CN105182925B - 一种火力发电机组节能型协调控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火力发电机组节能型协调控制方法，包括步骤有：1)将磨煤机容量风调节门全开；2)通过机组负荷指令形成一次风压力设定值前馈信号；3)利用PID运算对主蒸汽压力与其设定值的偏差信号进行修正，形成一次风压力设定值修正信号；该信号与步骤2)的一次风压力设定值前馈信号相加，形成一次风压力设定值信号；4)利用PID运算对一次风压力与其设定值的偏差信号进行修正，调节一次风压力，控制进入锅炉炉膛的燃料量；5)通过调节汽轮机高压调门控制机组功率。本发明通过将磨煤机容量风调节门全开，由一次风机变频器调节一次风压力，控制进入锅炉炉膛的燃料量，降低了磨煤机容量风调节门的节流损失，提高了机组运行的经济性。
Description
技术领域
本发明属于控制工程技术领域。涉及一种火力发电机组节能型协调控制方法。
背景技术
节能减排是关系经济社会可持续发展的重大战略问题。电力行业既是优质清洁能源的创造者，又是一次能源消耗大户和污染排放大户，因而也是国家实施节能减排的重点领域。火力发电机组节能降耗是响应国家节能减排和低碳经济的重要举措，是增强火力发电厂市场竞争力的有效措施。
火力发电是指利用煤炭等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的总称；火力发电机组主要包括锅炉、汽轮机、发电机、磨煤机、一次风机和DCS控制系统等设备；磨煤机将煤块研磨成煤粉，由一次风机提供一定压力、一定流量的一次风，将煤粉干燥并送入锅炉炉膛，煤粉在炉膛内燃烧并将释放出的热量传递给水，将水加热成一定温度和压力的蒸汽，输出至汽轮机，汽轮机将蒸汽的能量转换为机械能，驱动发电机发电。协调控制是指将锅炉控制和汽轮机控制两个子系统作为一个整体、互相协调配合地进行控制，使锅炉和汽轮机尽快地共同适应电网负荷变化的需要，又共同保持机组安全、稳定运行。
火力发电厂制粉系统的任务就是为锅炉提供一定数量、质量并满足负荷要求的煤粉。双进双出磨煤机制粉系统因煤种适应能力强、锅炉负荷响应速度快等优点而得到广泛应用。双进双出磨煤机制粉系统机组的协调控制，通常是通过磨煤机容量风调节门控制进入炉膛的燃料量，容量风调节门节流损失大，影响机组运行的经济性。
现有的燃煤机组的自动发电控制方法，如公开号为CN103513640A的一种燃煤机组自动发电控制系统整体优化方法及系统，均未公开通过控制进入锅炉炉膛的燃料量和机组功率，以提高机组的经济性的技术方案。
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，提供一种火力发电机组节能型协调控制方法，在双进双出磨煤机制粉系统火力发电机组锅炉/汽轮机协调控制系统中使用该方法，可解决磨煤机容量风调节门节流损失大的问题，提高机组的经济性，降低能耗。
本发明的技术方案是，一种火力发电机组节能型协调控制方法，包括控制进入锅炉炉膛的燃料量和控制机组功率；
其中，控制进入锅炉炉膛的燃料量包括以下步骤：
1)将磨煤机容量风调节门全开；
2)通过DCS【分布式控制系统(Distributed Control System)的英文缩写】的模拟量输入通道，取机组负荷指令信号，通过一次风压力设定值前馈函数运算，形成一次风压力设定值前馈信号；
3)通过DCS的模拟量输入通道，取主蒸汽压力的测量信号，并与主蒸汽压力设定值进行减法运算，获得主蒸汽压力偏差信号；对主蒸汽压力偏差信号进行PID运算，形成一次风压力设定值动态修正信号；利用常规加法运算，将一次风压力设定值动态修正信号和步骤2)中得到的一次风压力设定值前馈信号相加，形成一次风压力设定值信号；
4)通过DCS的模拟量输入通道，取一次风压力的测量信号，并与一次风压力设定值信号进行减法运算，获得一次风压力偏差信号；对一次风压力偏差信号进行PID运算，形成一次风机变频器频率信号，调节一次风压力，以控制进入锅炉炉膛的燃料量；
控制机组功率包括以下步骤：
通过DCS的模拟量输入通道，取机组功率的测量信号，并与机组负荷指令信号进行减法运算，获得机组功率偏差信号；对机组功率偏差信号进行PID运算，形成汽轮机流量指令信号，送至汽轮机数字电液控制系统，调节汽轮机高压调门开度，以控制机组功率。
所述步骤2)中，在3台磨煤机运行的情况下，一次风压力设定值前馈函数的对应关系如表1；在4台磨煤机运行的情况下，一次风压力设定值前馈函数的对应关系如表2：
表1机组负荷指令对一次风压力设定值的前馈函数(3台磨煤机)
表2机组负荷指令对一次风压力设定值的前馈函数(4台磨煤机)
所述步骤2)中的机组负荷指令信号由运行人员手动输入或电网调度中心给定。
所述步骤3)中主蒸汽压力的测量信号通过安装于主蒸汽管上的压力变送器采集；所述步骤4)中一次风压力的测量信号通过设安装一次风机母管上的压力变送器采集。
所述步骤3)中的PID运算中，比例系数Kp＝16，积分时间Ti＝65，微分系数Kd＝0；
所述步骤4)中的PID运算中，比例系数Kp＝3.7，积分时间Ti＝40，微分系数Kd＝0；
所述控制机组功率的PID运算中，比例系数Kp＝0.2，积分时间Ti＝45，微分系数Kd＝0。
本发明的技术核心是：通过将磨煤机容量风调节门全开，由一次风控制进入锅炉炉膛的燃料量，解决了磨煤机容量风调节门节流损失大的问题，提高了机组运行的经济性。
有益效果：
1)、解决了磨煤机容量风调节门节流损失大的问题，提高了机组运行的经济性。
2)、通过DCS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。
附图说明
图1为本发明的一次风压力设定值前馈信号计算SAMA图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步具体说明。
本发明提供了一种火力发电机组节能型协调控制方法，包括以下步骤：
(1)、将磨煤机容量风调节门全开；
(2)、一次风压力设定值前馈信号计算。如图1所示，通过DCS的模拟量输入通道，取机组负荷指令信号，通过一次风压力设定值前馈函数运算，形成一次风压力设定值前馈信号，一次风压力设定值前馈函数对应关系如表1、表2所示，具体函数形式是根据机组运行数据测定。表1和表2的一次风压力设定值前馈函数，通过磨煤机运行数量进行切换。
表1机组负荷指令对一次风压力设定值的前馈函数(3台磨煤机)
表2机组负荷指令对一次风压力设定值的前馈函数(4台磨煤机)
(3)、通过DCS的模拟量输入通道，取主蒸汽压力的测量信号，并与主蒸汽压力设定值进行减法运算，获得主蒸汽压力偏差信号；对主蒸汽压力偏差信号进行PID运算，形成一次风压力设定值动态修正信号；利用常规加法运算，将一次风压力设定值动态修正信号和步骤(2)的一次风压力设定值前馈信号相加，形成一次风压力设定值信号；
(4)、燃料量调节。通过DCS的模拟量输入通道，取一次风压力的测量信号，并与一次风压力设定值进行减法运算，获得一次风压力偏差信号；对一次风压力偏差信号进行PID运算，形成一次风机变频器频率信号，调节一次风压力，控制进入锅炉炉膛的燃料量；
(5)、机组功率控制。通过DCS的模拟量输入通道，取机组功率信号，并与负荷指令信号进行减法运算，获得机组功率偏差信号；对机组功率偏差信号进行PID运算，形成汽轮机流量指令信号，送至汽轮机数字电液控制系统，调节汽轮机高压调门开度，控制机组功率。
Claims (5)
1.一种火力发电机组节能型协调控制方法，其特征在于，包括控制进入锅炉炉膛的燃料量和控制机组功率；
其中，控制进入锅炉炉膛的燃料量包括以下步骤：
1)将磨煤机容量风调节门全开；
2)通过DCS的模拟量输入通道，取机组负荷指令信号，通过一次风压力设定值前馈函数运算，形成一次风压力设定值前馈信号；
3)通过DCS的模拟量输入通道，取主蒸汽压力的测量信号，并与主蒸汽压力设定值进行减法运算，获得主蒸汽压力偏差信号；对主蒸汽压力偏差信号进行PID运算，形成一次风压力设定值动态修正信号；利用常规加法运算，将一次风压力设定值动态修正信号和步骤2)中得到的一次风压力设定值前馈信号相加，形成一次风压力设定值信号；
4)通过DCS的模拟量输入通道，取一次风压力的测量信号，并与一次风压力设定值信号进行减法运算，获得一次风压力偏差信号；对一次风压力偏差信号进行PID运算，形成一次风机变频器频率信号，调节一次风压力，以控制进入锅炉炉膛的燃料量；
控制机组功率包括以下步骤：
通过DCS的模拟量输入通道，取机组功率的测量信号，并与机组负荷指令信号进行减法运算，获得机组功率偏差信号；对机组功率偏差信号进行PID运算，形成汽轮机流量指令信号，送至汽轮机数字电液控制系统，调节汽轮机高压调门开度，以控制机组功率。
2.根据权利要求1所述的火力发电机组节能型协调控制方法，其特征在于，所述步骤2)中，在3台磨煤机运行的情况下，一次风压力设定值前馈函数的对应关系如表1；在4台磨煤机运行的情况下，一次风压力设定值前馈函数的对应关系如表2：
表1 3台磨煤机运行的情况下，机组负荷指令对一次风压力设定值的前馈函数
表2 4台磨煤机运行的情况下，机组负荷指令对一次风压力设定值的前馈函数
3.根据权利要求1或2中任一项所述的火力发电机组节能型协调控制方法，其特征在于，所述步骤2)中的机组负荷指令信号由运行人员手动输入或电网调度中心给定。
4.根据权利要求3所述的火力发电机组节能型协调控制方法，其特征在于，所述步骤3)中主蒸汽压力的测量信号通过安装于主蒸汽管上的压力变送器采集；所述步骤4)中一次风压力的测量信号通过安装于一次风机母管上的压力变送器采集。
5.根据权利要求4所述的火力发电机组节能型协调控制方法，其特征在于，所述步骤3)中的PID运算中，比例系数Kp＝16，积分时间Ti＝65，微分系数Kd＝0；
所述步骤4)中的PID运算中，比例系数Kp＝3.7，积分时间Ti＝40，微分系数Kd＝0；
所述控制机组功率的PID运算中，比例系数Kp＝0.2，积分时间Ti＝45，微分系数Kd＝0。
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