CN103256624B - 一种火电厂炉膛负压的控制方法和控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种火电厂炉膛负压的控制方法和控制系统，控制系统包括控制盘、PID调节器、加法器、变比例系数单元、变积分时间单元、一次风机RB前馈单元、引风机静叶M/A站和引风机静叶控制输出。变比例系数单元和变积分时间单元分别与PID调节器电路连接，一次风机RB前馈单元通过加法器与单回路电路连接。本发明通过在控制系统增加变参数功能和一次风机RB前馈，发生一次风机RB时，比例系数变大，使调节器对偏差幅度响应加快，积分时间变大，减弱积分作用，消除积分调节滞后性带来的负面影响。发生一次风机RB时，通过前馈快速关闭引风机静叶，有效防止一次风机RB过程中炉膛超压的问题，提高了炉膛压力控制水平和火电机组运行的安全性。

Description

一种火电厂炉膛负压的控制方法和控制系统
技术领域
本发明属于生产过程控制技术领域，涉及一种火电厂炉膛负压的控制方法和控制系统。
背景技术
炉膛负压是火电厂运行的重要参数，炉膛负压控制系统是火电厂重要控制系统之一，涉及到机组运行的安全性。如果炉膛负压超出保护定值，会导致机组跳闸，严重情况下会对损害锅炉设备，影响生产操作人员的人身安全。
炉膛负压的控制一般采用引风机调节（常见的有挡板调节、静叶调节或变频调节，三者原理相同），控制方式为常规单回路PID调节器，可满足机组正常运行需求。
当部分辅机发生故障跳闸，机组最大出力低于给定负荷时，控制系统将机组负荷快速降低到实际所能达到的相应出力，并能控制机组在允许参数范围内继续运行称为辅机故障减负荷（RUNBACK，简称RB）。常规PID中的参数适用于正常运行工况，当一次风机RB时容易出现问题：调节较慢，会导致炉膛压力下降趋势加速，超出低限值造成机组跳闸。参数调节造成引风机静叶超调，会造成压力上升趋势过快，超出高限值引起机组跳闸。常规PID往往无法完成稳定负压的任务，发生负压超限，致使RB功能失败和机组跳闸的严重后果。
发明内容
本发明的目的是提供一种火电厂炉膛负压的控制方法，满足一次风机RB时炉膛负压调节功能，防止一次风机RB过程中炉膛压力超限，提高炉膛压力控制水平和火电机组运行的安全性。本发明的另一目的是提供实现上述控制方法的一种火电厂炉膛负压的控制系统。
本发明火电厂炉膛负压的控制方法所采用的技术方案为，利用单回路电路，通过PID调节器调节引风机静叶控制炉膛的负压。单回路电路增加一次风机RB前馈，PID调节器增加变参数功能，变参数功能包括变比例系数和变积分时间。变比例系数的工作过程为：设PID比例系数为k1，通过切换模块输出变比例系数k。如果一次风机RB在2分钟内，变比例系数k为k=k2=1.2×k1，否则k=k1。变积分时间的工作过程为：设PID积分时间为Ts1，通过切换模块输出变积分时间Ts。如果一次风机RB2分钟内，Ts=Ts2=5×Ts1，否则，Ts=Ts1。一次风机RB前馈的工作过程为：通过切换模块输出前馈幅度A，一次风机RB在8s内，前馈幅度为A=A2=-10，否则，A=A1=0，前馈持续时间为8s。
其中：
k1为常规比例系数；k2为一次风机RB后比例系数；k为变比例系数；Ts1为常规积分时间；Ts2为一次风机RB后积分时间；Ts为变积分时间；A1为前馈幅度；A2为一次风机RB后前馈幅度；A为输出前馈幅度。
本发明火电厂炉膛负压的控制系统，包括控制盘、PID调节器、引风机静叶M/A站和引风机静叶控制输出，控制盘与PID调节器电路连接，PID调节器通过引风机静叶与引风机静叶控制输出回路电路连接。控制系统设有变比例系数单元、变积分时间单元和一次风机RB前馈单元，单回路电路设有加法器18。变比例系数单元和变积分时间单元分别与PID调节器电路连接，一次风机RB前馈单元通过加法器与单回路电路连接。
变比例系数单元设有比例系数常数模块、比例系数切换脉冲模块、变比例系数常数模块、开关输入模块和切换模块。开关输入模块与比例系数切换脉冲模块连接。比例系数常数模块、比例系数切换脉冲模块和变比例系数常数模块通过切换模块与PID调节器连接。
变积分时间单元设有积分常数模块、积分时间切换脉冲模块、变积分时间常数模块、开关输入模块和切换模块。开关输入模块与积分时间切换脉冲模块连接。积分常数模块、积分时间切换脉冲模块和变积分时间常数模块通过切换模块与PID调节器连接。
一次风机RB前馈单元设有1号前馈常数模块、一次风机RB前馈脉冲模块、2号前馈常数模块、开关输入模块和切换模块。开关输入模块与一次风机RB前馈脉冲模块连接，1号前馈常数模块、一次风机RB前馈脉冲模块和2号前馈常数模块通过切换模块和加法器与单回路电路连接。
在常规炉膛负压PID调节器的基础上，添加变参数功能，通过切换算法块可实现组态。根据一次风机RB工况中炉膛负压的变化趋势，加入一次风机RB前馈。当发生一次风机RB时，对引风机静叶指令叠加一个负向前馈，满足一次风机RB工况时的特殊要求。前馈功能通过切换算法块及加法算法块实现组态。
本发明火电厂炉膛负压的控制方法基于一次风机RB发生后炉膛负压的变化规律，工作原理为：当机组发生一次风机RB时，机组一次风大量流失，燃料输送能力急剧下降，燃烧恶化。同时由于一次风机RB时，机组要快速将出力，会迅速切除组燃料，造成锅炉热负荷下降，引起炉膛压力大幅下降。过程持续10秒左右后，由于另一侧的一次风机加大出力，一次风恢复，燃料输送能力增强，引风机自动调节关小引风机静叶，又引起炉膛压力快速上升。
本发明通脱在控制系统增加变参数功能和一次风机RB前馈，当发生一次风机RB时，将比例系数变大，使调节器对偏差幅度响应加快，同时将积分时间变大，减弱积分作用，以消除积分调节滞后性带来的负面影响。当发生一次风机RB时，通过前馈快速关闭引风机静叶，防止炉膛压力超低限，8s后恢复（即开大引风机静叶），防止炉膛压力超高限。有效防止一次风机RB过程中炉膛压力超限的问题，提高了炉膛压力控制水平和火电机组运行的安全性。
附图说明
图1为本发明本发明火电厂炉膛负压的控制系统的示意图；
图2为现有技术火电厂炉膛负压的控制系统的示意图。
其中：
1—控制盘、2—PID调节器、3—引风机静叶M/A站、4—引风机静叶控制输出、5—切换模块、6—变比例系数单元、7—变积分时间单元、8—一次风机RB前馈单元、9—比例系数常数模块、10—比例系数切换脉冲模块、11—变比例系数常数模块、12—积分常数模块、13—积分时间切换脉冲模块、14—变积分时间常数模块、15—1号前馈常数模块、16—一次风机RB前馈脉冲模块、17—2号前馈常数模块、18—加法器、19—开关输入模块、20—单回路电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明火电厂炉膛负压的控制系统如图1所示，包括控制盘1、PID调节器2、加法器18、引风机静叶M/A站3和引风机静叶输出4。控制盘与PID调节器电路连接，PID调节器通过引风机静叶M/A站、加法器18与引风机静叶控制输出单回路电路20连接。变比例系数单元6设有比例系数常数模块9、比例系数切换脉冲模块10、变比例系数常数模块11、开关输入模块19和切换模块5。开关输入模块与比例系数切换脉冲模块连接。比例系数常数模块、比例系数切换脉冲模块和变比例系数常数模块通过切换模块5与PID调节器2连接。变积分时间单元7设有积分常数模块12、积分时间切换脉冲模块13、变积分时间常数模块14、开关输入模块19和切换模块5。开关输入模块与积分时间切换脉冲模块连接。积分常数模块、积分时间切换脉冲模块和变积分时间常数模块通过切换模块与PID调节器连接。一次风机RB前馈单元8设有1号前馈常数模块15、一次风机RB前馈脉冲模块16、2号前馈常数模块17、开关输入模块19和切换模块5。开关输入模块与一次风机RB前馈脉冲模块连接。1号前馈常数模块、一次风机RB前馈脉冲模块和2号前馈常数模块通过切换模块和加法器与单回路电路20连接。
本发明火电厂炉膛负压的控制过程为，利用单回路电路20，通过PID调节器2调节引风机静叶M/A站3控制引风机静叶输出4。变比例系数的工作过程为：设PID比例系数为k1，通过切换模块输出变比例系数k。如果一次风机RB在2分钟内，一次风机RB2分钟内，变比例系数k为k=k2=1.2×k1，否则k=k1。变积分时间的工作过程为：设PID积分时间为Ts1，通过切换模块输出变积分时间Ts。如果一次风机RB2分钟内，Ts=Ts2=5×Ts1，否则，Ts=Ts1。一次风机RB前馈的工作过程为：通过切换模块输出前馈幅度A，一次风机RB在8s内，前馈幅度为A=A2=-10，否则，A=A1=0，前馈持续时间为8s。
其中：
k1为常规比例系数；k2为一次风机RB后比例系数；k为变比例系数；Ts1为常规积分时间；Ts2为一次风机RB后积分时间；Ts为变积分时间；A1为前馈幅度；A2为一次风机RB后前馈幅度；A为输出前馈幅度。

Claims (5)

1.一种火电厂炉膛负压的控制方法，利用单回路电路（20），通过PID调节器调节引风机静叶控制炉膛的负压，其特征是：所述单回路电路（20）增加一次风机RB前馈，所述PID调节器（2）增加变参数功能，所述变参数功能包括变比例系数和变积分时间；所述变比例系数的工作过程为：设PID比例系数为k1，通过切换模块输出变比例系数k；如果一次风机RB在2分钟内，变比例系数k为k=k2=1.2×k1，否则k=k1；所述变积分时间的工作过程为：设PID积分时间为Ts1，通过切换模块输出变积分时间Ts；如果一次风机RB在2分钟内，Ts=Ts2=5×Ts1，否则，Ts=Ts1；所述一次风机RB前馈的工作过程为：通过切换模块（5）输出前馈幅度A，一次风机RB在8s内，前馈幅度为A=A2=-10，否则，A=A1=0，前馈持续时间为8s；
其中：
k1为常规比例系数；k2为一次风机RB后比例系数；k为变比例系数；Ts1为常规积分时间；Ts2为一次风机RB后积分时间；Ts为变积分时间；A1为前馈幅度；A2为一次风机RB后前馈幅度；A为输出前馈幅度。
2.一种火电厂炉膛负压的控制系统，包括控制盘（1）、PID调节器（2）、引风机静叶M/A站（3）和引风机静叶控制输出（4），控制盘与PID调节器电路连接，PID调节器通过引风机静叶M/A站与引风机静叶控制输出（4）单回路电路（20）连接，其特征是：所述控制系统设有变比例系数单元（6）、变积分时间单元（7）和一次风机RB前馈单元（8），所述单回路电路（20）设有加法器（18）；所述变比例系数单元（6）和变积分时间单元（7）分别与PID调节器电路连接，所述一次风机RB前馈单元（8）通过加法器（18）与单回路电路（20）连接。
3.根据权利要求2所述火电厂炉膛负压的控制系统，其特征是：所述变比例系数单元（6）设有比例系数常数模块（9）、比例系数切换脉冲模块（10）、变比例系数常数模块（11）、开关输入模块（19）和切换模块（5）；所述开关输入模块与比例系数切换脉冲模块连接，所述比例系数常数模块、比例系数切换脉冲模块和变比例系数常数模块通过切换模块与PID调节器（2）连接。
4.根据权利要求2所述火电厂炉膛负压的控制系统，其特征是：所述变积分时间单元（7）设有积分常数模块（12）、积分时间切换脉冲模块（13）、变积分时间常数模块(14)、开关输入模块（19）和切换模块（5）；所述开关输入模块与积分时间切换脉冲模块连接，所述积分常数模块、积分时间切换脉冲模块和变积分时间常数模块通过切换模块与PID调节器（2）连接。
5.根据权利要求2所述火电厂炉膛负压的控制系统，其特征是：所述一次风机RB前馈单元（8）设有1号前馈常数模块(15)、一次风机RB前馈脉冲模块（16）、2号前馈常数模块（17）、开关输入模块(19)和切换模块（5）；所述开关输入模块与一次风机RB前馈脉冲模块连接，所述1号前馈常数模块、一次风机RB前馈脉冲模块和2号前馈常数模块通过切换模块和加法器与单回路电路（20）连接。
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