CN105020697A - 一种再热汽温控制系统、方法和火电机组设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再热汽温控制系统、方法和火电机组设备，其中再热汽温控制系统包括依次连接的第一函数模块、第一加法模块、加减模块、第一调节模块、第三加法模块、小选模块以及第一操作模块，第一加法模块的输入端还与第一定值模块的输出端连接，第三加法模块的输入端还与第二函数模块的输出端连接；加减模块的输出端还依次连接第二加法模块、第二调节模块、第四加法模块以及第二操作模块，第二加法模块的输入端还与第二定值模块的输出端连接，第四加法模块的输入端还与第四函数模块的输出端连接。采用单回路PI调节方式，以火嘴摆动角度调节为主、喷减温水为辅，通过改变火嘴倾角能够调节再热汽温，保证机组的安全运行，提高机组的热经济性。

Description

一种再热汽温控制系统、方法和火电机组设备

技术领域

本发明涉及电站自动化控制领域，特别涉及一种再热汽温控制系统、方法和火电机组设备。

背景技术

在现代化火力发电厂自动控制中，再热汽温影响着火电机组的安全稳定以及经济效益，因此对于中间再热机组、再热汽温的控制是一个非常重要的控制环节。一般调节再热汽温的方法有：调节再热器或过热器挡板，通过改变再热器的烟气流量来改变再热汽温度；或者在紧急情况下，通过调节喷水来快速地把温度调节下去。

目前为了提高发电机组的热效率，高压以上的锅炉汽轮机组均采用中间再热系统，即在锅炉中相应增设再热受热面，使汽轮机高压缸排出的蒸汽再次加热成为具有一定温度的再热蒸汽，送回到汽轮机的中、低压缸内继续膨胀做功。再热汽温是有迟延、有惯性、有自平衡能力的被控对象。但由于再热蒸汽的压力低、流量小、传热系数小，所以再热汽温受负荷的变化影响更大。当机组负荷降低30％时，如果对再热汽温不加以控制，锅炉再热器出口汽温将降低28～35℃。因此，在相同的热偏差条件下，再热汽温引起的出口汽温偏差比过热蒸汽大。此外，再热器入口蒸汽温度随着汽轮机高压缸排汽温度而变化，再热汽温的变化幅度较过热汽温大得多。

由此可见，要保持再热汽温稳定就必须对其进行调节，但是现有的火电机组再热器的出口汽温偏差较大，如果对再热汽温进行调节，则调节过程需要耗费机组工作人员很大的劳动强度，无法通过简答的方式对其进行调节，更加取法保证再热汽温的稳定性，从而降低火电机组的经济效益。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何对再热汽温进行控制，以保证再热汽温的稳定性。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种再热汽温控制系统，包括依次连接的第一函数模块、第一加法模块、加减模块、第一调节模块、第三加法模块、小选模块以及第一操作模块，第一加法模块的输入端还与第一定值模块的输出端连接，第三加法模块的输入端还与第二函数模块的输出端连接；

加减模块的输出端还依次连接第二加法模块、第二调节模块、第四加法模块以及第二操作模块，第二加法模块的输入端还与第二定值模块的输出端连接，第四加法模块的输入端还与第四函数模块的输出端连接。

进一步地，还包括第三函数模块，第三函数模块的输入端与第一函数模块、第二函数模块以及第四函数模块均连接，第三函数模块的输出端与小选模块的输入端连接。

进一步地，所述第一函数模块、第二函数模块、第三函数模块和第四函数模块输入端均输入主蒸汽流量。

进一步地，所述加减模块的输入端还输入再热器出口汽温。

进一步地，所述第一操作模块的输出端与摆动火嘴控制器连接，所述第二操作模块的输出端与减温水控制器连接。

进一步地，所述第一定值模块和第二定制模块分别向第一加法模块和第二加法模块提供再热汽温设定值，以对主蒸汽流量进行修正。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种火电机组设备，包括锅炉和对锅炉温度进行控制的再热汽温控制系统，所述再热汽温控制系统为以上所述的再热汽温控制系统。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种基于以上所述的再热汽温控制系统对锅炉温度进行再热汽温控制方法，包括：

S1、根据预设的再热汽温设定值对主蒸汽流量进行修正；

S2、修正后的主蒸汽流量与再热器出口汽温进行比较，得到偏差值；

S3、根据偏差值进行第一次调节，调节之后通过前馈补偿回路，通过调节结果对火嘴摆动角度大小进行控制。

进一步地，步骤S2之后、步骤S3之前还包括：

S4、根据偏差值进行第二次调节，通过调节之后的结果对减温水控制器的开启和关闭进行控制。

进一步地，所述步骤S3和S4并列执行，通过调节火嘴摆动角度来控制再热汽温度，当摆动火嘴在调节范围内无法控制再热汽温度回到给定温度时，减温水执行器将自动开启，调节超过给定温度的再热汽温度回到给定温度。

(三)有益效果

本发明实施例提供的一种再热汽温控制系统，采用单回路PI调节方式，以火嘴摆动角度调节为主、喷减温水为辅，正常情况下以摆动火嘴调节为主，摆动火嘴调节器的被调量信号为再热器出口汽温。通过改变喷燃器的倾斜角度来改变火焰中心的位置和炉膛出口的烟气温度，使各受热面的吸热比例相应发生变化，达到调节再热汽温度的目的。通过改变火嘴倾角能够调节再热汽温，保证机组的安全运行，提高机组的热经济性。同时本发明还提供了一种基于上述再热汽温控制系统的火电机组设备以及再热汽温控制方法。

附图说明

图1是本发明实施例一中提供的一种再热汽温控制系统的电路结构示意图；

图2是本发明实施例三中提供的一种再热汽温控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

本发明提供了一种再热汽温控制系统，其电路结构示意图如图1所示，包括依次连接的第一函数模块f1(x)、第一加法模块∑1、加减模块J、第一调节模块PI、第三加法模块∑3、小选模块V以及第一操作模块Z/S1，第一加法模块∑1的输入端还与第一定值模块G1的输出端连接，第三加法模块∑3的输入端还与第二函数模块f2(x)的输出端连接。

加减模块J的输出端还依次连接第二加法模块∑2、第二调节模块PID、第四加法模块∑4以及第二操作模块Z/S2，第二加法模块∑2的输入端还与第二定值模块G2的输出端连接，第四加法模块∑4的输入端还与第四函数模块f4(x)的输出端连接。

进一步地，上述系统中还包括第三函数模块f3(x)，第三函数模块f3(x)的输入端与第一函数模块f1(x)、第二函数模块f2(x)以及第四函数模块f4(x)均连接，第三函数模块f3(x)的输出端与小选模块V的输入端连接。

进一步地，本实施例中的第一函数模块f1(x)、第二函数模块f2(x)、第三函数模块f3(x)和第四函数模块f4(x)输入端均输入主蒸汽流量D。

进一步地，本实施例中的加减模块J的输入端还输入再热器出口汽温T。优选地，本实施例中的再热器出口汽温为高温段再热器出口汽温。

为了抑制负荷扰动引起的再热汽温变化，系统中包括对主蒸汽流量D进行补偿的前馈补偿回路，由两个并行支路构成，补偿特性由第二函数模块f2(x)和第三函数模块f3(x)这两个函数模块决定，其中送入小选模块V的一路，即第三函数模块f3(x)的输出端输出的I13在动态过程中可以加强调节作用。

进一步地，上述系统中第一操作模块Z/S1的输出端与摆动火嘴控制器BJ连接，第二操作模块Z/S2的输出端与减温水控制器JF连接。摆动火嘴控制端BJ和减温水控制端JF均为就地调节执行器的控制端，通过调节摆动火嘴来控制再热汽温度，当摆动火嘴在调节范围内还不能控制再热汽温度回到给定温度时，减温水执行器将自动开启，调节超过给定温度的再热汽温度回到给定温度。

进一步地，上述系统中第一定值模块G1和第二定制模块G2分别向第一加法模块∑1和第二加法模块∑2提供再热汽温设定值O4和O5，以对主蒸汽流量D进行修正。

上述再热汽温控制系统采用单回路PI调节方式，通过改变喷燃器火嘴的倾斜角度来改变火焰中心的位置和炉膛出口的烟气温度，使各受热面的吸热比例相应发生变化，达到调节再热汽温度的目的。具体控制过程中是以摆动火嘴调节为主，并辅以喷水减温来控制再热汽温。正常情况下以摆动火嘴调节为主，摆动火嘴调节器的被调量信号为再热器出口汽温T。火嘴调节系统是一个单回路PI调节系统，第一定值模块G1给出的再热汽温设定值O4经过主蒸汽流量D修正后作为调节器的设定值，再通过加减模块J与再热器出口汽温T比较，其偏差值I5送入到第一调节模块，即PI调节器。

例如，当负荷增加的瞬间，前馈调节迅速动作，动态瞬间第三函数模块f3(x)的输出值小于PI调节器的输出，经小选模块V后，可以使火嘴快速下摆，以抑制再热汽温的上升。当PI调节器的输出减小以后，小选模块V平稳地过渡到输出PI调节器的控制值来调节火嘴摆角，反之亦然，在负荷降低时，第二函数模块f2(x)的输出值增大，使火嘴迅速上摆，以抑制再热汽温的下降。

上述系统的工作流程如下：

锅炉的主蒸汽流量D接入第一函数模块f1(x)的输入端S1、第四函数模块f4(x)的输入端S2、第二函数模块f2(x)的输入端S4和第三函数模块f3(x)的输入端S5；锅炉的第一函数模块f1(x)输出信号O3接入第一加法模块∑1的输入端I1；锅炉的第一定值模块G1的输出信号O4接入第一加法模块∑1的输入端I2；锅炉的第一加法模块∑1的输出信号O6接入加减模块J的输入端I15；锅炉的高温段再热器出口汽温T接入加减模块J的输入端S3；所述锅炉所在机组的加减模块J的输出O7接入第一调节模块PI的输入端I5和第二加法模块∑2的输入端I4；锅炉所在机组的第一调节模块PI的输出O9接入第三加法模块∑3的输入端I8；锅炉的第三加法模块∑3的输出端O13接入小选模块V的输入端I10；锅炉所在机组的小选模块V的输出O14接入第一操作模块Z/S1的输入端I11；锅炉所在机组的第一操作模块O8、第二加法模块∑2的输出信号；

O14接入摆动火嘴控制端BJ；锅炉所在机组的第二函数模块f2(x)的输出O2接入第三加法模块∑3的输入端I12；锅炉所在机组的第三函数模块f3(x)的输出O1接入小选模块V的输入端I13；锅炉的第二定值模块G2的输出信号O5接入第二加法模块∑2的输入端I3；锅炉所在机组的第二加法模块∑2的输出O8接入第二调节模块PID的输入端I6；锅炉所在机组的第二调节模块PID的输出O10接到第四加法模块∑4的输入端I7；锅炉所在机组的第四加法模块∑4的输出O12连接到第二操作模块Z/S2的输入端I9；锅炉所在机组的第二操作模块Z/S2的输出连接到减温水控制端JF；锅炉所在机组的第四函数模块f4(x)的输出O11连接到第四加法模块的输入端I4。

需要说明的是，本实施例提供的再热汽温控制系统是一种在线优化系统，可以适用于大型煤粉燃烧汽包锅炉，并且能够通过不同的公司设计生产的DCS控制系统组态实现。

综上所述，本实施例提供的再热汽温控制系统，解决了火电机组摆动火嘴再热汽温控制的技术问题，可减轻机组运行人员的劳动强度，提高机组的热效率和再热蒸汽温度的稳定性。

实施例二

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种火电机组设备，包括锅炉和对锅炉温度进行控制的再热汽温控制系统，其中的再热汽温控制系统就是以上实施例一中所述的再热汽温控制系统。

实施例三

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种基于以上实施例一所述的再热汽温控制系统对锅炉温度进行再热汽温控制方法，包括：

S1、根据预设的再热汽温设定值对主蒸汽流量进行修正；

S2、修正后的主蒸汽流量与再热器出口汽温进行比较，得到偏差值；

S3、根据偏差值进行第一次调节，调节之后通过前馈补偿回路，通过调节结果对火嘴摆动角度大小进行控制。

进一步地，步骤S2之后、步骤S3之前还包括：

S4、根据偏差值进行第二次调节，通过调节之后的结果对减温水控制器的开启和关闭进行控制。

进一步地，所述步骤S3和S4并列执行，通过调节火嘴摆动角度来控制再热汽温度，当摆动火嘴在调节范围内无法控制再热汽温度回到给定温度时，减温水执行器将自动开启，调节超过给定温度的再热汽温度回到给定温度。

通过采用上述再热汽温控制方法对锅炉再热汽温进行控制，解决了火电机组摆动火嘴再热汽温控制的技术问题，可减轻机组运行人员的劳动强度，提高机组的热效率和再热蒸汽温度的稳定性。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种再热汽温控制系统，其特征在于，包括依次连接的第一函数模块、第一加法模块、加减模块、第一调节模块、第三加法模块、小选模块以及第一操作模块，第一加法模块的输入端还与第一定值模块的输出端连接，第三加法模块的输入端还与第二函数模块的输出端连接；

加减模块的输出端还依次连接第二加法模块、第二调节模块、第四加法模块以及第二操作模块，第二加法模块的输入端还与第二定值模块的输出端连接，第四加法模块的输入端还与第四函数模块的输出端连接。

2.如权利要求1所述的再热汽温控制系统，其特征在于，还包括第三函数模块，第三函数模块的输入端与第一函数模块、第二函数模块以及第四函数模块均连接，第三函数模块的输出端与小选模块的输入端连接。

3.如权利要求2所述的再热汽温控制系统，其特征在于，所述第一函数模块、第二函数模块、第三函数模块和第四函数模块输入端均输入主蒸汽流量。

4.如权利要求1所述的再热汽温控制系统，其特征在于，所述加减模块的输入端还输入再热器出口汽温。

5.如权利要求1所述的再热汽温控制系统，其特征在于，所述第一操作模块的输出端与摆动火嘴控制器，所述第二操作模块的输出端与减温水控制器连接。

6.如权利要求1所述的再热汽温控制系统，其特征在于，所述第一定值模块和第二定制模块分别向第一加法模块和第二加法模块提供再热汽温设定值，以对主蒸汽流量进行修正。

7.一种火电机组设备，包括锅炉和对锅炉温度进行控制的再热汽温控制系统，其特征在于，所述再热汽温控制系统为权利要求1-6中任一项所述的再热汽温控制系统。

8.一种基于权利要求1-6中任一项所述的再热汽温控制系统对锅炉温度进行再热汽温控制方法，其特征在于，包括：

S1、根据预设的再热汽温设定值对主蒸汽流量进行修正；

S2、修正后的主蒸汽流量与再热器出口汽温进行比较，得到偏差值；

S3、根据偏差值进行第一次调节，调节之后通过前馈补偿回路，通过调节结果对火嘴摆动角度大小进行控制。

9.如权利要求8所述的再热汽温控制方法，其特征在于，步骤S2之后、步骤S3之前还包括：

S4、根据偏差值进行第二次调节，通过调节之后的结果对减温水控制器的开启和关闭进行控制。

10.如权利要求9所述的再热汽温控制方法，其特征在于，所述步骤S3和S4并列执行，通过调节火嘴摆动角度来控制再热汽温度，当摆动火嘴在调节范围内无法控制再热汽温度回到给定温度时，减温水执行器将自动开启，调节超过给定温度的再热汽温度回到给定温度。