CN103216827A - 一种循环流化床锅炉快速稳定负荷控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种循环流化床锅炉快速稳定负荷控制方法。该方法采用根据前一时段吨汽煤耗平均值计算负荷变化时所需要的燃料量增量，根据黄金分割法将燃料量增量按负荷的变化时间长度添加到炉膛内；根据压力的变化，使用专家控制算法或常规PID控制对给煤量做适当的微调。本发明采用的方法解决了在已知负荷变化时，燃料的变化量不能准确添加和按照多大速率添加的问题，以及由于不能很好的控制给煤量引起的蒸汽压力波动大，蒸汽品质变差，锅炉运行不稳定问题。
Description
技术领域
本发明涉及循环流化床锅炉控制系统，尤其涉及一种循环流化床锅炉快速稳定负荷控制方法。
背景技术
循环流化床锅炉是电力生产中常用的设备，锅炉负荷的控制将对发电设备产生很大的影响，针对锅炉在点火、灭火、多台锅炉间的倒负荷、定额定点入网电量等大幅度升降负荷的过程，对锅炉负荷升降的速度以及稳定性都提出了一定的要求。
现有技术主要通过人工手动根据蒸汽压力操作给煤量，或者仅根据蒸汽的压力自动缓慢调整给煤量，给煤量的多少完全通过经验，或者试探性的慢慢增加或者减少。较为常见的是操作人员在大幅度升降负荷的过程中，不断的试探性手动调整给煤量，看到压力高了或者上升的太快了，就减少给煤量，压力低了，或者下降太快了，就增加给煤量；实现自动根据压力调整给煤量的也只是采用常规的，或者稍微先进一些的控制方法，加减煤量。这种方式的操作质量和控制效果都不理想。
手动操作时，在升降负荷时由于阶梯型的加减燃料量，加减燃料量不是准确的数值，运行人员不能时时刻刻的盯着现有的运行状态，加上运行人员的操作水平参差不齐，运行过程中往往会出现燃料量过高或者过低的情况，造成负荷控制的不平稳，对蒸汽的品质、锅炉运行的稳定性都有一定的影响。
在常规的自动控制下，根据蒸汽压力调整燃料量，由于负荷的变化反映到蒸汽压力上有一定的滞后，且常规控制下燃料量的添加是缓慢进行的，这样就会造成负荷控制的不稳定，压力的波动，造成蒸汽品质的下降以及锅炉运行的不稳定。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述已有技术存在的不足，提供一种能够快速稳定负荷，又能满足负荷升降要求的控制方法，即本发明提出的一种循环流化床锅炉快速稳定负荷控制方法。本发明采用前一时段吨汽煤耗平均值，计算从当前负荷改变到目标负荷所需要的理论燃料量，并根据黄金分割法将该部分燃料量根据负荷的变化时间长度，均匀的加到炉膛内。再根据压力变化情况，利用专家控制算法或者常规PID控制做适当微调。
本发明采用的技术方案是：当前负荷和当前燃料量作为吨汽煤耗计算模块的输入，计算出当前吨汽煤耗值；将当前吨汽煤耗值作为前一时段吨汽煤耗平均值计算模块的输入，通过设定上一时段吨汽煤耗平均值计算模块的采样时间间隔和采样个数，计算前一时段吨汽煤耗平均值。当前负荷和目标负荷作为负荷变化计算模块的输入，计算负荷变化量；将负荷变化计算模块的输出负荷变化量和前一时段吨汽煤耗平均值作为燃料变化量计算模块的输入，计算由于负荷变化引起的燃料变化量，并根据黄金分割法将该部分燃料量按负荷的变化时间长度均匀的进行添加；将燃料变化量计算模块的输出燃料变化量、当前燃料量控制点及蒸汽压力调节燃料量模块的输出之和一起作为燃料量设定器的输入，燃料量设定器的输出作为燃料量调节控制器的设定值，当前燃料量作为燃料量调节控制器的测量值，其采用PID算法进行控制；燃料量调节控制器的输出通过控制执行结构进行输出。其中，蒸汽压力调节燃料量计算模块是为了减小煤质变化对系统产生的影响，通过蒸汽压力变化对当前燃料量控制点进行浮动微调，保证添加到炉内的燃料量尽可能的准确，消除负荷的波动，达到负荷平稳过渡的目的。
本发明的有益效果是：在负荷变化时能够及时准确根据吨汽煤耗计算出适合负荷变动的燃料量，并采用黄金分割法分配两个半程的燃料量克服部分因燃料燃烧滞后带来的影响，即前一半时间加入总改变燃料量的0.618倍，后一半时间加入总改变燃料量的0.382倍，消除蒸汽压力的大范围的波动，且利用蒸汽压力的变化对燃料量进行微调，消除由于煤质变化和其他因素对锅炉系统产生的影响，提升了蒸汽品质和锅炉运行稳定性。
附图说明
附图为一种循环流化床锅炉快速稳定负荷控制方法流程框图。
具体实施方式
以炉跟机发电设备为例，要求的每刻钟上网发电量由调度统一给定，即每刻钟的发电量为已知，要求锅炉能够根据发电量自动调整负荷。结合附图按如下步骤进行循环流化床锅炉负荷稳定与快速控制。
吨汽煤耗计算模块A1
已知当前负荷F_zq吨，当前燃料量F_rm吨，则A1输出当前吨汽煤耗
mh为当前吨汽煤耗。
上一时段吨汽煤耗平均值计算模块A2
设定采样间隔为T_s，采样个数为N个。设定数组
，
，
，
，……，
，则上一时段吨汽煤耗平均值
负荷变化计算模块A3
当前负荷F_zq吨，目标负荷F_mbzq是根据调度要求的发电量和每度电所消耗的蒸汽量计算得到，时间间隔为T分钟，则
det_f_zq为负荷增量。
燃料变化量计算模块A4
根据负荷变化计算模块A3和上一时段吨汽煤耗平均值计算模块A2的输出计算燃料变化量为
由此可得
det_rm1和det_rm2分别为前、后半程每秒添加的燃料量。
蒸汽压力调节燃料量计算模块B
蒸汽压力调节燃料量计算模块B采用PID控制算法，设定值为主蒸汽压力，测量值为当前主蒸汽压力，输出为燃料量。PID控制算法种中，P的取值范围为200~250，I的取值范围是80~100，D的取值范围是100~150，输出的煤量是为m_yl。
燃料量设定值C
由前文所述可得燃料量设定值为
为前一时刻的燃料设定值。
燃料量调节控制器D
燃料量调节控制器D采用PID控制算法，设定值为燃料量，测量值为当前燃料量，输出为给煤变频阀位。PID控制算法中，P的取值范围为100~120，I的取值范围是50~80，D的取值范围是40~50。
Claims (3)
1.一种循环流化床锅炉快速稳定负荷控制方法，其特征在于，所述快速稳定负荷控制方法包括：1）根据当前负荷和当前燃料量计算出当前吨汽煤耗值，并通过设定前一时段吨汽煤耗平均值计算模块的采样时间间隔和采样个数，计算前一时段吨汽煤耗平均值；2）根据当前负荷和目标负荷计算负荷变化量，并根据前一时段吨汽煤耗平均值计算由于负荷变化引起的燃料变化量；3）将燃料变化量、当前燃料量控制点及蒸汽压力调节燃料量之和作为燃料量设定器的输入，设定器输出作为燃料量调节控制器的设定值，当前燃料量作为燃料量调节控制器的测量值，采用PID算法进行控制；4)燃料量调节控制器的输出通过控制执行机构输出。
2.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉快速稳定负荷控制方法，其特征在于2）中将负荷的变化量直接体现在燃料量的变化量上，且燃料量变化量的添加采用黄金分割法按负荷变化时间长度添加。
3.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉快速稳定负荷控制方法，其特征在于3）中蒸汽压力调节燃料量是为了减小煤质变化对系统产生的影响，通过蒸汽压力变化对当前燃料量控制点进行浮动微调。
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