CN106014514A

CN106014514A - 热电联调控制系统及方法

Info

Publication number: CN106014514A
Application number: CN201610467342.3A
Authority: CN
Inventors: 陆军
Original assignee: Nanjing Chemical Industry Park Thermoelectricity Co Ltd
Current assignee: Nanjing Chemical Industry Park Thermoelectricity Co Ltd
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2016-06-24
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2036-06-24
Also published as: CN106014514B

Abstract

本发明公开的热电联调控制系统及方法，包括中压和低压抽汽压力自动控制模块分别根据中压和低压抽汽口的压力，自动调节中压抽汽调节阀和低压抽汽调节阀；中压和低压供热压力自动控制模块，分别根据中压和低压供热压力，自动调节中压供热调节阀和低压供热调节阀；所述自动系统间实现协调控制，使供热机组既能在AGC和一次调频模式下正常运行，又能确保机组供热安全。采用本发明提供了一种解决现有热电联产机组存在的发电自动调节和供热自动调节的矛盾的控制技术，既满足了电网对发电机组供电品质的考核指标要求，又确保了热用户的安全。

Description

热电联调控制系统及方法

技术领域

本发明属于燃煤发电技术领域的工业自动化控制技术领域，具体是供热机组的热电联调控制技术。

背景技术

热电联产具有节约能源、改善环境、提高火电厂经济效益等综合因素，越来越多的大容量火电机组逐渐发展为热电联产机组。但是，电网考核规定“10万千万以上发电机组均应具备AGC和一次调频功能”，由于电负荷变化会影响热负荷，同时热负荷的变化也会影响电负荷，电负荷变化幅度越大，对外供热流量越大，这种波动的幅度就越大，不仅影响本机的安全运行，也影响热用户的安全生产。因此，现有大多数热电联产机组在不能解决这个矛盾的情况下，存在以下问题：

1.供电与供热自动同时投入的情况下，调节系统互相干扰：

（1）造成主汽压力、汽包水位、主/再热蒸汽温度波动大，机组燃烧工况恶劣，危及机组安全运行。

（2）机组实际发电不能满足电网AGC指令和一次调频性能要求，电网每月考核严重。

（3）对外供热不稳定，影响热用户的安全生产，严重情况下导致热用户产品报废，设备损坏。

（4）机组燃烧工况变化大，严重影响脱硝自动系统调节，造成NOX不能平稳控制，环保监控和考核压力大。

2.仅投入供电自动：同样存在上述问题。

3.供电和供热自动均不投入：牺牲企业部分经济利益，接受电网的AGC和一次调频考核，保证热用户的安全稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供了一种新型热电联调自动控制技术，在确保供热安全稳定的基础上，充分利用抽汽压力自动、供热压力自动系统间的协调配合，实现供热机组的热电联调自动控制，既保证供电自动调节品质，又保障供热自动调节品质，还能实现环保监控指标NOX排放的稳定控制。

本发明提供的热电联调控制系统，该系统用于汽轮机抽汽热电联产机组，包括抽汽压力控制模块以及供热压力控制模块，其中，

所述抽汽压力控制模块设置在汽轮机压力缸系统中，包括抽汽调节阀、抽汽压力PID控制器以及采集压力值的传感检测设备，所述抽汽压力控制模块采集抽汽压力数据，经所述抽汽压力PID控制器实现抽汽调节阀自动控制过程；或者配合所述联产机组电负荷变化，或者根据供热压力模块输出，调节供热调节阀的开度使供热压力保持稳定；

所述供热压力控制模块与抽汽压力控制模块相连，包括供热压力调节阀、供热压力PID控制器以及采集压力值的传感检测设备，所述供热压力控制模块采集供热压力数据，经所述供热压力PID控制器实现供热压力调节阀自动控制过程；或者配合所述联产机组电负荷变化，或者根据抽汽压力控制模块输出，调节供热调节阀的开度使供热压力保持稳定。

所述抽汽压力控制模块根据供热需求分为中压抽汽压力控制模块和低压抽汽压力控制模块，所述供热压力控制模块根据供热需求分为中压供热压力控制模块和低压供热压力控制模块。

热电联调控制方法包括抽汽压力控制模块的闭环控制、抽汽压力控制模块与供热压力偏差的修正控制、以及抽汽压力控制模块与联产机组电负荷偏差的直接控制；

还包括供热压力控制模块的闭环控制、供热压力控制模块与抽汽压力偏差的修正控制、以及供热压力控制模块与联产机组电负荷偏差的直接控制。

所述抽汽压力控制模块的闭环控制具体为，通过所述抽汽压力值与设定值间的偏差，经抽汽压力PID控制器，生成控制信号调节所述抽汽调节阀的开度；

所述抽汽压力控制模块与供热压力偏差的修正控制具体为，当供热压力值与设定值产生偏差时，调节抽汽调节阀的开度使供热压力保持稳定；

所述抽汽压力控制模块与联产机组电负荷偏差的直接控制具体为，当联产机组电负荷产生偏差时，调节供热调节阀的开度使供热压力保持稳定。

所述供热压力控制模块的闭环控制具体为通过所述供热压力值与设定值间的偏差，经供热压力PID控制器，生成控制信号调节所述抽汽力调节阀的开度；

所述供热压力控制模块与抽汽压力偏差的修正控制具体为，当抽汽压力值与设定值产生偏差时，调节供热调节阀的开度使抽汽压力保持稳定；

所述供热压力控制模块与联产机组电负荷偏差的直接控制具体为，当联产机组电负荷产生偏差时，调节抽汽调节阀的开度使供热压力保持稳定。

该方法还包括抽汽压力控制模块与联产机组电负荷偏差的前馈控制以及供热压力控制模块与联产机组电负荷偏差的前馈控制。

所述抽汽压力控制模块与联产机组电负荷偏差的前馈控制具体为，当所述联产机组电负荷产生偏差时，先调节供热压力控制模块的供热压力调节阀再通过供热压力值与设定值产生偏差调节抽汽调节阀的开度使供抽汽压力保持稳定。

所述供热压力控制模块与联产机组电负荷偏差的前馈控制具体为，当所述联产机组电负荷产生偏差时，先调节抽汽压力控制模块的抽汽压力调节阀再通过抽汽压力值与设定值产生偏差调节抽汽调节阀的开度使供抽汽压力保持稳定。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明提供的热电联调控制系统及方法中，中压和低压抽汽压力自动控制模块分别根据中压和低压抽汽口的压力，自动调节中压抽汽调节阀和低压抽汽调节阀；中压和低压供热压力自动控制模块，分别根据中压和低压供热压力，自动调节中压供热调节阀和低压供热调节阀；所述自动系统间实现协调控制，使供热机组既能在AGC和一次调频模式下正常运行，又能确保机组供热安全。采用本发明提供了一种解决现有热电联产机组存在的发电自动调节和供热自动调节的矛盾的控制技术，既满足了电网对发电机组供电品质的考核指标要求，又确保了热用户的安全。

采用本发明提供的热电联调控制系统及其方法，电负荷指令发生变化时，抽汽和供热自动跟随调节，使发电机组能够快速、准确的响应电网调度的要求，同时，由于抽汽和供热自动的协调控制，在保证供电品质的前提下，又确保了供热的稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的热电联调控制系统控制原理图；

图2为本发明提供的中压和低压抽汽压力自动控制原理图；

图3为本发明提供的中压和低压供热压力自动控制原理图。

具体实施方式

本发明提供热电联调控制系统及方法，为使本发明的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1所示为本发明热电联调控制系统控制原理图，包括：高压调节阀1、功率自动控制模块2、实际功率3。当电网负荷指令发生变化时，通过调节高压调节阀，控制汽轮机组响应电网的负荷需求。

图1所示，根据供热需求分为中压抽汽压力控制模块和低压抽汽压力控制模块，供热压力控制模块根据供热需求分为中压供热压力控制模块和低压供热压力控制模块。中压控制与低压控制为相对独立的控制系统，以下以其中一个作具体说明。

中压抽汽压力自动控制的是中压缸中压抽汽压力，低压抽汽压力自动控制的是中压缸低压抽汽压力，结合图2说明抽汽压力自动控制原理图。

其中抽汽压力控制模块包括：抽汽调节阀4、抽汽压力自动模块5、供热压力偏差修正模块21、PID控制器22、电负荷前馈23、抽汽压力调节阀25；涉及的数据包括抽汽压力6、抽汽压力实际值与设定值偏差20、抽汽压力、抽汽调节阀阀门特性修正函数24。具体的控制过程如下：

当抽汽压力实际值与设定值发生偏差时，通过抽汽压力PID控制器运算后进行调整，当抽汽压力低于设定值时，关小抽汽调节阀，减小汽轮机中压缸蒸汽通流量，通过节流的方式，增大抽汽压力。当抽汽压力高于设定值时，开大抽汽调节阀，增大汽轮机中压缸蒸汽通流量，减小抽汽压力。

电负荷前馈模块的作用：当电负荷指令发生变化时，电负荷变化量的函数直接作用在中压抽汽压力自动系统中，比如：F(X)=1：1，表示电负荷增加量为1时，中压抽汽调节阀的开度增加1%，提前降低抽汽口的压力，避免对外供流量增加；F(X)=-1：-1，表示电负荷减少量为1时，中压抽汽调节阀的开度减小1%，提前升高抽汽口的压力，避免对外供流量下降。

供热压力偏差修正模块的作用：当中压供热压力实际值与设定值（PV-SP）发生偏差时，用（PV-SP）的函数对中压抽汽压力自动PID控制器进行修正，比如：F(X)=1：1，表示中压供热压力实际值比设定值高出的量值为1，对抽汽压力PID控制器增加正偏差1，使抽汽压力调节阀开大，减小抽汽口的压力，降低供热流量；F(X)=-1：-1，表示中压供热压力实际值比设定值低的量值为1，对抽汽压力PID控制器增加负偏差1，使抽汽压力调节阀关小，增加抽汽口的压力，提高供热流量。

其中低压抽汽压力自动包括：低压抽汽调节阀10、低压抽汽压力自动模块11、抽供热压力偏差修正模块21、抽汽压力PID控制器22、电负荷前馈23、抽汽压力调节阀25；涉及的数据包括低压抽汽压力12、抽汽压力实际值与设定值偏差20、抽汽调节阀阀门特性修正函数24，控制原理同中压抽汽压力自动模块。

图1所示中压供热压力控制模块和低压供热压力控制模块分别为两套独立的控制系统，中压供热压力控制模块的是中压供热压力，低压供热压力控制模块的是低压供热压力，两套自动控制系统原理相同，结合图3供热压力自动控制原理图。

其中中压供热压力自动包括：中压供热压力调节阀7、中压供热压力自动模块8、供热压力调节阀35、供热压力PID控制器31、闭锁减模块32、电负荷前馈33；涉及的数据包括中压供热压力9、供热压力实际值与设定值偏差30、供热调节阀阀门特性修正函数34。具体的控制过程如下：

当供热压力实际值与设定值发生偏差时，通过供热压力PID控制器运算后进行调整，当供热压力低于设定值时，开大供热调节阀，提高供热流量，增大供热压力。当供热压力高于设定值时，关小供热调节阀，减少供热流量，减小供热压力。

电负荷前馈模块的作用：当电负荷指令发生变化时，电负荷变化量的函数直接作用在中压供热压力自动系统中，比如：F(X)=1：-1，表示电负荷增加量为1时，中压供热调节阀的开度减小1%，提前减少外供流量；F(X)=-1：1，表示电负荷减少量为1时，中压供热调节阀的开度增加1%，提前增大对外供流量。

当中压抽汽压力达到高限时，控制回路中引入该信号闭锁供热调节阀进一步关小，避免抽汽压力超压。闭锁减模块的作用：当中压抽汽压力达到高限时，比如：大于中压抽汽口压力保护动作值2.5MPa，强制中压供热压力闭环控制模块的负偏差为0，使中压供热调节阀快速开启，避免抽汽压力超压。

其中低压供热压力自动包括：低压供热压力调节阀13、低压供热压力自动模块14、低压供热压力15、供热压力实际值与设定值偏差30、供热压力PID控制器31、闭锁减模块32、电负荷前馈33、供热调节阀阀门特性修正函数34、供热压力调节阀35，控制原理同中压供热压力自动模块。

上述方法是通过中压和低压抽汽压力自动控制系统、中压和低压供热压力自动控制系统，四套自动系统间既相互协调控制又根据电负荷变化进行相应调节，既实现了供热机组及时响应电负荷变化的功能，又确保了供热用户的安全，同时机组燃烧工况稳定，脱硝自动控制稳定，满足了环保对火电机组NOX排放监控的要求。

本发明普遍适用于全国火力发电热电联产机组，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.热电联调控制系统，其特征在于，该系统用于汽轮机抽汽热电联产机组，包括抽汽压力控制模块以及供热压力控制模块，其中，

2.根据权利要求1所述的热电联调控制系统，其特征在于，所述抽汽压力控制模块根据供热需求分为中压抽汽压力控制模块和低压抽汽压力控制模块，所述供热压力控制模块根据供热需求分为中压供热压力控制模块和低压供热压力控制模块。

3.热电联调控制方法，其特征在于，该方法包括抽汽压力控制模块的闭环控制、抽汽压力控制模块与供热压力偏差的修正控制、以及抽汽压力控制模块与联产机组电负荷偏差的直接控制；

4.根据权利要求3所述的热电联调控制方法，其特征在于，所述抽汽压力控制模块的闭环控制具体为，通过所述抽汽压力值与设定值间的偏差，经抽汽压力PID控制器，生成控制信号调节所述抽汽调节阀的开度；

5.根据权利要求3所述的热电联调控制方法，其特征在于，所述供热压力控制模块的闭环控制具体为通过所述供热压力值与设定值间的偏差，经供热压力PID控制器，生成控制信号调节所述抽汽力调节阀的开度；

6.根据权利要求4或5所述的热电联调控制方法，其特征在于，该方法还包括抽汽压力控制模块与联产机组电负荷偏差的前馈控制以及供热压力控制模块与联产机组电负荷偏差的前馈控制。

7.根据权利要求6所述的热电联调控制方法，其特征在于，所述抽汽压力控制模块与联产机组电负荷偏差的前馈控制具体为，当所述联产机组电负荷产生偏差时，先调节供热压力控制模块的供热压力调节阀再通过供热压力值与设定值产生偏差调节抽汽调节阀的开度使供抽汽压力保持稳定。

8.根据权利要求6所述的热电联调控制方法，其特征在于，所述供热压力控制模块与联产机组电负荷偏差的前馈控制具体为，当所述联产机组电负荷产生偏差时，先调节抽汽压力控制模块的抽汽压力调节阀再通过抽汽压力值与设定值产生偏差调节抽汽调节阀的开度使供抽汽压力保持稳定。