CN108594663B - 一种深度调峰下660mw超临界机组agc控制方法 - Google Patents
一种深度调峰下660mw超临界机组agc控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种深度调峰下660MW超临界机组AGC控制方法，属于AGC控制技术领域。本发明中当机组负荷进入深度调峰区间，对汽泵流量做最小流量限制，当单台汽泵流量小于425T/H时，开始让汽泵再循环阀参与汽泵入口流量调节，缓慢开启，维持汽泵在最小出力以上运行；同时在锅炉侧提高烟气温度，让脱硝宽负荷挡板跟随机组负荷缓慢关小，以维持机组低负荷时的烟气温度；在机组进入深度调峰区间，AGC速率通过判断，自动减低速率，同时AGC控制锅炉主控、汽机主控PID自适应、变参数控制，以提高自动控制品质。本发明实现了汽动给水泵再循环阀、脱硝宽负荷挡板跟随机组负荷自动控制，深度调峰下AGC自动控制、汽机主控PID自适应控制、锅炉主控PID自适应控制。
Description
技术领域
本发明涉及AGC控制技术领域，更具体地说，涉及一种深度调峰下660MW超临界机组AGC控制方法。
背景技术
锅炉内的工质都是水，水的临界压力是：22.115MPA，374.15℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽转化汽化潜热等于零，不存在两相区，即水变成蒸汽是连续的，并以单相形式进行，就叫水的临界点，炉内工质压力大于这个压力就是超临界锅炉。自动发电控制(Automatic Gain Control)简称AGC，其是能量管理系统(EMS)的重要组成部分。按电网调度中心的控制目标将指令发送给有关发电厂或机组，通过电厂或机组的自动控制调节装置，实现对发电机功率的自动控制。
对于调峰机组来讲，其能够调峰的能力取决于机组的最小负荷及最大负荷之比，而机组的调峰能力又取决于锅炉及汽轮机对于高低负荷的适应能力。理论上，对超临界机组来讲，AGC方式下可以从100％调到50％，也就是说，一台660MW机组，其发电量能够从660MW下降到330MW，其调峰能力是330MW，其调峰深度是50％。但是实际上随着新能源发电机组的投产运行，火电机组更多的是参与深度调峰，这样原来AGC方式下50％的调峰能力已经不能满足60％的调峰能力要求。
目前，深度调峰下660MW超临界机组的AGC控制主要存在以下问题：
(1)原汽动给水泵再循环阀在330MW以上采用手动运行、全关方式，无法对汽动给水泵入口流量进行干预，导致在低负荷时，给水流量无法跟随机组负荷下调，造成机组过热度低，影响机组运行安全性；
(2)原脱硝宽负荷挡板由运行手动控制，且保持全开，无法跟随机组负荷自动调节烟气温度，使机组在降负荷时，烟温急剧下降致使脱硝退出，造成机组污染物瞬间超排，小时均值超标则迫使机组停机；
(3)原AGC速率为6.6MW/min，当进入深度调峰区间，幅度过大，影响机组安全性；
(4)原锅炉主控指令回路中，设计锅炉主控的动态补偿前馈为能量需求和压力补偿回路，在实际运行中，调节效果不明显，调节滞后大，主汽压力动态偏差大；
(5)原汽机主控为CCS和DEH之间的接口，分为TF方式和CCS方式，CCS方式下，汽机主控接受机组实际功率与机组负荷指令的偏差，进行PID运算，输出叠加两个动态前馈，即为实际压力与压力定值偏差动态前馈，以及机组负荷指令动态前馈。设计了压力拉回回路，这样在压力偏差较大时，汽机辅助锅炉调压，以牺牲负荷为代价，保持机组主汽压力稳定，但负荷调节品质差，两个细则考核多。
经检索，关于机组AGC控制的方案有很多，如中国专利号ZL201210394342.7，发明创造名称为：基于协调控制品质的火电机组煤量前馈量化设计方法；该申请案针对当前大型火电机组大多需要滑压且深度调峰运行，从输入煤量到产生负荷需较长时间，常规煤量前馈控制方法很难做到快速准确的动态跟随的问题，首先，将速率限制前后的负荷指令求偏差，通过量化标尺一维折线函数获得煤量前馈量化标尺，从而设计出不同等级负荷煤量前馈的基本量化标尺；其次，根据协调品质要求和机组特性设计出具有闭环控制特点的煤量前馈量化信号；最后，采用量化标尺一维折线函数对煤量前馈量化信号进行修正。该申请案保证了机组协调控制品质，加强了机组的稳定性。但该申请案只解决了部分机组协调控制中存在的问题，仍需要一个能够全面解决各种问题的解决方案。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供了一种深度调峰下660MW超临界机组AGC控制方法；本发明实现了汽动给水泵再循环阀跟随机组负荷的自动控制，脱硝宽负荷挡板跟随机组负荷的自动控制，深度调峰下AGC自动控制，深度调峰区间汽机主控PID变参数、自适应控制，以及深度调峰区间锅炉主控PID变参数、自适应控制。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种深度调峰下660MW超临界机组AGC控制方法，当机组负荷进入深度调峰区间，对汽泵流量做最小流量限制，当单台汽泵流量小于425T/H时，开始让汽泵再循环阀参与汽泵入口流量调节，缓慢开启，维持汽泵在最小出力以上运行；同时在锅炉侧提高烟气温度，让脱硝宽负荷挡板跟随机组负荷缓慢关小，以维持机组低负荷时的烟气温度；在机组进入深度调峰区间，AGC速率通过判断，自动减至2MW/min速率，同时AGC控制锅炉主控、汽机主控PID自动采用深度调峰区间的Kp、Ki、Kd自适应、变参数控制，以提高自动控制品质同时兼顾机组的安全性和锅炉的燃烧稳定。
更进一步地，深度调峰下660MW超临界机组AGC控制系统包括4个子模块，分别为锅炉主控系统模块，汽机主控系统模块，汽泵再循环控制系统模块和脱硝宽负荷挡板控制系统模块，当机组负荷进入深度调峰区间，4个模块协调调整参数，保证机组安全运行。
更进一步地，所述的汽泵再循环控制系统模块执行F0(X)折线函数计算得出单台汽泵入口流量，当单台汽泵入口流量大于300T/H时，随看机组进入深度调峰区间，执行F1(X)折线函数，采用自动方式控制再循环阀，使之保持汽泵在最小流量以上区间运行。
更进一步地，所述的F0(X)折线函数表征机组负荷与汽泵流量之间的关系：
| 机组负荷(MW) | 汽泵入口流量(T/H) |
| 660 | 1100 |
| 600 | 920 |
| 300 | 425 |
| 264 | 370 |
| 260 | 320 |
| 0 | 300 |
所述的F1(X)折线函数表征汽泵流量与汽泵再循环阀开度之间的关系：
更进一步地，所述的脱硝宽负荷挡板控制系统模块，当机组负荷降至深度调峰区间，并大于深度调峰负荷下限，执行F2(X)折线函数，采用自动方式控制脱硝宽负荷挡板，使之保持烟气温度在297℃以上。
更进一步地，所述的F2(X)折线函数表征机组负荷与脱硝宽负荷挡板开度之间的关系：
更进一步地，所述的汽机主控系统模块，当机组负荷大于330MW时，选择输出为6.6MW/min，当机组负荷小于330MW且大于264MW时，选择输出为2.0MW/min，机组进入深度调峰区间时，AGC速率减小，同时采用PID变参数、自适应控制，通过PID计算，输出汽机综合阀位指令，以自动方式完成深度调峰下的AGC自动控制，提高机组控制品质。
更进一步地，AGC控制汽机主控PID参数如下：
更进一步地，所述的锅炉主控系统模块，在深度调峰下锅炉主控接受AGC指令，自动计算出锅炉主控PID前馈总和BMFF，同时根据主汽压力设定值与主蒸汽压力偏差比例、积分作用计算出PID闭环输出指令PT_out，锅炉主控指令为AO＝BMFF+PT_out，保证锅炉的燃烧稳定。
更进一步地，AGC控制锅炉主控PID采用变参数运行方式，参数如下：
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种深度调峰下660MW超临界机组AGC控制方法，通过优化汽泵再循环阀自动控制逻辑，实现该阀全程自动调节，提高给水流量的调节深度，从而满足低负荷、低给水流量的运行风险，同时避免给水泵在低转速下的汽蚀，保证给水泵运行安全；
(2)本发明的一种深度调峰下660MW超临界机组AGC控制方法，采用脱硝宽负荷挡板跟随机组负荷的自动控制方式，可提前介入烟气温度调节，减少运行的干预，实时控制烟气温度，保证深度调峰负荷下的烟温在297℃以上，保证脱硝系统运行正常，减少机组瞬间污染物超排，提高环保设施运行安全可靠；
(3)本发明的一种深度调峰下660MW超临界机组AGC控制方法，对深度调峰区间的AGC速率进行优化，由6.6MW/min下调至2MW/min，保证该区间内AGC控制的安全性，防止速率过大出现锅炉燃烧不稳定；
(4)本发明的一种深度调峰下660MW超临界机组AGC控制方法，对深度调峰区间的AGC控制汽机主控PID参数进行优化，采用自适应、变参数控制，在机组负荷与机组指令存在偏差时，控制汽轮机阀门开度充分以快速响应负荷变化，提高机组在深度调峰区间的汽机主控系统控制品质；
(5)本发明的一种深度调峰下660MW超临界机组AGC控制方法，对深度调峰区间的AGC控制锅炉主控PID参数进行优化，采用自适应、变参数控制，采用负荷指令的动态补偿、主汽压力定值经三阶惯性环节处理的动态补偿、及主汽压设定值与实际值偏差动态前馈，提高机组在深度调峰区间的锅炉主控系统控制品质。
附图说明
图1为本发明的深度调峰AGC控制系统组成结构图；
图2为本发明的汽泵再循环阀自动调节系统原理图；
图3为本发明的脱硝宽负荷挡板调节系统原理图；
图4为本发明的深度调峰下AGC控制系统汽机主控PID控制逻辑图；
图5为本发明的深度调峰下AGC控制系统锅炉主控PID控制逻辑图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
原机组设计在330MW以上投入AGC控制方式，该方式下，2台汽动给水泵(下简称“汽泵”)并联运行供锅炉给水量，汽泵再循环采用手动全关运行状态，脱硝宽负荷烟气挡板处于手动全开运行状态，机组AGC升降速率为6.6MW/min，一般采用至少4套制粉系统运行，给煤机、送风机、一次风机、引风机等重要辅机的调节均投入自动方式。当负荷低于330MW后，运行人员将AGC方式切为手动运行方式，人为开启汽泵再循环调节阀，控制给水流量，同时手动关小脱硝宽负荷烟气挡板开度，以提高烟气温度维持脱硝系统运行。显然当负荷降至330MW以下时，机组AGC无法投入且各个子系统面临大量的运行人员手动操作，难以保证机组发电品质，造成机组受电网大量考核，且安全性收到极大冲击。为了适应机组深度调峰的需要，保证机组在40％～50％区间内AGC正常投入，即最低264MW负荷下AGC投入，参看图1，本实施例提供了一种深度调峰下660MW超临界机组AGC控制系统，由4个子模块组成，分别为锅炉主控系统模块，汽机主控系统模块，汽泵再循环控制系统模块，脱硝宽负荷挡板控制系统模块。
本实施例中当机组负荷进入深度调峰区间，上述4个模块协调调整参数，保证机组安全运行。其中：对汽泵流量做最小流量限制，最小流量为300T/H，当单台汽动给水泵流量小于425T/H时，开始让汽动给水泵再循环阀参与汽泵入口流量调节，缓慢开启，维持汽泵在最小出力以上运行，以保证汽泵不发生汽蚀而造成汽泵出力全失。同时在锅炉侧提高烟气温度，让脱硝宽负荷挡板跟随机组负荷缓慢关小，以维持机组低负荷时的烟气温度，在机组进入深度调峰区间，AGC速率通过判断，自动减至2MW/min速率，同时AGC控制锅炉主控、汽机主控PID自动采用深度调峰区间的Kp、Ki、Kd自适应、变参数控制，以提高自动控制品质同时兼顾机组的安全性和锅炉的燃烧稳定。
如图2所示，为汽泵再循环控制系统模块，其中：PW表示机组负荷，执行F0(X)折线函数计算得出单台汽泵入口流量(T/H)，”>”为取大处理，F1(X)为折线函数，AO为再循环阀开度输出指令，介绍的是汽机侧汽泵再循环阀的控制方式，当单台汽泵入口流量大于300T/H时，随着机组进入深度调峰区间，执行F1(X)折线函数，采用自动方式控制再循环阀，使之保持汽泵在最小流量以上区间运行。
如图3所示，为脱硝宽负荷挡板控制系统模块，其中：PW为机组发电机出口功率，简称机组负荷，”>”为取大处理，F2(X)为折线函数，AO为宽负荷挡板开度输出指令，介绍的是锅炉侧烟气温度控制方式，当机组负荷降至深度调峰区间，执行F2(X)函数，采用自动控制脱硝宽负荷挡板，使之保持烟气温度在297℃以上，保证深度调峰下脱硝能正常投运，NOx浓度可控，不出现瞬时超标。
如图4所示，为汽机主控系统模块，T为切换功能，当机组负荷大于330MW时，选择输出为6.6MW/min，当小于330MW且大于264MW时，选择输出为2.0MW/min，Limiter为速率限制功能块，△为两输入偏差，PID为变参数自动控制功能块，AO为汽机综合阀位输出指令，介绍的是在AGC方式下，机组进入深度调峰区间时，AGC速率适当减小，同时采用PID变参数、自适应控制，通过PID计算，输出汽机综合阀位指令，以自动方式下完成深度调峰下的AGC自动控制，提高机组控制品质的同时，兼顾机组安全发电。
如图5所示，为锅炉主控系统模块，其中：SP为主汽压力设定值，PT为主蒸汽压力，BMFF为锅炉主控PID前馈总和信号，接入锅炉主控PID的前馈中，其中：BMFF0为机组负荷指令对应锅炉煤量静态前馈，BMFF1为机组主汽压力定值动态前馈，BMFF2为机组负荷指令动态前馈，BMFF3为机组主汽压设定值与实际值偏差动态前馈，△为SP和PT两个输入的偏差，PID为变参数自动控制功能块，AO为锅炉主控指令。介绍的是在深度调峰下锅炉主控接受AGC指令，自动计算出锅炉主控PID前馈总和BMFF，同时根据主汽压力设定值与主蒸汽压力偏差比例、积分作用计算出PID输出指令(PT_out)，锅炉主控指令为AO＝BMFF+PT_out。锅炉主控指令得出燃料量指令送到6套制粉系统(给煤机)，调节各台给煤机的给煤量，从而达到控制机组主蒸汽压力的功能。
如表1～5所示，分别为汽泵再循环阀F0(X)、F1(X)折线函数，脱硝宽负荷挡板F2(X)折线函数，以及汽机主控和锅炉主控PID的参数。
F0(X)、F1(X)折线函数为通过大量试验取得的机组负荷与汽泵流量、汽泵流量与汽泵再循环阀开度之间的关系，如表1、表2所示：
表1
| 机组负荷(MW) | 汽泵入口流量(T/H) |
| 660 | 1100 |
| 600 | 920 |
| 300 | 425 |
| 264 | 370 |
| 260 | 320 |
| 0 | 300 |
表2
| 汽泵入口流量(T/H) | 汽泵再循环阀开度(％) |
| 1100 | 0 |
| 920 | 0 |
| 425 | 20 |
| 370 | 45 |
| 320 | 75 |
| 300 | 100 |
| 0 | 100 |
F2(X)折线函数为通过大量试验取得的机组负荷与脱硝宽负荷挡板开度之间的关系，如表3所示：
表3
| 机组负荷(MW) | 脱硝宽负荷挡板开度(％) |
| 660 | 100 |
| 300 | 100 |
| 290 | 70 |
| 280 | 40 |
| 264 | 5 |
| 0 | 0 |
AGC控制汽机主控PID参数，如表4所示：
表4
| 机组负荷(MW) | Kp | Ki | Kd |
| 660 | 3 | 0.6 | 1 |
| 300 | 3.5 | 0.55 | 1 |
| 290 | 4 | 0.5 | 1 |
| 280 | 4.5 | 0.4 | 0 |
| 264 | 5 | 0.3 | 0 |
| 0 | 5 | 0.3 | 0 |
AGC控制锅炉主控PID参数，如表5所示：
表5
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种深度调峰下660MW超临界机组AGC控制方法，其特征在于：当机组负荷进入深度调峰区间，对汽泵流量做最小流量限制，当单台汽泵流量小于425T/H时，开始让汽泵再循环阀参与汽泵入口流量调节，缓慢开启，维持汽泵在最小出力以上运行；同时在锅炉侧提高烟气温度，让脱硝宽负荷挡板跟随机组负荷缓慢关小，以维持机组低负荷时的烟气温度；在机组进入深度调峰区间，AGC速率通过判断，自动减至2MW/min速率，同时AGC控制锅炉主控、汽机主控PID自动采用深度调峰区间的Kp、Ki、Kd自适应、变参数控制，以提高自动控制品质同时兼顾机组的安全性和锅炉的燃烧稳定；
深度调峰下660MW超临界机组AGC控制系统包括4个子模块，分别为锅炉主控系统模块，汽机主控系统模块，汽泵再循环控制系统模块和脱硝宽负荷挡板控制系统模块，当机组负荷进入深度调峰区间，4个模块协调调整参数，保证机组安全运行；
所述的汽泵再循环控制系统模块执行F0(X)折线函数计算得出单台汽泵入口流量，当单台汽泵入口流量大于300T/H时，随着机组进入深度调峰区间，执行F1(X)折线函数，采用自动方式控制再循环阀，使之保持汽泵在最小流量以上区间运行；
所述的F0(X)折线函数表征机组负荷与汽泵流量之间的关系：
所述的F1(X)折线函数表征汽泵流量与汽泵再循环阀开度之间的关系：
所述的脱硝宽负荷挡板控制系统模块，当机组负荷降至深度调峰区间，并大于深度调峰负荷下限，执行F2(X)折线函数，采用自动方式控制脱硝宽负荷挡板，使之保持烟气温度在297℃以上；
所述的F2(X)折线函数表征机组负荷与脱硝宽负荷挡板开度之间的关系：
所述的汽机主控系统模块，当机组负荷大于330MW时，选择输出为6.6MW/min，当机组负荷小于330MW且大于264MW时，选择输出为2.0MW/min，机组进入深度调峰区间时，AGC速率减小，同时采用PID变参数、自适应控制，通过PID计算，输出汽机综合阀位指令，以自动方式完成深度调峰下的AGC自动控制，提高机组控制品质；
AGC控制汽机主控PID参数如下：
所述的锅炉主控系统模块，SP为主汽压力设定值，PT为主蒸汽压力，BMFF为锅炉主控PID前馈总和信号，接入锅炉主控PID的前馈中，其中：BMFF0为机组负荷指令对应锅炉煤量静态前馈，BMFF1为机组主汽压力定值动态前馈，BMFF2为机组负荷指令动态前馈，BMFF3为机组主汽压设定值与实际值偏差动态前馈，Δ为SP和PT两个输入的偏差，PID为变参数自动控制功能块，AO为锅炉主控指令；在深度调峰下锅炉主控接受AGC指令，自动计算出锅炉主控PID前馈总和BMFF，同时根据主汽压力设定值与主蒸汽压力偏差比例、积分作用计算出PID闭环输出指令PT_out，锅炉主控指令为AO＝BMFF+PT_out，保证锅炉的燃烧稳定；锅炉主控指令得出燃料量指令送到6套制粉系统，调节各台给煤机的给煤量，从而达到控制机组主蒸汽压力的功能；
AGC控制锅炉主控PID采用变参数运行方式，参数如下：
。
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