CN102840598A - 一种火电厂锅炉的燃料控制方法 - Google Patents

一种火电厂锅炉的燃料控制方法 Download PDF

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叶向前
张曦
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Abstract

一种火电厂锅炉的燃料控制方法：将对过程起决定性影响的变量的偏差和它的变化率采用基于对象特性的函数f(x)转化为对应变量的模糊隶属度，隶属度经过运算后用反函数转化为所需要的工程修正系数；根据锅炉的动态响应主要参数(如主蒸汽压力、中间点温度等)进行模糊运算，并将模糊运算结果对采用基于锅炉特性控制燃料前馈信号进行模糊动态修正，达到抵消锅炉特性的变化和燃料热值变化引起的锅炉负荷扰动，尤其机组在变负荷过程中能使燃料控制的准确性提高改善机组变负荷动态性能。本发明提供的适应火电厂燃料和锅炉特性变化的燃料控制方法及系统，可提高火电厂锅炉的主要参数的稳定性达到提高火电厂安全性和经济性目的。

Description

一种火电厂锅炉的燃料控制方法
技术领域
本发明涉及一种火力发电厂锅炉的燃料控制方法,尤其是涉及一种在分散控制系统上（DCS）实现的基于模糊校正的适应火电厂燃料和锅炉特性变化的火力发电厂锅炉的燃料控制方法。
背景技术
目前火力发电厂锅炉燃煤控制主要采用基于锅炉特性的前馈控制加上PID校正的控制策略。锅炉燃料前馈信号由静态部分加动态部分组成。静态部分由锅炉的特性决定在锅炉稳定状态下负荷和燃料的对应关系,动态部分用于弥补在变工况下锅炉工质和锅炉本体的蓄热变化需要的燃料。如果锅炉特性和燃料的特性不发生变化，整定好的燃料前馈信号比较准确且控制效果良好，目前在电厂广泛应用。
但目前随着燃料成本的增加为降低生产成本电厂普遍采用2种或以上的煤种混烧来降低发电成本，且燃烧煤种不固定，所以煤的发热量及燃料特性变化较大；还有，随着主、附设备老化、受热面污染等原因锅炉的特性也会逐渐发生变化。由于燃料热值的多变和锅炉特性的变化导致原广泛采用的控制策略效果变差，尤其机组在变负荷过程中有时会导致机组的负荷、压力和温度发生较大的波动而影响机组的安全、经济运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种能适应火电厂燃料和锅炉特性变化的火力发电厂锅炉的燃料控制方法，使得机组在变负荷过程中机组的负荷、压力和温度波动较小，提高机组的安全性、经济性。
解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
参见图1和图2，一种适应火电厂燃料和锅炉特性变化的燃料控制方法，包括以下步骤：
S1将对锅炉运行过程起重要影响的信号的偏差e经规则f1（1-1）转化为数值在0-2范围内的第一模糊隶属度；
S2将对锅炉运行过程起重要影响的信号的偏差变化率
Figure BDA00002032144900011
经过规则f2（1-2）转化为数值在0-2范围内的第二模糊隶属度；
S3将步骤S1和步骤S2所得的第一、第二模糊隶属度经过乘积规则（1-3）乘积；
S4将步骤S3所得乘积再经过规则f3（1-4）转化为数值在0-2范围内的一个变量修正系数；
S5将步骤S4所得的变量修正系数与原有的前馈信号相乘得出适应锅炉特性变化和燃料变化的前馈信号。
所述的步骤S1中对过程影响起重要影响的信号包括主蒸汽压力、中间点温度、机组负荷等参数。
所述的规则f1和f2为根据对象特性做实验得出的以变量偏差或变量偏差变化率为横坐标、纵坐标数值范围在0-2内的折线图，f3为实验得出的根据步骤S3得出的隶属度乘积为横坐标、纵坐标数值范围在0-2内的修正系数。
图3为目前火电厂锅炉燃煤控制的前馈回路，锅炉模型确定后锅炉的燃料前馈也就确定，当锅炉的燃料和锅炉特性发生变化时燃料前馈不会发生变化进行动态修正所以锅炉的主要过程如主蒸汽温度、主蒸汽压力等锅炉重要参数就会发生较大偏差导致机组的负荷响应能力下降、机组的安全性和经济性降低。
有益效果：本发明提供的适应火电厂燃料和锅炉特性变化的燃料控制方法及系统，可提高火电厂锅炉的主要参数的稳定性达到提高火电厂安全性和经济性目的。
附图说明
图1为本发明的能适应火电厂燃料和锅炉特性变化的火力发电厂锅炉的燃料控制方法的模糊控制框图；
图2为图1的模糊控制框图的简化表示图；
图3为目前火电厂锅炉燃煤控制的前馈回路控制框图；
图4为本发明的基于锅炉特性的模糊燃料前馈控制原理框图；
图5为根据对象特性做实验确定得出的规则f1和f2曲线图。
具体实施方式
适应火电厂燃料和锅炉特性变化的燃料控制方法，要得到前馈信号的修正系数，包括以下步骤：
1）将锅炉主蒸汽压力的偏差及其变化率经模糊化算法4-1产生数值在0-2范围内的修正系数，再和负荷燃料静态对应关系4-2相乘。（此步骤即S5）
模糊化算法4-1又包括以下步骤：
S1将锅炉主蒸汽压力偏差e经规则f11-1转化为数值在0-2范围内的第一模糊隶属度；
S2将压力偏差变化率
Figure BDA00002032144900031
经过规则f21-2转化为数值在0-2范围内的第二模糊隶属度；
S3将步骤S1和步骤S2所得的第一、第二模糊隶属度经过乘积规则（1-3）相乘；
S4将步骤S3所得乘积再经过规则f31-4转化为数值在0-2范围内的一个修正系数。
2）增加负荷回路燃料4-6乘于4-5压力模糊修正系数，同样，包括以下步骤：
S1将主蒸汽压力偏差e经规则f11-1转化为0-2的第一模糊隶属度；
S2将主蒸汽压力偏差变化率
Figure BDA00002032144900032
经过规则f21-2转化为数值0-2的第二模糊隶属度；
S3将步骤S1和步骤S2所得的第一、第二模糊隶属度经过乘积规则1-3乘积；
S4将步骤S3所得乘积再经过规则f31-4转化为数值0-2的一个修正系数；
3）负荷减回路燃料4-8乘于4-3压力模糊修正系数，同样如上处理；
4）将1）-3）三项燃料量相加作为燃料前馈信号输出。
步骤S1中对过程影响起重要影响的信号包括主蒸汽压力、中间点温度等变量偏差或它们的变化率，规则f1和f2为如图5所示的折线图,P1……Pn的点坐标根据对象特性做实验确定得出，f3为类似图5的折线运算规则，由于采用f(x)进行模糊运算所以这样模糊运算在DCS容易实现。
f3规则求取方法类似f1和f2只是变量不同。
4-1、4-5、4-8三个模糊化模块根据用处不同转换关系进行相应的整定。对基于锅炉特性的前馈进行修正，取主汽压力偏差和它的变化率通过模糊算法对原有的燃料前馈的三部分进行模糊修正，模糊修正模块通过对压力及其变化率的模糊运算能反应燃料及锅炉特性的变化，通过对模糊化模块系数的修正对原有的4-2、4-5、4-8三个前馈进行模糊修正，因为燃料热值变化或锅炉特性发生变化时压力偏差和变化率通过模糊修正产生一数值在0-2范围的参数修正煤量，使锅炉能快速准确控制煤量。

Claims (3)

1.一种适应火电厂燃料和锅炉特性变化的燃料控制方法，包括以下步骤：
S1将对锅炉运行过程起重要影响的信号的偏差e经规则f1（1-1）转化为数值在0-2范围内的第一模糊隶属度；
S2将对锅炉运行过程起重要影响的信号的偏差变化率
Figure FDA00002032144800011
经过规则f2（1-2）转化为数值在0-2范围内的第二模糊隶属度；
S3将步骤S1和步骤S2所得的第一、第二模糊隶属度经过乘积规则（1-3）乘积；
S4将步骤S3所得乘积再经过规则f3（1-4）转化为数值在0-2范围内的一个变量修正系数；
S5将步骤S4所得的变量修正系数与原有的前馈信号相乘得出适应锅炉特性变化和燃料变化的前馈信号。
2.根据权利要求1所述的适应火电厂燃料和锅炉特性变化的燃料控制方法，其特征是：所述的步骤S1中对过程影响起重要影响的信号包括主蒸汽压力、中间点温度、机组负荷。
3.根据权利要求2所述的适应火电厂燃料和锅炉特性变化的燃料控制方法，其特征是：所述的规则f1和f2为根据对象特性做实验得出的以变量偏差或变量偏差的变化率为横坐标、纵坐标数值范围在0-2内的折线图，f3为实验得出的以权利要求1的步骤S3得出的隶属度乘积为横坐标、纵坐标数值范围在0-2内的修正系数图。
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