辑C，即为停运煤层次序模块）接受第一部分减少一层煤层指令或自启停控制系统（APS）等其它减少煤层的指令，根据当前设定的煤层停运顺序发出相应煤层顺控的停运指令。

处理模块的详细逻辑见图2所示，逻辑上半部分为升负荷过程中煤层的自动判断。满负荷指令数值被N1、N2、N3、N4分成五个负荷段，其中N1<N2<N3<N4。当处理模块接收到的升负荷指令数值<N1时，需两层煤层投运，当N1<升负荷指令数值<N2时，将第三层煤层投运，当N2<升负荷指令数值<N3时，将第四层煤层投运，当升负荷指令数值>N3时，将第五层煤层投运，并且当出现以下三种工况中的任一条件时，即对机组指令闭锁加：第一种工况、两层煤层运行时，升负荷指令>N2；第二种工况、三层煤层运行时，升负荷指令>N3；第三种工况、四层煤层运行时，升负荷指令>N4。

逻辑下半部分为降负荷过程中煤层的自动判断。满负荷指令数值被M1、M2、M3分成三个负荷段，其中M1<M2<M3。机组满负荷时有五层煤层投运。当处理模块接收到的降负荷指令数值<M3时，要求停运一层煤层，剩余四层煤层运行，当降负荷指令数值<M2时，要求再停运一层煤层，剩余三层煤层运行，当降负荷指令数值<M1时，要求再停运一层煤层，剩余二层煤层运行，且当出现以下三种工况中的任一条件时，即对机组指令闭锁减：第一种工况、五层煤层运行时，降负荷指令<M3；第二种工况、四层煤层运行时，降负荷指令<M2；第三种工况、三层煤层运行时，降负荷指令<M1。

在上述系统中，N1、N2、N3、N4可以分别选择180MW、300MW、450MW、560MW，M1、M2、M3可以分别选择150MW、270MW、420MW。在升负荷或降负荷工况下得到能够自动控制煤层的投运和停用，节省时间，提高了效率。

处理逻辑块A按照上述规律根据升负荷指令或者降负荷指令、发出煤层投运指令或者停运指令。

启动煤层次序模块的的详细逻辑如图3所示，该模块接受处理逻辑块A的指令、APS或其它系统发出的增加煤层运行的指令信号，根据指定的煤层启动顺序，依次发出对应煤层的启动顺控指令。该模块主要有两个重点：一是六层煤层的启动顺序。根据机组的运行特性和锅炉启动的状态，六层煤层启动的顺序是不同的。该顺序的确定可以考虑由操作员指定，也可根据机组特性自动设定。由于目前DCS仪表功能的不同，实现自动设定功能的复杂程度差别很大。二是如果要求启动的煤层由于故障，在设定的时间内没有正常投运，逻辑块自动启动下层满足启动条件的煤层，同时系统需及时发出报警，提示操作员进行处理。

逻辑设计时考虑到煤层投运必须具备足够的能量支撑（有相邻油层投运或相邻煤层投运），在当前需启动的煤层满足点火条件时才可发出启动指令。

停运煤层次序模块的详细逻辑如图4所示，该模块接受处理逻辑块A的指令、APS或其它系统发出的减少煤层运行的指令信号，根据指定的煤层停运顺序，依次发出对应煤层的停运顺控指令。中间主要考虑六层煤层的顺序。根据机组的运行特性或不同的工况，六层煤层停运的顺序是不同的。该顺序确定可以考虑由操作员指定，也可根据机组特性自动产生顺序。由于目前DCS仪表功能的不同，实现这个功能的复杂程度差别很大。

Claims

1.一种火电机组煤层负荷自动控制系统，包括：

在降负荷过程中，处理模块通过三个负荷指令定值——M1、M2、M3，将满负荷指令数值被分成三个负荷段，其中，M1<M2<M3，当处理模块接收到的降负荷指令数值<M3时，要求停运一层煤层，剩余四层煤层运行，当降负荷指令数值<M2时，要求再停运一层煤层，剩余三层煤层运行，当降负荷指令数值<M1时，要求再停运一层煤层，剩余二层煤层运行，且当出现以下三种工况中的任一条件时，即对机组指令闭锁减：第一种工况、五层煤层运行时，降负荷指令<M3；第二种工况、四层煤层运行时，降负荷指令<M2；第三种工况、三层煤层运行时，降负荷指令<M1。