CN104536404B - 干熄焦余热发电负荷自动调节系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种干熄焦余热发电负荷自动调节系统及方法，属于涉及焦化干熄焦余热回收利用安全技术领域，该系统包括转速控制器和连接发电机组的DCS系统，DCS系统中监控干熄焦汽轮发电机组蒸汽工况的人机操作单元，转速控制器接收调节指令并进行定值调整后发出控制信号到系统中的伺服放大器后调节汽机进汽调门，人机操作单元中设有自动调节和手动调节两种工作模式。本发明设计自动调节控制模式，创建人机操作界面，能够根据蒸汽工况变化进行发电负荷调节，实现了干熄焦发电负荷全自动调节，解决了现有技术中人工根据蒸汽工况变化进行发电负荷调节没有实现自动调节的问题。

Description

干熄焦余热发电负荷自动调节系统及方法

技术领域

本发明涉及焦化干熄焦余热回收利用安全技术领域，尤其涉及一种干熄焦余热发电负荷自动调节系统及方法。

背景技术

国内现运行的干熄焦余热发电系统中，均采用DCS操作站完成对干熄焦锅炉蒸汽等工艺参数的监控，而汽轮机负荷调节是一套独立的电液控制系统。马钢干熄焦余热发电监控系统的组成是DCS系统和以WOODWARD505控制器为主的电液控制系统。在汽轮发电机组运行中，操作人员根据DCS系统监控到的蒸汽工况变化，在505控制器上进行操作。蒸汽压力波动频繁是干熄焦工艺特点，人工根据蒸汽工况变化进行发电负荷调节，这种情况既影响工艺运行调节的及时性，又容易造成机组调速系统运行紊乱，不利于节能减排目标的实现，也降低了发电生产过程控制的精细化水平。

发明内容

为了克服现有技术中人工根据蒸汽工况变化进行发电负荷调节，没能实现真正意义上干熄焦发电负荷自动调节的不足，本发明提供一种干熄焦余热发电负荷自动调节系统及方法。

本发明的技术方案是：一种干熄焦余热发电负荷自动调节系统，该系统包括转速控制器和连接发电机组的DCS控制系统，该系统还包括设于DCS控制系统中DCS操作站和监控干熄焦汽轮发电机组负荷工况的人机操作单元，DCS系统向转速控制器发出符合控制策略的调节指令，转速控制器接收调节指令并进行随动调整后发出控制信号到系统中的伺服放大器中，伺服放大器调节汽机进汽调门。转速控制器接受DCS控制系统的指令，实现远程变负荷的随动闭环控制。所述系统中设有发电机组蒸汽工况的波动范围，蒸汽工况参数在系统设定的允许范围，系统不进行负荷调节。所述DCS操作站中设有在蒸汽工况异常时发出警报信号的报警单元。所述人机操作单元中设有自动调节和手动调节两种工作模式，自动调节和手动调节中的执行指令不同，自动指令执行周期时间与手动执行周期时间也不同。所述的转速控制器中设有安全运行保护的超脉宽闭锁单元。

一种干熄焦余热发电负荷自动调节方法，该方法步骤包括：步骤一、采集干熄焦汽轮发电机组的蒸汽工况，并判断发电机组的蒸汽工况是否在正常范围波动内；步骤二、当蒸汽工况在正常范围内波动时，系统不进行调控；当蒸汽工况参数偏离正常值时，系统发出负荷调节指令，同时判断蒸汽工况超出自动干预点；步骤三、当发电机组的蒸汽工况偏离正常值且在自动干预点内时，DCS操作站发出同方向同脉宽不同频率的自动调节指令，控制器接收指令并计算后进行负荷控制调节至蒸汽工况恢复到正常范围内；步骤四、当蒸汽工况超出自动干预点后，系统发出手动调节指令，手动负荷调节至蒸汽工况恢复到正常范围内。

步骤二中的调节指令是由系统中的人机操作单元发出的指令信号。所述方法中的负荷调节指令是根据蒸汽工况参数的变化方向和速率发出的同方向同脉宽不同频率的调节脉冲。所述方法中的自动调节指令中的指令执行周期为10S，手动调节指令的指令执行周期为100mS。

本发明有如下积极效果：本发明设计自动调节控制模式，创建人机操作界面，能够根据蒸汽工况变化进行发电负荷调节，真正意义上实现了干熄焦发电负荷全自动调节，而且在蒸汽工况超出系统设定范围过高时，可以开启手动调节模式，使发电生产按照干熄焦系统规律进行精确控制，提高了系统的及时性和准确性，达到热力系统统一调配，余热回收工艺优化，职工劳动强度降低，提升了发电效率，实现了发电生产过程控制精准高效的目标，而且成本低。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中的发电机组的示意图；

图2是本发明具体实施方式中的发电负荷自动调节系统的结构框图；

图3是本发明具体实施方式中的人机操作单元的示意图；

图4是本发明具体实施方式中的发电负荷自动调节方法的流程图；

图5是本发明具体实施方式中的发电负荷自动调节方法的控制逻辑图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

一种干熄焦余热发电负荷自动调节系统，如图1、图2所示，该系统包括现有监控使用的DCS系统和转速控制器，DCS系统连接干熄焦发电机组，转速控制器连接DCS系统，本发明中主要进行负荷闭环有效控制，所以控制器和DCS系统之间优选采用带屏蔽层的双绞线连接方式。本发明的控制器中设有安全运行保护的超脉宽闭锁单元，在控制指令出口通过设有具有安全保护功能的自动控制逻辑的超脉宽闭锁，保护控制器及系统安全运行。DCS系统中包括有人机操作单元和报警单元，人机操作单元用于监控干熄焦汽轮发电机组蒸汽工况，人机操作单元连接发电机组，采集发电机组的蒸汽工况，主要采集发电机组的蒸汽压力参数变化的方向和速率；在系统监测到发电机组的蒸汽工况参数不在系统设定范围内时，就会发出警报信号。

正常运行工况下，DCS系统设有3.14MPa、3.45MPa蒸汽压力报警点。当蒸汽压力下降时运行人员进行甩负荷操作，当蒸汽压力升高时，运行人员进行带负荷操作。将蒸汽压力稳定在3.14MPa～3.45MPa。自动调节时，将蒸汽压力控制在3.2至3.3MPa，负荷可调的蒸汽压力区间在下区间3.0～3.2MPa和上区间3.3～3.6MPa。当压力超越报警点时，可手动干预。未进行手动干预时，可待其自动调节回到控制区间，当压力继续超越出可调区间时，自动调节自动退出。

本发明中的改进点在于利用现有的DCS控制模块进行发电机组过程控制优化改造，创建人机操作界面单元，发出负荷自动调节指令，人机操作单元上可以显示警报信号并有文字提示进行指导操作。DCS系统中设有交互功能友好的人机操作单元，如图3所示，当人机操作单元监测到各监测点的机组信号异常时，DCS操作站发出负荷调节指令到转速控制器，转速控制器接收调节指令并进行定值调整后发出偏差控制信号到系统中的伺服放大器中，经伺服放大器后调节汽机进汽调门,实现自动调节功能。转速控制器接收PLC控制指令，根据指令脉冲宽度改变负荷设定值称为定值调整；偏差控制信号为在调节系统中，调节单元根据调节参数实时值与设定值的偏差进行运算，发出控制信号。在此，设定值改变后与原设定值的偏差。伺服放大器后调节是指进汽调门发出的控制信号经过伺服放大器放大后去电液执行器实现进汽调门调节。

针对干熄焦装置生产特点，设置手动干预点，可在极端工况下根据设备运行状况选择控制方式，在DCS监控画面进行手动负荷调节，所以本发明的DCS控制模块中设有自动调节和手动调节两种工作模式。系统中设有发电机组蒸汽工况的波动范围，监测的蒸汽工况参数在系统设定的允许范围时，系统DCS系统不发出进行负荷调节指令。当蒸汽工况参数偏离正常值时，DCS系统根据工况压力参数变化方向和速率，发出同方向同脉宽不同频率的调节脉冲，控制器接收指令后进行积分运算，调整发电负荷定值，然后根据负荷测量(根据蒸汽压力与发电负荷之间的正相关性)与定值之间的偏差大小进行负荷控制调节，直至蒸汽压力恢复正常范围，负荷调节时负荷调节执行周期为10S，每周期进行一次压力参数采样比较。当工况压力值超出正常值过高或过低退出自动调节并报警，转入手动调节，首先手动选择增/减负荷操作，然后负荷调节时负荷调节执行周期为100mS，每周期进行一次压力参数采样比较，直至蒸汽压力恢复正常范围。

一种干熄焦余热发电负荷自动调节方法，如图4、图5所示，该方法步骤包括：步骤一、采集干熄焦汽轮发电机组的蒸汽工况，并判断发电机组的蒸汽工况是否在正常范围波动内。步骤二、当蒸汽工况在正常范围内波动时，系统中的DCS操作站不发出负荷调控指令；当蒸汽工况参数偏离正常值时，系统发出负荷调节指令，调节指令经伺服放大后调节汽机进汽调门实现自动调节功能，同时判断蒸汽工况超出自动干预点。步骤三、当发电机组的蒸汽工况偏离正常值且在自动干预点内时，DCS操作站根据工况压力参数变化方向和速率，发出同方向同脉宽不同频率的调节脉冲，控制器接收指令后进行积分运算，调整发电负荷定值，然后根据计算的偏差进行负荷控制调节，负荷调节时负荷调节执行周期为10S，每周期进行一次压力参数采样比较，直至蒸汽压力恢复正常范围。步骤四、当蒸汽工况超出自动干预点后，系统发出手动调节指令，负荷调节时负荷调节执行周期为100mS，每周期进行一次压力参数采样比较，直至蒸汽压力恢复正常范围。本发明提供的方法通过及时有效的调节，既提升了机组发电效率，又有利于整个干熄焦余热回收系统稳定高效运行，而且改变了两地监控操作模式，实现发电负荷自动远程集控操作。

本发明中的方法建立后，会进行调试，调试步骤为：步骤A、对控制点及相关工艺参数值进行分析确定，通过对干熄焦余热电站存在数据库的主蒸汽参数与发电负荷进行统计与数据分析处理。步骤B、操作站创建人机界面，数据分析结果下载至PLC控制模块中。步骤C、创建在线数据信息监控点，进行调试运行监控。步骤D、控制器不连机进行控制逻辑在线调试消缺，手动控制发送负荷调节指令至控制器进行定值测试。步骤E、创建在线数据信息监控点，进行不连机控制器自动控制试运行、监控。步骤F、试运行期间，在线控制数据信息无异常后，控制器连机运行。试运行成功后，才可以开启负荷调节系统，系统经过历史数据的调试，试用期和准确率都大大缩短，同时保证了负荷调节系统的正常工作，避免了正常的系统工作的不熟悉，从而影响发电机组的正常运行。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种干熄焦余热发电负荷自动调节方法，该方法基于一种干熄焦余热发电负荷自动调节系统，该系统包括转速控制器和连接发电机组的DCS控制系统，该系统还包括设于DCS控制系统中DCS操作站和监控干熄焦汽轮发电机组负荷工况的人机操作单元，DCS系统向转速控制器发出调节指令，转速控制器接收调节指令并进行随动调整后发出控制信号到系统中的伺服放大器中，伺服放大器调节汽机进汽调门；所述转速控制器接受DCS控制系统的指令，实现远程变负荷的随动闭环控制；所述系统中设有发电机组蒸汽工况的波动范围，蒸汽工况参数在系统设定的允许范围，系统不进行负荷调节；所述DCS操作站中设有在蒸汽工况异常时发出警报信号的报警单元；所述人机操作单元中设有自动调节和手动调节两种工作模式，自动调节和手动调节中的执行指令不同，自动指令执行周期时间与手动执行周期时间也不同；所述的转速控制器中设有安全运行保护的超脉宽闭锁单元，其特征在于，该方法步骤包括：步骤一、采集干熄焦汽轮发电机组的蒸汽工况，并判断发电机组的蒸汽工况是否在正常范围波动内；步骤二、当蒸汽工况在正常范围内波动时，系统不发出调控指令；当蒸汽工况参数偏离正常值时，系统发出负荷调节指令，同时判断蒸汽工况超出自动干预点；步骤三、当发电机组的蒸汽工况偏离正常值且在自动干预点内时，DCS操作站发出同方向同脉宽不同频率的自动调节指令，控制器接收指令并计算后进行负荷控制调节至蒸汽工况恢复到正常范围内；步骤四、当蒸汽工况超出自动干预点后，系统发出手动调节指令，手动负荷调节至蒸汽工况恢复到正常范围内。

2.根据权利要求1所述的干熄焦余热发电负荷自动调节方法，其特征在于，所述自动调节方法中，通过对干熄焦余热电站存在数据库的主蒸汽工况参数与发电负荷进行统计与数据分析处理，利用已存在数据对蒸汽工况监测点进行调试。

3.根据权利要求1所述的干熄焦余热发电负荷自动调节方法，其特征在于，所述方法中的负荷调节指令是根据蒸汽工况参数的变化方向和速率发出的同方向同脉宽不同频率调节脉冲。

4.根据权利要求3所述的干熄焦余热发电负荷自动调节方法，其特征在于，所述方法中的自动调节指令中的指令执行周期为11S，手动调节指令的指令执行周期为120mS。