CN104913335B

CN104913335B - 具有失速保护功能的发电机组一次风压控制系统

Info

Publication number: CN104913335B
Application number: CN201510277393.5A
Authority: CN
Inventors: 周策; 杜艳生; 丁满堂; 段秋刚; 倪子俊; 温武; 贾峰生; 杨虹; 王晓慧; 白东海; 孙昌雯; 张志刚
Original assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2017-07-18
Anticipated expiration: 2035-05-27
Also published as: CN104913335A

Abstract

本发明公开了一种具有失速保护功能的发电机组一次风压控制系统，解决了如何控制轴流风机使风机始终工作在稳定区域的难题。包括锅炉一次风压力信号（BOIL PA P）、两台一次风机均运行信号（PAF ALL RUN）、锅炉指令（BOIL CMD）、一次风流量信号（PA FLOW）、一次风机出口压力信号、滞后模块、减法模块、乘法模块、小选模块、切换模块、函数模块、除法模块、大选模块、加法模块和常数模块，通过在一次风压控制系统设定值回路中加入模拟一次风机工作区曲线的仿失速保护的模块功能组，解决了发电机组一次风机在机组负荷变化，启动风机等工况时，一次风机易发生失速的问题，提高了机组的安全稳定运行能力。

Description

具有失速保护功能的发电机组一次风压控制系统

技术领域

本发明涉及一种自动控制系统，特别涉及一种发电机组的一次风压控制系统。

背景技术

一次风机系统作为火力发电机组的主要辅机系统，用于提供一定流量和压头的空气，携带燃料进入锅炉炉膛燃烧，并为燃料燃烧助燃。现有的大型火力发电机组一次风机均为轴流式风机。轴流式风机具有体积小，质量轻，低负荷区域效率高，调节范围广，反应速度快的优点，但由于轴流风机具有驼峰性能曲线的特点，决定了风机存在不稳定区。当机组工况发生较大变化时，会导致一次风机工作点移至不稳定区域，引发风机失速，引起风机振动加剧，一次风压力剧烈波动，从而导致锅炉燃烧不稳定，严重时会导致机组停机。如何使风机能避开不稳定区域，成为现场控制的难题。

发明内容

本发明提供了一种具有失速保护功能的发电机组一次风压控制系统，解决了如何控制轴流风机使风机始终工作在稳定区域的技术难题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种具有失速保护功能的发电机组一次风压控制系统，包括锅炉一次风压力信号、两台一次风机均运行信号、锅炉指令、一次风流量信号、一号一次风机出口压力信号、二号一次风机出口压力信号、第一滞后模块、第二滞后模块、第一减法模块、第二减法模块、第一乘法模块、第二乘法模块、第三乘法模块、第一小选模块、第二小选模块、第一切换模块、第二切换模块、第一函数模块、第二函数模块、除法模块、大选模块、加法模块、第一常数模块、第二常数模块、第三常数模块、第四常数模块、第五常数模块、第六常数模块、第七常数模块、PID模块、一次风机控制器，锅炉一次风压力信号与第一滞后模块的输入端连接在一起，第一滞后模块的输出端与第一减法模块的减数输入端连接在一起，第一减法模块的被减数输入端与第二滞后模块的输出端连接在一起，第一减法模块的输出端与第一乘法模块的被乘数输入端连接在一起，第一切换模块的第一输入端与第一常数模块的输出端连接在一起，第一切换块模块的第二输入端与第二常数模块的输出端连接在一起，第一切换块模块的第三输入端与两台一次风机均运行信号的输入端连接在一起，第一切换块模块的输出端与第一乘法模块的乘数输入端连接在一起，第一乘法模块的输出端与第二乘法模块的被乘数输入端连接在一起，第五常数模块的输出端与第二乘法模块的乘数输入端连接在一起，第二乘法模块的输出端与第二小选模块的第一输入端连接在一起，第二小选模块的输出端与PID模块的输入端连接在一起，PID模块的输出端与一次风机控制器的输入端连接在一起；第一函数模块F1的输入端i₁₂与锅炉指令BOIL CMD连接在一起，第一函数模块的输出端与第一小选模块的第一输入端连接在一起；第二切换块模块的第一输入端与第三常数模块的输出端连接在一起，第二切换块模块的第二输入端与第四常数模块的输出端连接在一起，第二切换块模块的第三输入端与两台一次风机均运行信号的输入端连接在一起，第二切换块模块的输出端与第一除法模块的除数输入端连接在一起，在第一除法模块的被除数输入端上连接有一次风流量信号，第一除法模块的输出端与第二函数模块的输入端连接在一起，第二函数模块的输出端与第一小选模块的第二输入端连接在一起，第一小选模块的输出端与第二滞后模块的输入端连接在一起，第二滞后模块的输出端与加法模块的第一输入端连接在一起，第六常数模块的输出端与加法模块的第二输入端连接在一起，加法模块的输出端与第二减法模块的被减数输入端连接在一起；在大选模块的第一输入端上连接有一号一次风机出口压力信号，在大选模块的第二输入端上连接有二号一次风机出口压力信号，大选模块的输出端与第二减法模块的减数输入端连接在一起，第二减法模块的输出端与第三乘法模块的第一输入端连接在一起，第七常数模块的输出端与第三乘法模块的第二输入端连接在一起，第三乘法模块的输出端与第二小选模块的第二输入端连接在一起。

本发明提供了一种具有失速保护功能的发电机组的一次风压控制系统。通过在一次风压控制系统设定值回路中加入模拟一次风机工作区曲线的防失速保护的模块功能组，在一次风机调节过程中，分别对锅炉一次风母管压力和一次风机出口压力进行优化，提供双重防失速保护功能，解决了发电机组一次风机在机组负荷变化，启动风机等工况时，一次风机易发生失速的问题，提高了机组的安全稳定运行能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明所用模块的特性一览表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种具有失速保护功能的发电机组一次风压控制系统，包括锅炉一次风压力信号BOIL PA P、两台一次风机均运行信号PAF ALL RUN、锅炉指令BOIL CMD、一次风流量信号PAFLOW、一号一次风机出口压力信号PAF1 OUT P、二号一次风机出口压力信号PAF2 OUT P、第一滞后模块LG1、第二滞后模块LG2、第一减法模块S1、第二减法模块S2、第一乘法模块M1、第二乘法模块M2、第三乘法模块M3、第一小选模块L1、第二小选模块L2、第一切换模块T1、第二切换模块T2、第一函数模块F1、第二函数模块F2、除法模块D1、大选模块B1、加法模块A1、第一常数模块K1、第二常数模块K2、第三常数模块K3、第四常数模块K4、第五常数K5、第六常数模块K6、第七常数模块K7、PID模块、一次风机控制器C，锅炉一次风压力信号BOIL PA P与第一滞后模块LG1的输入端i₁连接在一起，第一滞后模块LG1的输出端O₁与第一减法模块S1的减数输入端i₆连接在一起，第一减法模块S1的被减数输入端i₅与第二滞后模块LG2的输出端O₁₇连接在一起，第一减法模块S1的输出端O₅与第一乘法模块M1的被乘数输入端i₇连接在一起，第一切换块模块T1的第一输入端i₂与第一常数模块K1的输出端O₂连接在一起，第一切换块模块T1的第二输入端i₃与第二常数模块K2的输出端O₃连接在一起，第一切换块模块T1的第三输入端i₄与两台一次风机均运行信号PAF ALL RUN的输入端连接在一起，第一切换块模块T1的输出端O₄与第一乘法模块M1的乘数输入端i₈连接在一起，第一乘法模块M1的输出端O₆与第二乘法模块M2的被乘数输入端i₉连接在一起，第五常数模块K5的输出端O₇与第二乘法模块M2的乘数输入端i₁₀连接在一起，第二乘法模块M2的输出端O₈与第二小选模块L2的第一输入端i₁₁连接在一起，第二小选模块L2的输出端O₂₃与PID模块的输入端i₃₁连接在一起，PID模块的输出端O₂₄与一次风机控制器的输入端i₃₂连接在一起；第一函数模块F1的输入端i₁₂与锅炉指令BOIL CMD连接在一起，第一函数模块F1的输出端O₉与第一小选模块L1的第一输入端i₁₉连接在一起；第二切换块模块T2的第一输入端i₁₄与第三常数模块K3的输出端O₁₁连接在一起，第二切换块模块T2的第二输入端i₁₅与第四常数模块K4的输出端O₁₂连接在一起，第二切换块模块T2的第三输入端i₁₆与两台一次风机均运行信号PAF ALL RUN的输入端连接在一起，第二切换块模块T2的输出端O₁₃与第一除法模块D1的除数输入端i₁₇连接在一起，在第一除法块D1的被除数输入端i₁₃上连接有一次风流量信号PA FLOW，第一除法模块D1的输出端O₁₀与第二函数模块F2的输入端i₁₈连接在一起，第二函数模块F2的输出端与第一小选模块L1的第二输入端i₂₀连接在一起，第一小选模块L1的输出端O₁₅与第二滞后模块LG2的输入端i₂₁连接在一起，第二滞后模块LG2的输出端O₁₇与加法模块A1的第一输入端i₂₂连接在一起，第六常数模块K6的输出端O₁₈与加法模块A1的第二输入端i₂₃连接在一起，加法模块A1的输出端O₁₉与第二减法模块S2的被减数输入端i₂₆连接在一起；在大选模块B1的第一输入端i₂₄上连接有一号一次风机出口压力信号PAF1 OUT P，在大选模块B1的第二输入端i₂₅上连接有二号一次风机出口压力信号PAF2 OUT P，大选模块B1的输出端O₁₆与第二减法模块S2的减数输入端i₂₇连接在一起，第二减法模块S2的输出端O₂₀与第三乘法模块M3的第一输入端i₂₈连接在一起，第七常数模块K7的输出端O₂₁与第三乘法模块M3的第二输入端i₂₉连接在一起，第三乘法模块M3的输出端O₂₂与第二小选模块L2的第二输入端i₃₀连接在一起。

锅炉指令BOIL CMD经过第一函数模块F1后，得出与锅炉燃料相匹配的锅炉一次风压力设定值，锅炉一次风流量PA FLOW经过两台一次风机均运行信号PAF ALL RUN修正后，进入第二函数模块F2，得出在当前一次风流量下，保证一次风机工作点在稳定区的最大一次风压力值。两个压力定值经过小选环节后，第一小选模块L1输出与锅炉一次风量相匹配，能够保证一次风机工作于稳定区的锅炉一次风压力定值。此压力定值经过第二滞后模块LG2与锅炉一次风压力信号BOIL PA P相减，第一减法模块S1输出的第一路一次风压控制偏差，此路回路保证了锅炉一次风压力在合理范围内。

第二滞后模块LG2输出的压力定值经过加法模块A1，加上空预器阻力即第六常数模块K6，得出能够保证一次风机工作于稳定区的一次风机出口压力定值。此压力定值与一号一次风机出口压力信号PAF1 OUT P和二号一次风机出口压力信号PAF2 OUT P中的大者相减，第二减法模块S2输出第二路一次风压力控制偏差，此路回路保证了一次风机出口压力在合理范围内。

两路回路的一次风压控制偏差分别经过两台一次风机均运行信号PAF ALL RUN，锅炉一次风压标幺系数即第五常数模块K5，一次风机出口压力标幺系数即第七常数模块K7修正后，进行小选，第二小选模块L2的输出最终的一次风压力偏差值进入PID模块进行计算，PID模块的输出经过一次风机控制器输出电信号驱动一次风机动叶机械动作，调整一次风压力。

Claims

1. 一种具有失速保护功能的发电机组一次风压控制系统，包括锅炉一次风压力信号（BOIL PA P）、两台一次风机均运行信号（PAF ALL RUN）、锅炉指令（BOIL CMD）、一次风流量信号（PA FLOW）、一号一次风机出口压力信号（PAF1 OUT P）、二号一次风机出口压力信号（PAF2 OUT P）、第一滞后模块（LG1）、第二滞后模块（LG2）、第一减法模块（S1）、第二减法模块（S2）、第一乘法模块（M1）、第二乘法模块（M2）、第三乘法模块（M3）、第一小选模块（L1）、第二小选模块（L2）、第一切换模块（T1）、第二切换模块（T2）、第一函数模块（F1）、第二函数模块（F2）、除法模块（D1）、大选模块（B1）、加法模块（A1）、第一常数模块（K1）、第二常数模块（K2）、第三常数模块（K3）、第四常数模块（K4）、第五常数模块（K5）、第六常数模块（K6）、第七常数模块（K7）、PID模块和一次风机控制器（C），其特征在于，锅炉一次风压力信号（BOIL PAP）与第一滞后模块（LG1）的输入端（i₁）连接在一起，第一滞后模块（LG1）的输出端（O₁）与第一减法模块（S1）的减数输入端（i₆）连接在一起，第一减法模块（S1）的被减数输入端（i₅）与第二滞后模块（LG2）的输出端（O₁₇）连接在一起，第一减法模块（S1）的输出端（O₅）与第一乘法模块（M1）的被乘数输入端（i₇）连接在一起，第一切换块（T1）的第一输入端（i₂）与第一常数模块（K1）的输出端（O₂）连接在一起，第一切换块（T1）的第二输入端（i₃）与第二常数（K2）的输出端（O₃）连接在一起，第一切换块（T1）的第三输入端（i₄）与两台一次风机均运行信号（PAF ALL RUN）的输入端连接在一起，第一切换块（T1）的输出端（O₄）与第一乘法模块（M1）的乘数输入端（i₈）连接在一起，第一乘法模块（M1）的输出端（O₆）与第二乘法模块（M2）的被乘数输入端（i₉）连接在一起，第五常数模块（K5）的输出端（O₇）与第二乘法模块（M2）的乘数输入端（i₁₀）连接在一起，第二乘法模块（M2）的输出端（O₈）与第二小选模块（L2）的第一输入端（i₁₁）连接在一起，第二小选模块（L2）的输出端（O₂₃）与PID模块的输入端（i₃₁）连接在一起，PID模块的输出端（O₂₄）与一次风机控制器（C）的输入端（i₃₂）连接在一起；第一函数模块（F1）的输入端（i₁₂）与锅炉指令（BOIL CMD）连接在一起，第一函数模块（F1）的输出端（O₉）与第一小选模块（L1）的第一输入端（i₁₉）连接在一起；第二切换块（T2）的第一输入端（i₁₄）与第三常数模块（K3）的输出端（O₁₁）连接在一起，第二切换块（T2）的第二输入端（i₁₅）与第四常数模块（K4）的输出端（O₁₂）连接在一起，第二切换块（T2）的第三输入端（i₁₆）与两台一次风机均运行信号（PAF ALL RUN）的输入端连接在一起，第二切换块（T2）的输出端（O₁₃）与第一除法模块（D1）的除数输入端（i₁₇）连接在一起，在第一除法块（D1）的被除数输入端（i₁₃）上连接有一次风流量信号（PA FLOW），第一除法模块（D1）的输出端（O₁₀）与第二函数模块（F2）的输入端（i₁₈）连接在一起，第二函数模块（F2）的输出端与第一小选模块（L1）的第二输入端（i₂₀）连接在一起，第一小选模块（L1）的输出端（O₁₅）与第二滞后模块（LG2）的输入端（i₂₁）连接在一起，第二滞后模块（LG2）的输出端（O₁₇）与加法模块（A1）的第一输入端（i₂₂）连接在一起，第六常数模块（K6）的输出端（O₁₈）与加法模块（A1）的第二输入端（i₂₃）连接在一起，加法模块（A1）的输出端（O₁₉）与第二减法模块（S2）的被减数输入端（i₂₆）连接在一起；在大选模块（B1）的第一输入端（i₂₄）上连接有一号一次风机出口压力信号（PAF1 OUT P），在大选模块（B1）的第二输入端（i₂₅）上连接有二号一次风机出口压力信号（PAF2 OUT P），大选模块（B1）的输出端（O₁₆）与第二减法模块（S2）的减数输入端（i₂₇）连接在一起，第二减法模块（S2）的输出端（O₂₀）与第三乘法模块（M3）的第一输入端（i₂₈）连接在一起，第七常数模块（K7）的输出端（O₂₁）与第三乘法模块（M3）的第二输入端（i₂₉）连接在一起，第三乘法模块（M3）的输出端（O₂₂）与第二小选模块（L2）的第二输入端（i₃₀）连接在一起。