CN103499102B - 一种定向控制火力发电机组入炉燃料量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种定向控制火力发电机组入炉燃料量的方法，包括下述步骤：（1）、设计锅炉主蒸汽压力与设定值的压力偏差对入炉燃料量调节的前馈函数；（2）、判断锅炉主蒸汽压力与设定值的压力偏差变化的趋势；（3）、设置压力偏差前馈信号切换开关；（4）、输出信号至待定向控制火力发电机组入炉燃料量调控回路。该方法通过判断主蒸汽压力偏差变化实现入炉燃料量定向控制。1）、减少主蒸汽压力的反复波动，防止反向超调，有利防止锅炉超温超压。2）、内存工程软件计算，不需增加投资。3）、适用于各种火力发电机组DCS控制系统，组态方便。

Description

一种定向控制火力发电机组入炉燃料量的方法

技术领域

本发明属于控制工程技术领域。涉及一种定向控制火力发电机组入炉燃料量的方法。

背景技术

随着新能源发电方式的广泛应用，电网的构成亦随之复杂化。为保证电能质量和清洁能源的充分利用，电网调度系统对大型火力发电机组负荷的快速响应能力和调节能力的要求越来越高。这样，火力发电机组中的汽轮机调节负荷的快速性与锅炉燃料燃烧过程滞后性之间的矛盾也就越来越突出。如何既能充分利用锅炉蓄热改变汽轮机的进汽量响应负荷变化，又能保证锅炉的主蒸汽压力偏差不超范围，需要对锅炉的燃料量调控方式提出更高的要求。在传统方式中，锅炉主蒸汽压力与其设定值的偏差信号通过函数计算，产生燃料量指令前馈信号，该偏差越小，燃料量前馈越小，该偏差越大，燃料量前馈越大。在锅炉燃烧过程中，该偏差增大时，燃烧需加强，需要增加入炉燃料。该偏差减少时，虽减犹存，燃料量前馈亦存，而燃烧已过调，需要减少入炉燃料。按照这种传统方式，锅炉主蒸汽压力与其设定值的偏差产生的燃料量前馈仍然往减少偏差的方向调节，这就极易造成主汽压力反向超调。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的缺陷，提供一种定向控制火力发电机组入炉燃料量的方法。在火力发电机组锅炉/汽轮机协调控制的动态过程中使用该方法，可在锅炉主蒸汽压力与其设定值的偏差增大时加强入炉煤量的前馈调节；相反，及时中断该偏差的前馈作用。

本发明的技术方案是，所提供的一种定向控制火力发电机组入炉燃料量的方法包括下述步骤：

(1)、设计锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差对入炉燃料量调节的前馈函数。使用常规减法运算函数，对待定向控制火力发电机组锅炉的主蒸汽压力设定值和该锅炉的实际主蒸汽压力值进行偏差运算，获得待定向控制火力发电机组的锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差值，然后，利用下述表1所列“压力偏差对入炉燃料量调节的前馈函数”对所获待定向控制火力发电机组的锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差值进行常规压力偏差信号函数运算，获得压力偏差对入炉燃料量的前馈信号；表1所列“压力偏差对入炉燃料量调节的前馈函数”如下所示：

表1 压力偏差对入炉燃料量调节的前馈函数

压力偏差(MPa)	-1	-0.6	-0.2	0.2	0.6	1
							燃料指令前馈(％)	-3	-2	0	0	2	3

(2)、判断锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的压力偏差变化的趋势。利用绝对值运算函数，对步骤(1)所获锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差对入炉燃料量的前馈信号进行绝对值运算，获得压力偏差绝对值及压力绝对偏差信号；

然后，对所得压力偏差绝对值进行常规微分运算，计算出该压力偏差绝对值每分钟的变化速率及压力绝对偏差变化率信号。若压力绝对偏差变化率大于0，作出主蒸汽压力往偏离设定值的方向运行的判断；若压力绝对偏差变化率小于0，作出主蒸汽压力向设定值靠近的方向运行的判断。

基于上述判断设计压力绝对偏差变化率比较功能块：如果压力绝对偏差变化率在-0.05～-0.2MPa/min区间之外，输出的定向调节信号为1；如果压力绝对偏差变化率在-0.05～-0.2MPa/min区间之内，输出的定向调节信号为0；

(3)、设置压力偏差前馈信号切换开关。使用常规方法，为步骤(1)所形成的压力偏差前馈信号设置切换开关，使该切换开关输入两路模拟量信号和一路开关量信号。所述两路模拟量信号中的其中一路模拟量信号为入炉燃料量的压力偏差前馈信号；另一路模拟量信号为模拟量常数0；所述一路开关量信号为定向控制信号，该定向控制信号由主蒸汽压力与设定值的偏差的变化率生成。当该定向控制信号为0时，所设压力偏差前馈信号切换开关输出入炉燃料量的压力偏差前馈信号，当该定向控制信号为1时，所设压力偏差前馈信号切换开关输出常数0；

(4)、输出信号。将步骤(3)所设压力偏差前馈信号切换开关输出的信号作为前馈信号，输出至待定向控制火力发电机组入炉燃料量调控回路。

本发明的技术核心是通过判断主蒸汽压力偏差变化趋势的方向，来实现入炉燃料量主蒸汽压力偏差前馈信号的切换。当主蒸汽压力往远离其设定值的方向变化或压力偏差维持不变时，对主蒸汽压力偏差信号进行函数运算，形成入炉燃料量的前馈信号；如果主蒸汽压力大于其设定值，则减少入炉燃料量；如果主蒸汽压力小于其设定值，则增加入炉燃料量。当主蒸汽压力往靠近主蒸汽压力设定值的方向变化时，取消压力偏差的前馈作用，利用锅炉蓄热能力，使主蒸汽压力缓慢向其设定值回归，防止主蒸汽压力反向超调，实现主蒸汽压力偏差对入炉燃料量前馈作用的定向控制。

本发明的有益效果是：

1)、减少调控过程中主蒸汽压力的反复波动，防止主蒸汽压力调节反向超调，有利于防止锅炉超温超压。

2)、通过内存工程软件计算，不需增加投资。

3)、适用于各种火力发电机组DCS(英文全称为“Distributed Controlsystems”的缩写，中文译文为“分散控制系统”)控制系统，组态方便。

具体实施方式

实施例1：

(1)、设计锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差对入炉燃料量调节的前馈函数。使用常规减法运算函数，对待定向控制火力发电机组锅炉的主蒸汽压力设定值和该锅炉的实际主蒸汽压力值进行偏差运算，获得待定向控制火力发电机组的锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差值，然后，利用下述表1所列“压力偏差对入炉燃料量调节的前馈函数”对所获待定向控制火力发电机组的锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差值进行常规压力偏差信号函数运算，获得压力偏差对入炉燃料量的前馈信号；表1所列“压力偏差对入炉燃料量调节的前馈函数”如下所示：

表1 压力偏差对入炉燃料量调节的前馈函数

压力偏差(MPa)	-1	-0.6	-0.2	0.2	0.6	1
							燃料指令前馈(％)	-3	-2	0	0	2	3

(2)、判断锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的压力偏差变化的趋势。利用绝对值运算函数，对步骤(1)所获锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差对入炉燃料量的前馈信号进行绝对值运算，获得压力偏差绝对值及压力绝对偏差信号；然后，对所得压力偏差绝对值进行常规微分运算，计算出该压力偏差绝对值每分钟的变化速率及压力绝对偏差变化率信号。计算结果显示，压力绝对偏差变化率大于0，作出主蒸汽压力往偏离设定值的方向运行的判断。基于上述判断设计压力绝对偏差变化率比较功能块：如果压力绝对偏差变化率在-0.05～-0.2MPa/min区间之外，输出的定向调节信号为1；如果压力绝对偏差变化率在-0.05～-0.2MPa/min区间之内，输出的定向调节信号为0；

(3)、设置压力偏差前馈信号切换开关。使用常规方法，为步骤(1)所形成的压力偏差前馈信号设置切换开关，使该切换开关输入两路模拟量信号和一路开关量信号。所述两路模拟量信号中的其中一路模拟量信号为入炉燃料量的压力偏差前馈信号；另一路模拟量信号为模拟量常数0；所述一路开关量信号为定向控制信号，该定向控制信号由主蒸汽压力与设定值的偏差的变化率生成。当该定向控制信号为0时，所设压力偏差前馈信号切换开关输出入炉燃料量的压力偏差前馈信号，当该定向控制信号为1时，所设压力偏差前馈信号切换开关输出常数0；

(4)、输出信号。将步骤(3)所设压力偏差前馈信号切换开关输出的信号作为前馈信号，输出至待定向控制火力发电机组入炉燃料量调控回路。

实施例2：

步骤(1)同实施例1；

(2)、判断锅炉主蒸汽压力与其设定值的压力偏差变化的趋势。利用绝对值运算函数，对步骤(1)所获锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差对入炉燃料量的前馈信号进行绝对值运算，获得压力偏差绝对值及压力绝对偏差信号；然后，对所得压力偏差绝对值进行常规微分运算，计算出该压力偏差绝对值每分钟的变化速率及压力绝对偏差变化率信号。计算结果显示，压力绝对偏差变化率小于0，作出主蒸汽压力向设定值靠近的方向运行的判断。基于上述判断设计压力绝对偏差变化率比较功能块：如果压力绝对偏差变化率在-0.05～-0.2MPa/min区间之外，输出的定向调节信号为1；如果压力绝对偏差变化率在-0.05～-0.2MPa/min区间之内，输出的定向调节信号为0；

步骤(3)～(4)同实施例1。

Claims (1)

1.一种定向控制火力发电机组入炉燃料量的方法，该方法包括下述步骤：

(1)、设计锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差对入炉燃料量调节的前馈函数，使用常规减法运算函数，对待定向控制火力发电机组锅炉的主蒸汽压力设定值和该锅炉的实际主蒸汽压力值进行偏差运算，获得待定向控制火力发电机组的锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差值，然后，利用“压力偏差对入炉燃料量调节的前馈函数”对所获待定向控制火力发电机组的锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差值进行常规压力偏差信号函数运算，获得压力偏差对入炉燃料量的前馈信号；

(2)、判断锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的压力偏差变化的趋势，利用绝对值运算函数，对步骤(1)所获锅炉主蒸汽压力与锅炉主蒸汽压力设定值的偏差对入炉燃料量的前馈信号进行绝对值运算，获得压力偏差绝对值及压力绝对偏差信号；然后，对所得压力偏差绝对值进行常规微分运算，计算出该压力偏差绝对值每分钟的变化速率及压力绝对偏差变化率信号，若压力绝对偏差变化率大于0，作出主蒸汽压力往偏离设定值的方向运行的判断；若压力绝对偏差变化率小于0，作出主蒸汽压力向设定值靠近的方向运行的判断，基于上述判断设计压力绝对偏差变化率比较功能块：如果压力绝对偏差变化率在-0.05～-0.2MPa/min区间之外，输出的定向调节信号为1；如果压力绝对偏差变化率在-0.05～-0.2MPa/min区间之内，输出的定向调节信号为0；

(3)、设置压力偏差前馈信号切换开关，使用常规方法，为步骤(1)所形成的压力偏差前馈信号设置切换开关，使该切换开关输入两路模拟量信号和一路开关量信号，所述两路模拟量信号中的其中一路模拟量信号为入炉燃料量的压力偏差前馈信号；另一路模拟量信号为模拟量常数0；所述一路开关量信号为定向控制信号，该定向控制信号由主蒸汽压力与设定值的偏差的变化率生成，当该定向控制信号为0时，所设压力偏差前馈信号切换开关输出入炉燃料量的压力偏差前馈信号，当该定向控制信号为1时，所设压力偏差前馈信号切换开关输出常数0；

(4)、输出信号，将步骤(3)所设压力偏差前馈信号切换开关输出的信号作为前馈信号，输出至待定向控制火力发电机组入炉燃料量调控回路。