CN108800102B - 用于控制锅炉的蒸汽温度的方法、装置及系统 - Google Patents
用于控制锅炉的蒸汽温度的方法、装置及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例提供一种用于控制锅炉的蒸汽温度的方法、装置和系统，属于电力领域。所述方法包括：检测所述蒸汽温度，并通过基于蒸汽温度超前观测器的预设算法预估温度；以及当同时满足以下条件时，调节对所述蒸汽温度的控制，以抑制所述蒸汽温度的上升速度：所述蒸汽温度大于第一预设温度值；所述蒸汽温度的变化率大于预设变化率；以及所述蒸汽温度超前观测器预估的温度大于第二预设温度值；其中，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值。相对于现有技术而言，本申请上述技术方案在蒸汽温度上升变化较快的情况下，能及时有效的避免蒸汽温度超温现象，改善对蒸汽温度的控制效果，从而保证了燃煤发电机组的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域，具体地涉及一种用于控制锅炉的蒸汽温度的方法、装置及系统。
背景技术
在燃煤发电机组的锅炉系统中，过热蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。而对于燃煤发电机组，对于蒸汽温度的控制是实现MCS(modulating control system，模拟量控制系统)最难的一个环节，因为它具有大纯迟、大惯性的特性，所以对于出现蒸汽温度飞升等异常情况时，采用传统的PID(proportion-integral-derivative，比例-积分-微分)调节规律难以取得较为满意的调节效果，无法有效及时的降低蒸汽温度。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例的目的是提供一种用于控制锅炉的蒸汽温度的方法和装置。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于控制锅炉的蒸汽温度的方法，所述方法包括：检测所述蒸汽温度，并通过基于蒸汽温度超前观测器的预设算法预估温度；以及当同时满足以下条件时，调节对所述蒸汽温度的控制，以抑制所述蒸汽温度的上升速度：所述蒸汽温度大于第一预设温度值；所述蒸汽温度的变化率大于预设变化率；以及所述蒸汽温度超前观测器预估的温度大于第二预设温度值；其中，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值。
可选地，所述调节对所述蒸汽温度的控制包括：对用于控制所述蒸汽温度的第一偏差值进行调节；以及基于对所述第一偏差值调节后得到的第二偏差值控制所述蒸汽温度；其中，所述第一偏差值基于所述蒸汽温度和所述第一预设温度值的比较结果确定。
可选地，所述对用于控制所述蒸汽温度的第一偏差值进行调节包括：在所述第一偏差值的基础上减去预设的调节值以得到所述第二偏差值。
可选地，所述基于对所述第一偏差值调节后得到的第二偏差值控制所述蒸汽温度包括：将所述第二偏差值输入至减温水调门控制器，所述减温水调门控制器基于所述第二偏差值调节所述减温水调门开度，从而控制所述蒸汽温度。
可选地，在调节对所述蒸汽温度的控制时，所述调节维持预设时长。
另一方面，本发明实施例还提供一种用于控制锅炉的蒸汽温度的装置，所述装置包括：判断模块，用于接收蒸汽温度检测装置检测的所述蒸汽温度和蒸汽温度超前观测器依据预设算法预估的温度，并且在同时满足以下条件时，指示调节模块调节对所述蒸汽温度的控制：所述蒸汽温度大于第一预设温度值；所述蒸汽温度的变化率大于预设变化率；以及所述蒸汽温度超前观测器预估的温度大于第二预设温度值；其中，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值；所述调节模块，用于响应于来自所述判断模块的指示信号，调节对所述蒸汽温度的控制以抑制所述蒸汽温度的上升速度；以及控制模块，用于响应于所述调节模块对所述蒸汽温度的控制的调节，控制所述蒸汽温度。
可选地，所述调节模块用于调节对所述蒸汽温度的控制包括：对用于控制所述蒸汽温度的第一偏差值进行调节；以及基于对所述第一偏差值调节后得到的第二偏差值控制所述蒸汽温度；其中，所述第一偏差值基于所述蒸汽温度和所述第一预设温度值的比较结果确定。
可选地，所述调节模块包括：选择单元，用于响应于所述指示信号，输出预设的调节值到运算单元；以及所述运算单元，用于在所述第一偏差值的基础上减去所述调节值以得到所述第二偏差值。
可选地，所述控制模块为减温水调门控制器，所述减温水调门控制器接收所述第二偏差值，并基于所述第二偏差值调节所述减温水调门开度，从而控制所述蒸汽温度。
可选地，所述调节模块还包括：延时单元，用于接收所述指示信号，并使得所述指示信号维持预设时长。
本发明实施例还提供一种用于控制锅炉的蒸汽温度的系统，所述系统包括：蒸汽温度检测装置，用于检测所述蒸汽温度；蒸汽温度超前观测器，用于依据预设算法对所述蒸汽温度进行预估，并输出预估的温度；以及上述的用于控制锅炉的蒸汽温度的装置。
在本申请的上述技术方案中，通过设定的条件，不仅能够判断蒸汽温度是否过高，而且还能判断蒸汽温度是否在快速升高，从而在确定蒸汽温度满足上述条件的情况下，可以通过调节用于控制蒸汽温度的设备来增强降温力度，以抑制蒸汽温度的上升速度。相对于现有技术而言，本申请上述技术方案在蒸汽温度上升变化较快的情况下，能及时有效的避免蒸汽温度超温现象，改善对蒸汽温度的控制效果，从而保证了燃煤发电机组的安全稳定运行。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本申请一种实施方式提供的用于控制锅炉的蒸汽温度的方法的流程图；
图2是本申请一种可选实施方式提供的用于控制锅炉的蒸汽温度的方法的流程图；
图3是本申请一种实施方式提供的用于控制锅炉的蒸汽温度的装置的框图；以及
图4是本申请一种可选实施方式提供的用于控制锅炉的蒸汽温度的装置的框图。
附图标记说明
10 判断模块 20 调节模块
30 控制模块 11 与门
21 延时单元 22 选择单元
23 运算单元 31 减温水调门PID控制器
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是本申请一种实施方式提供的用于控制锅炉的蒸汽温度的方法的流程图。如图1所示，本申请实施方式提供一种用于控制锅炉的蒸汽温度的方法，通过该方法能够对需要进行控制的蒸汽温度(即被控蒸汽温度)进行调节，所述方法包括：
步骤S101，检测所述蒸汽温度，并通过基于蒸汽温度超前观测器的预设算法预估温度。
步骤S102，确定是否满足以下条件：(1)所述蒸汽温度大于第一预设温度值；(2)所述蒸汽温度的变化率大于预设变化率；(3)所述蒸汽温度超前观测器预估的温度大于第二预设温度值。在同时满足上述三个条件时，执行步骤S103，否则，返回步骤S101。
步骤S103，调节对所述蒸汽温度的控制，以抑制所述蒸汽温度的上升速度，从而防止所述蒸汽温度超温现象的发生。
其中，对于蒸汽温度的检测可以利用锅炉现有的蒸汽温度检测设备实现，并且被控蒸汽温度可以为锅炉系统中的主蒸汽温度、再热蒸汽温度等。所述蒸汽温度超前观测器用于根据预设算法对蒸汽温度进行预估，所述预设算法由锅炉型号、实际运行环境以及蒸汽温度变化规律等条件确定，蒸汽温度超前观测器根据该预设算法能够预估得到的一个预估温度，该预估温度能够指示蒸汽温度的变化趋势。
在上述步骤中，第一预设温度值和预设变化率可以根据锅炉的实际情况和经验并经过现场调试进行确定。第二预设温度值大于第一预设温度值，该第二预设温度值依据第一预设温度值和蒸汽温度超前观测器所采用的算法确定。
在本申请一种实施方式中，预设变化率可以例如为1℃/min，第一预设温度值可以例如为540℃，第二预设温度值可以例如为546℃。在本实施方式中，当检测到蒸汽温度大于540℃、蒸汽温度超前观测器预估的温度大于546℃并且蒸汽温度的变化率大于1℃/min时，表明当前蒸汽温度已经超过了设定温度(即第一预设温度值540℃)，并且在快速升高，此时可以通过控制锅炉汽温防飞升控制单元动作，增强蒸汽温度减温水执行机构的调节(例如增大减温水调门控制偏差)，进而增强对被控蒸汽温度的控制，抑制所述蒸汽温度的上升速度，从而达到更快抑制蒸汽温度飞升的目的，防止被控蒸汽温度超温现象的发生。
在本申请的上述技术方案中，通过设定的条件，不仅能够判断蒸汽温度是否过高，而且还能判断蒸汽温度是否在快速升高，从而在确定蒸汽温度满足上述条件的情况下，可以通过调节用于控制蒸汽温度的设备来增强降温力度，以抑制蒸汽温度的上升速度。相对于现有技术而言，本申请上述技术方案在蒸汽温度上升变化较快的情况下，能及时有效的避免蒸汽温度超温现象，改善对蒸汽温度的控制效果，从而保证了燃煤发电机组的安全稳定运行。
图2是本申请一种可选实施方式提供的用于控制锅炉的蒸汽温度的方法的流程图。如图2所示，在本申请一种可选实施方式中，所述调节对所述蒸汽温度的控制包括以下步骤：
步骤S201，对用于控制蒸汽温度的第一偏差值进行调节。
步骤S202，基于对第一偏差值调节后得到的第二偏差值控制蒸汽温度；
其中，可以例如利用减温水来控制蒸汽温度，在上述步骤中，所述第一偏差值是利用现有的蒸汽温度控制策略(例如PID控制规律)基于蒸汽温度和第一预设温度值的比较结果确定的偏差值。对于上述条件(1)～(3)，在不满足这三个条件的情况下，该第一偏差值可以直接输入至用于控制减温水的减温水调门控制器(例如PID控制器)，减温水调门控制器可以根据该第一偏差值来控制减温水调门的开度。在满足这三个条件的情况下，需要对该第一偏差值进行调节，将对第一偏差值调节后得到的第二偏差值输入至减温水调门控制器，减温水调门控制器根据第二偏差值来控制减温水调门的开度。该第二偏差值相对于第一偏差值而言，能够使得减温水调门的开度增加，进而抑制蒸汽温度的上升。
在本申请一种可选实施方式中，可以在第一偏差值的基础上减去预设的调节值以得到第二偏差值。在本实施方式中，当减温水调门控制器为PID控制器时，如果蒸汽温度高于第一预设温度值，则所述第一偏差值为负值，其指示减温水调门PID控制器增加减温水调门的开度，以降低蒸汽温度。在上述条件(1)～(3)满足的情况下，可以在第一偏差值的基础上减去预设的调节值以得到第二偏差值，以使得减温水调门的开度更大，加强降温效果。其中，调节值可以根据实际情况和经验确定，其可以是一个固定值，也可以是根据检测到的温度变化率和蒸汽温度超前观测器预估的温度来确定的一个变化值。
在本申请一种可选实施方式中，在调节对所述蒸汽温度的控制时，所述调节维持预设时长。也就是说，当检测到上述条件(1)～(3)都满足的情况下，在预设时间长度内，持续对第一偏差值进行调节，并基于调节后的第二偏差值，调节减温水调门的开度，以加强降温效果。其中，该预设时长可以例如为180秒，当然该预设时长也可以为大于180秒或者略低于180秒的其它合理值。
图3是本申请一种实施方式提供的用于控制锅炉的蒸汽温度的装置的框图。如图3所示，本申请实施方式还提供一种用于控制锅炉的蒸汽温度的装置，所述装置包括：
判断模块10，用于接收蒸汽温度检测装置检测的蒸汽温度和蒸汽温度超前观测器依据预设算法预估的温度，并且在同时满足以下条件时，指示调节模块20调节对蒸汽温度的控制：
(1)蒸汽温度大于第一预设温度值；
(2)蒸汽温度的变化率大于预设变化率；
(3)蒸汽温度超前观测器预估的温度大于第二预设温度值；
其中，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值。调节模块20用于响应于来自判断模块10的指示信号，调节对蒸汽温度的控制以抑制蒸汽温度的上升速度。控制模块30用于响应于调节模块20对蒸汽温度的控制的调节，控制蒸汽温度。
图4是本申请一种可选实施方式提供的用于控制锅炉的蒸汽温度的装置的框图。如图4所示，在本申请一种可选实施方式中，第一预设温度值可以例如为540℃，第二预设温度值可以例如为546℃，预设变化率可以例如为1℃/min。判断模块10可以包括与门11，与门11的输入端接收对于以下条件的判断结果：(1)蒸汽温度大于540℃；(2)蒸汽温度的变化率大于1℃/min；(3)蒸汽温度超前观测器预估的温度大于546℃。当以上三个条件均满足的情况下，与门11输出为高电平。在与门11的输出端通过延时单元21与选择单元22连接，延时单元21能够使得与门输出的高电平保持预设时长(例如180秒)。
在本实施方式中，控制模块30包括减温水调门PID控制器31，调节模块20包括延时单元21、选择单元22和运算单元23。当选择单元22的SEL接口输入为高电平时，OUT接口输出YES接口的输入值，即OUT接口输出预设的调节值；当SEL接口输入为低电平时，OUT接口输出NO接口的输入值，即OUT接口输出为零。选择单元22的OUT接口与运算单元23的负端口连接，第一偏差值输入至运算单元23的正端口，该运算单元23用于将正端口的输入至减去负端口的输入值，并将结果输出。由图4可知，当满足条件(1)～(3)时，OUT接口输出预设的调节值，通过运算单元23可以完成第一偏差值减去调节值的运算，并将运算结果(即第二偏差值)输出到减温水调门PID控制器31的ER接口，减温水调门PID控制器31可以基于第二偏差值控制减温水调门的开度，从而增加降温力度。
本申请实施方式还提供一种用于控制锅炉的蒸汽温度的系统，所述系统包括：蒸汽温度检测装置，用于检测所述蒸汽温度；蒸汽温度超前观测器，用于依据预设算法对所述蒸汽温度进行预估，并输出预估的温度；以及上述的用于控制锅炉的蒸汽温度的装置。其中，蒸汽温度检测装置将检测到的蒸汽温度传输给所述用于控制锅炉的蒸汽温度的装置，该装置能够基于检测到的蒸汽温度确定蒸汽温度的变化率，并基于蒸汽温度、蒸汽温度的变化率和蒸汽温度超前观测器预估的温度判断是否需要对蒸汽温度的控制进行调节。
本申请的技术方案，可以应用于燃煤发电机组锅炉主、再热蒸汽气温防飞升的控制，能够根据被控的蒸汽温度和变化率以及蒸汽温度超前观测器预估的温度来预先估计出所采用的控制动作对过程变量的可能影响，而不必等到检测到的蒸汽温度有所反应后再去调节所采取的控制动作，从而可以对用于控制蒸汽温度的控制设备进行提前控制，确保被控的蒸汽温度在可控范围之内，达到提高控温效果的目的。并且，本申请技术方案还具备以下优点：(1)应用范围广，可用于不同类型的燃煤发电机组主、再热蒸汽温度控制；(2)适应性强，对于燃煤发电机组升负荷启动磨煤机过程中，锅炉主、再热蒸汽温度的飞升现象，具有很好的控制效果。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (9)
1.一种用于控制锅炉的蒸汽温度的方法，其特征在于，所述方法包括：
检测所述蒸汽温度，并通过基于蒸汽温度超前观测器的预设算法预估温度；以及当同时满足以下条件时，调节对所述蒸汽温度的控制，以抑制所述蒸汽温度的上升速度：
所述蒸汽温度大于第一预设温度值；
所述蒸汽温度的变化率大于预设变化率；以及
所述蒸汽温度超前观测器预估的温度大于第二预设温度值；
其中，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值；
所述调节对所述蒸汽温度的控制包括：对用于控制所述蒸汽温度的第一偏差值进行调节；以及基于对所述第一偏差值调节后得到的第二偏差值控制所述蒸汽温度，其中，所述第一偏差值基于所述蒸汽温度和所述第一预设温度值的比较结果确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对用于控制所述蒸汽温度的第一偏差值进行调节包括：
在所述第一偏差值的基础上减去预设的调节值以得到所述第二偏差值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基于对所述第一偏差值调节后得到的第二偏差值控制所述蒸汽温度包括：
将所述第二偏差值输入至减温水调门控制器，所述减温水调门控制器基于所述第二偏差值调节所述减温水调门开度，从而控制所述蒸汽温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在调节对所述蒸汽温度的控制时，所述调节维持预设时长。
5.一种用于控制锅炉的蒸汽温度的装置，其特征在于，所述装置包括：
判断模块，用于接收蒸汽温度检测装置检测的所述蒸汽温度和蒸汽温度超前观测器依据预设算法预估的温度，并且在同时满足以下条件时，指示调节模块调节对所述蒸汽温度的控制：
所述蒸汽温度大于第一预设温度值；
所述蒸汽温度的变化率大于预设变化率；以及
所述蒸汽温度超前观测器预估的温度大于第二预设温度值；
其中，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值；
所述调节模块，用于响应于来自所述判断模块的指示信号，调节对所述蒸汽温度的控制以抑制所述蒸汽温度的上升速度；以及
控制模块，用于响应于所述调节模块对所述蒸汽温度的控制的调节，控制所述蒸汽温度，
其中，所述调节模块用于调节对所述蒸汽温度的控制包括：对用于控制所述蒸汽温度的第一偏差值进行调节；以及基于对所述第一偏差值调节后得到的第二偏差值控制所述蒸汽温度；其中，所述第一偏差值基于所述蒸汽温度和所述第一预设温度值的比较结果确定。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调节模块包括：
选择单元，用于响应于所述指示信号，输出预设的调节值到运算单元；以及
所述运算单元，用于在所述第一偏差值的基础上减去所述调节值以得到所述第二偏差值。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述控制模块为减温水调门控制器，所述减温水调门控制器接收所述第二偏差值，并基于所述第二偏差值调节所述减温水调门开度，从而控制所述蒸汽温度。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调节模块还包括：
延时单元，用于接收所述指示信号，并使得所述指示信号维持预设时长。
9.一种用于控制锅炉的蒸汽温度的系统，其特征在于，所述系统包括：
蒸汽温度检测装置，用于检测所述蒸汽温度；
蒸汽温度超前观测器，用于依据预设算法对所述蒸汽温度进行预估，并输出预估的温度；以及
如权利要求5-8任意一项权利要求所述的用于控制锅炉的蒸汽温度的装置。
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| CN108800102A (zh) | 2018-11-13 |
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