CN109901386A - 一种热电机组联合控制方法以及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种热电机组联合控制方法以及系统，本发明实施例中的热电机组联合控制气动调节阀的动作，暂态地改变了汽机蓄能，使机组负荷和主蒸汽压力发生了变化。同时，本发明实施例中将气动调节阀引起的负荷变化值，折算成主蒸汽压力偏差值送到锅炉主控入口，并缓慢释放，使给煤量逐渐变化去消除此压力偏差，也就是逐渐消除机炉的动态能量不平衡。因此，采用本发明实施例中的方法能够提升热电机组变负荷速率。
Description
技术领域
本发明涉及火力协调控制技术领域，更具体地说，涉及一种热电机组联合控制方法以及系统。
背景技术
AGC(auto generate control)是火电机组为适应电网供电品质需求而设置的一种控制方法。AGC主要是通过火电机组的汽机和锅炉的协调控制来实现，一般通过调节给煤(粉)量控制主蒸汽压力，汽机调门控制负荷，这样以便于机组能够快速响应电网AGC指令。但是AGC指令的变化速度不能过快，否则，可能因为锅炉的蓄热调整需要时间，造成机组主蒸汽压力偏差过大，影响机组变负荷速率。
在这种背景下，已经有发明者使用供热管道上设置液动蝶阀，该液动蝶阀参与机组AGC指令的调整。但是因为液动蝶阀具有管径较大，只具备快关功能、不具备快开功能、缺乏阀门定位、容易卡涩等多种缺点，因此，采用此种方法机组变负荷速率并未得到显著提升。
因此，如何提升热电机组变负荷速率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是如何提升热电机组变负荷速率，为此，本发明提供了一种热电机组联合控制方法以及系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种热电机组联合控制方法，所述方法包括：
在液控蝶阀的两端并联旁通管路，所述旁通管路上设置有气动调节阀；
获取原压力偏差ΔP1、机组供热抽汽流量FC和机组负荷Load，根据气动调节阀开度-负荷函数f(x)调节所述气动调节阀的开度x，间隔时间t恢复至原始开度；
获取气动调节阀动作之后引起的负荷变化ΔD，生成折算压力偏差ΔP2，并与锅炉主控入口原压力偏差ΔP1生成锅炉主控入口的总压力偏差ΔP，当压力偏差ΔP2位于第一区间时，根据原压力偏差ΔP1调整锅炉燃料量；当压力偏差ΔP2位于第二、三区间时，根据总压力偏差ΔP调整锅炉燃料量，其中，所述第一区间为(-a,+a)Mpa，所述第二区间为(-∞,-b)(b,+∞)Mpa，所述第三区间为[-b,-a][a,b]Mpa。
优选地，在上述热电机组联合控制方法中，所述f(x)满足：
其中，s为f(x)传递函数复变量，Load和L1，L2，L3为机组负荷，单位MW，L1为高负荷，取值一般为机组额定最大负荷的80％左右，L2为机组的65％左右，L3取值为机组的50％左右；
Fc为机组供热抽汽流量，单位t/h，Fmax为机组供热抽汽节流可以产生明显负荷变化的机组最大供热抽汽流量，Fmin为机组供热抽汽节流可以产生明显负荷变化的最小供热抽汽流量；
K1～K18为f(x)传递函数的比例系数，T1～T18为f(x)传递函数的时间常数。
优选地，在上述热电机组联合控制方法中，所述总压力偏差ΔP满足：ΔP＝k1·ΔP1+k2·ΔP2；
其中，ΔP1为原压力偏差；
ΔP2为折算压力偏差；
k1和k2分别为ΔP1和ΔP2对应的权值。
优选地，在上述热电机组联合控制方法中，所述折算压力偏差ΔP2满足：
其中，ΔD为气动调节阀动作之后引起的负荷变化。
优选地，在上述热电机组联合控制方法中，当机组为330MW机组时，
所述第一区间为(-0.15,+0.15)Mpa，
所述第二区间为(-∞,-1.2)(1.2,+∞)Mpa，
所述第三区间为[-1.2,-0.15][0.15,1.2]Mpa。
优选地，在上述热电机组联合控制方法中，所述间隔时间t的范围为5min～20min。
一种热电机组联合控制系统，包括：
并联在液控蝶阀的两端的旁通管路，所述旁通管路上设置有气动调节阀；
获取原压力偏差ΔP1、机组供热抽汽流量FC和机组负荷Load的数据采集器；
用于调节锅炉燃料量的锅炉主控阀；
控制器，用于接收原压力偏差ΔP1、机组供热抽汽流量FC和机组负荷Load，并根据气动调节阀开度-负荷函数f(x)调节所述气动调节阀的开度x，并间隔时间t恢复至原始开度；
获取气动调节阀动作之后引起的负荷变化ΔD，生成折算压力偏差ΔP2，并与锅炉主控入口原压力偏差ΔP1生成锅炉主控入口的总压力偏差ΔP，当压力偏差ΔP2位于第一区间时，根据原压力偏差ΔP1调整锅炉燃料量；当压力偏差ΔP2位于第二、三区间时，根据总压力偏差ΔP调整锅炉燃料量，其中，所述第一区间为(-a,+a)Mpa，所述第二区间为(-∞,-b)(b,+∞)Mpa，所述第三区间为[-b,-a][a,b]Mpa。
优选地，上述热电机组联合控制系统中，所述f(x)满足：
其中，s为f(x)传递函数复变量，Load和L1，L2，L3为机组负荷，单位MW，L1为高负荷，取值一般为机组额定最大负荷的80％左右，L2为机组的65％左右，L3取值为机组的50％左右；
Fc为机组供热抽汽流量，单位t/h，Fmax为机组供热抽汽节流可以产生明显负荷变化的机组最大供热抽汽流量，Fmin为机组供热抽汽节流可以产生明显负荷变化的最小供热抽汽流量；
K1～K18为f(x)传递函数的比例系数，T1～T18为f(x)传递函数的时间常数。
优选地，上述热电机组联合控制系统中，所述总压力偏差ΔP满足：ΔP＝k1·ΔP1+k2·ΔP2；
其中，ΔP1为原压力偏差；
ΔP2为折算压力偏差；
k1和k2分别为ΔP1和ΔP2对应的权值。
优选地，上述热电机组联合控制系统中，所述折算压力偏差ΔP2满足：
其中，ΔD为气动调节阀动作之后引起的负荷变化。
优选地，上述热电机组联合控制系统中，当机组为330MW机组时，
所述第一区间为(-0.15,+0.15)Mpa，
所述第二区间为(-∞,-1.2)(1.2,+∞)Mpa，
所述第三区间为[-1.2,-0.15][0.15,1.2]Mpa。
优选地，上述热电机组联合控制系统中，所述气动调节阀两端还设置有手动截止阀。
从上述的技术方案可以看出，采用本发明实施例中的热电机组联合控制方法气动调节阀的动作，暂态地改变了汽机蓄能，使机组负荷和主蒸汽压力发生了变化。同时，本发明实施例中将气动调节阀引起的负荷变化值，折算成主蒸汽压力偏差值送到锅炉主控入口，并缓慢释放，使给煤量逐渐变化去消除此压力偏差，也就是逐渐消除机炉的动态能量不平衡。因此，采用本发明实施例中的方法能够提升热电机组变负荷速率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的热电机组联合控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所提供的热电机组联合控制系统的结构框图；
图3为本发明实施例所提供的负荷折算压力偏差-气动调节阀动作后引起的负荷变化函数关系图。
具体实施方式
本发明的核心是公开一种热电机组联合控制方法以及系统，以提升热电机组变负荷速率。
以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
请参阅图1，该热电机组联合控制方法，包括：
步骤S1：在液控蝶阀的两端并联旁通管路，所述旁通管路上设置有气动调节阀；
步骤S2：获取原压力偏差ΔP1、机组供热抽汽流量Fc和机组负荷Load，根据气动调节阀开度-负荷函数f(x)调节所述气动调节阀的开度x，间隔时间t恢复至原始开度。
所述气动调节阀开度-负荷函数f(x)关系满足：
其中，s为f(x)传递函数复变量，Load和L1，L2，L3为机组负荷，单位MW，L1为高负荷，取值一般为机组额定最大负荷的80％左右，L2为机组的65％左右，L3取值为机组的50％左右；
FC为机组供热抽汽流量，单位t/h，Fmax为机组供热抽汽节流可以产生明显负荷变化的机组最大供热抽汽流量，Fmin为机组供热抽汽节流可以产生明显负荷变化的最小供热抽汽流量；
K1～K18为f(x)传递函数的比例系数，T1～T18为f(x)传递函数的时间常数。
由于供热机组供热负荷存在差异，以上各值均存在差异。以供热机组为330MW机组时，
L1＝260MW，L2＝210MW，L3＝160MW；
F1＝100t/h，F2＝160t/h，F3＝220t/h，F4＝280t/h，F5＝340t/h，Fmin＝30t/h，Fmax＝400t/h；
此时，气动调节阀开度-负荷函数f(x)满足：
本发明实施例中根据以上关系调节气动调节阀的开度x。
步骤S3：获取气动调节阀动作之后引起的负荷变化ΔD，生成折算压力偏差ΔP2，并与锅炉主控入口原压力偏差ΔP1生成锅炉主控入口的总压力偏差ΔP，当压力偏差ΔP2位于第一区间时，根据原压力偏差ΔP1调整锅炉燃料量；当压力偏差ΔP2位于第二、三区间时，根据总压力偏差ΔP调整锅炉燃料量，其中，所述第一区间为(-a,+a)Mpa，所述第二区间为(-∞,-b)(b,+∞)Mpa，所述第三区间为[-b,-a][a,b]Mpa。
所述总压力偏差ΔP满足：ΔP＝k1·ΔP1+k2·ΔP2；
其中，ΔP1为原压力偏差；
ΔP2为折算压力偏差；
k1和k2分别为ΔP1和ΔP2对应的权值，在不同负荷的供热机组中k1和k2存在差异。
所述折算压力偏差ΔP2满足：ΔP2＝fΔP2(ΔD)；
其中，ΔD为气动调节阀动作之后引起的负荷变化。
以供热机组为330MW机组为例，
ΔP与ΔD的函数关系请参照附图3，所述第一区间为(-0.15,+0.15)Mpa，所述第二区间为(-∞,-1.2)(1.2,+∞)Mpa，所述第三区间为[-1.2,-0.15][0.15,1.2]Mpa。
所述第一区间为(-0.15,+0.15)Mpa，机组负荷折算压力偏差过小，可以暂时不用调整锅炉燃料量；当总压力偏差在所述第二区间时，该第二区间为(-∞,-1.2)(1.2,+∞)Mpa，说明此时机炉的能量不平衡已经接近机组承受能力的极限，也不用再增加压力偏差转换值。
气动调节阀动作引起的负荷变化速率很快，大约在10MW/min以上。但是，此公式中ΔD的变化速率设置较小，对ΔD的限速要在1MW/min以下。
由于气动调节阀每次动作之后，需要间隔时间恢复原来的开度，优选地，所述间隔时间t的范围为5min～20min。因此，每次动作之后20分钟内，气动调节阀不再接受变负荷动作指令。在本发明实施例中，气动调节阀的动作速率：动作时1000％/min，恢复时5％/min。
采用本发明实施例中的热电机组联合控制方法气动调节阀的动作，暂态地改变了汽机蓄能，使机组负荷和主蒸汽压力发生了变化。同时，本发明实施例中将气动调节阀引起的负荷变化值，折算成主蒸汽压力偏差值送到锅炉主控入口，并缓慢释放，使给煤量逐渐变化去消除此压力偏差，也就是逐渐消除机炉的动态能量不平衡。因此，采用本发明实施例中的方法能够提升热电机组变负荷速率。
请参阅图2，本发明还公开了一种热电机组联合控制系统，包括旁通管路、锅炉主控阀C1、气动调节阀A2、数据采集器和控制器D1，其中：
旁通管路并联在液控蝶阀的两端，气动调节阀A2设置在所述旁通管路上设置；
数据采集器获取原压力偏差ΔP1、机组供热抽汽流量FC和机组负荷Load；
锅炉主控阀C1用于调节锅炉燃料量；
控制器D1，用于接收原压力偏差ΔP1、机组供热抽汽流量FC和机组负荷Load，并根据气动调节阀开度-负荷函数f(x)调节所述气动调节阀的开度x，并间隔时间t恢复至原始开度；
所述气动调节阀开度-负荷函数f(x)满足：
其中，s为f(x)传递函数复变量，Load和L1，L2，L3为机组负荷，单位MW，L1为高负荷，取值一般为机组额定最大负荷的80％左右，L2为机组的65％左右，L3取值为机组的50％左右；
FC为机组供热抽汽流量，单位t/h，Fmax为机组供热抽汽节流可以产生明显负荷变化的机组最大供热抽汽流量，Fmin为机组供热抽汽节流可以产生明显负荷变化的最小供热抽汽流量；
K1～K18为f(x)传递函数的比例系数，T1～T18为f(x)传递函数的时间常数。
当机组为330MW机组时，L1＝260MW，L2＝210MW，L3＝160MW；
F1＝100t/h，F2＝160t/h，F3＝220t/h，F4＝280t/h，F5＝340t/h，Fmin＝30t/h，Fmax＝400t/h；
此时，气动调节阀开度-负荷函数f(x)满足：
本发明实施例中根据以上关系并调节气动调节阀的开度x。
控制器D1在获取气动调节阀动作之后引起的负荷变化ΔD，生成折算压力偏差ΔP2，并与锅炉主控入口原压力偏差ΔP1生成锅炉主控入口的总压力偏差ΔP，当压力偏差ΔP2位于第一区间时，根据原压力偏差ΔP1调整锅炉燃料量；当压力偏差ΔP2位于第二、三区间时，根据总压力偏差ΔP调整锅炉燃料量，其中，所述第一区间为(-a,+a)Mpa，所述第二区间为(-∞,-b)(b,+∞)Mpa，所述第三区间为[-b,-a][a,b]Mpa。
所述总压力偏差ΔP满足：ΔP＝k1·ΔP1+k2·ΔP2；
其中，ΔP1为原压力偏差；
ΔP2为折算压力偏差；
k1和k2分别为ΔP1和ΔP2对应的权值。
所述折算压力偏差ΔP2满足：ΔP2＝fΔP2(ΔD)；
其中，ΔD为气动调节阀动作之后引起的负荷变化。
当机组为330MW机组时，
ΔP与ΔD的函数关系请参照附图3，所述第一区间为(-0.15,+0.15)Mpa，所述第二区间为(-∞,-1.2)(1.2,+∞)Mpa，所述第三区间为[-1.2,-0.15][0.15,1.2]Mpa。
所述第一区间为(-0.15,+0.15)Mpa，机组负荷折算压力偏差过小，可以暂时不用调整锅炉燃料量；当总压力偏差在所述第二区间时，该第二区间为(-∞,-1.2)(1.2,+∞)Mpa，说明此时机炉的能量不平衡已经接近机组承受能力的极限，也不用再增加压力偏差转换值。
气动调节阀动作引起的负荷变化速率很快，大约在10MW/min以上。但是，此公式中ΔD的变化速率设置较小，对ΔD的限速要在1MW/min以下。
由于气动调节阀每次动作之后，需要间隔时间恢复原来的开度，优选地，所述间隔时间t的范围为5min～20min。因此，每次动作之后20分钟内，气动调节阀不再接受变负荷动作指令。在本发明实施例中，气动调节阀的动作速率：动作时1000％/min，恢复时5％/min。
采用本发明实施例中的热电机组联合控制系统气动调节阀的动作，暂态地改变了汽机蓄能，使机组负荷和主蒸汽压力发生了变化。同时，本发明实施例中将气动调节阀引起的负荷变化值，折算成主蒸汽压力偏差值送到锅炉主控入口，并缓慢释放，使给煤量逐渐变化去消除此压力偏差，也就是逐渐消除机炉的动态能量不平衡。因此，采用本发明实施例中的方法能够提升热电机组变负荷速率。
原供热管路的液动蝶阀B2两端并联有旁通管道，为了方便维修，旁通管道上气动调节阀A2两端设置有手动截止阀A1，手动截止阀A3。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (12)
1.一种热电机组联合控制方法，其特征在于，所述方法包括：
在液控蝶阀的两端并联旁通管路，所述旁通管路上设置有气动调节阀；
获取原压力偏差ΔP1、机组供热抽汽流量FC和机组负荷Load，根据气动调节阀开度-负荷函数f(x)调节所述气动调节阀的开度x，并间隔时间t恢复至原始开度；
获取气动调节阀动作之后引起的负荷变化ΔD，生成折算压力偏差ΔP2，并与锅炉主控入口原压力偏差ΔP1生成锅炉主控入口的总压力偏差ΔP，当压力偏差ΔP2位于第一区间时，根据原压力偏差ΔP1调整锅炉燃料量；当压力偏差ΔP2位于第二、三区间时，根据总压力偏差ΔP调整锅炉燃料量，其中，所述第一区间为(-a,+a)Mpa，所述第二区间为(-∞,-b)∪(b,+∞)Mpa，所述第三区间为[-b,-a]∪[a,b]Mpa。
2.如权利要求1所述的热电机组联合控制方法，其特征在于，所述气动调节阀开度-负荷函数f(x)满足：
其中，s为f(x)传递函数复变量，Load和L1，L2，L3为机组负荷，单位MW，L1为高负荷，取值一般为机组额定最大负荷的80％左右，L2为机组的65％左右，L3取值为机组的50％左右；
Fc为机组供热抽汽流量，单位t/h，Fmax为机组供热抽汽节流可以产生明显负荷变化的机组最大供热抽汽流量，Fmin为机组供热抽汽节流可以产生明显负荷变化的最小供热抽汽流量；
K1～K18为f(x)传递函数的比例系数，T1～T18为f(x)传递函数的时间常数。
3.如权利要求1所述的热电机组联合控制方法，其特征在于，所述总压力偏差ΔP满足：ΔP＝k1·ΔP1+k2·ΔP2；
其中，ΔP1为原压力偏差；
ΔP2为折算压力偏差；
k1和k2分别为ΔP1和ΔP2对应的权值。
4.如权利要求1所述的热电机组联合控制方法，其特征在于，所述折算压力偏差ΔP2满足：
其中，ΔD为气动调节阀动作之后引起的负荷变化。
5.如权利要求1所述的热电机组联合控制方法，其特征在于，当机组为330MW机组时，
所述第一区间为(-0.15,+0.15)Mpa，
所述第二区间为(-∞,-1.2)∪(1.2,+∞)Mpa，
所述第三区间为[-1.2,-0.15]∪[0.15,1.2]Mpa。
6.如权利要求1所述的热电机组联合控制方法，其特征在于，所述间隔时间t的范围为5min～20min。
7.一种热电机组联合控制系统，其特征在于，包括：
并联在液控蝶阀的两端的旁通管路，所述旁通管路上设置有气动调节阀；
获取原压力偏差ΔP1、机组供热抽汽流量FC和机组负荷Load的数据采集器；
用于调节锅炉燃料量的锅炉主控阀；
控制器，用于接收原压力偏差ΔP1、机组供热抽汽流量FC和机组负荷Load，并根据气动调节阀开度-负荷函数f(x)调节所述气动调节阀的开度x，并间隔时间t恢复至原始开度；
获取气动调节阀动作之后引起的负荷变化ΔD，生成折算压力偏差ΔP2，并与锅炉主控入口原压力偏差ΔP1生成锅炉主控入口的总压力偏差ΔP，当压力偏差ΔP2位于第一区间时，根据原压力偏差ΔP1调整锅炉燃料量；当压力偏差ΔP2位于第二、三区间时，根据总压力偏差ΔP调整锅炉燃料量，其中，所述第一区间为(-a,+a)Mpa，所述第二区间为(-∞,-b)∪(b,+∞)Mpa，所述第三区间为[-b,-a]∪[a,b]Mpa。
8.如权利要求7所述的热电机组联合控制系统，其特征在于，所述f(x)满足：
其中，s为f(x)传递函数复变量，Load和L1，L2，L3为机组负荷，单位MW，L1为高负荷，取值一般为机组额定最大负荷的80％左右，L2为机组的65％左右，L3取值为机组的50％左右；
Fc为机组供热抽汽流量，单位t/h，Fmax为机组供热抽汽节流可以产生明显负荷变化的机组最大供热抽汽流量，Fmin为机组供热抽汽节流可以产生明显负荷变化的最小供热抽汽流量；
K1～K18为f(x)传递函数的比例系数，T1～T18为f(x)传递函数的时间常数。
9.如权利要求8所述的热电机组联合控制系统，其特征在于，所述总压力偏差ΔP满足：ΔP＝k1·ΔP1+k2·ΔP2；
其中，ΔP1为原压力偏差；
ΔP2为折算压力偏差；
k1和k2分别为ΔP1和ΔP2对应的权值。
10.如权利要求9所述的热电机组联合控制系统，其特征在于，所述折算压力偏差ΔP2满足：
其中，ΔD为气动调节阀动作之后引起的负荷变化。
11.如权利要求10所述的热电机组联合控制系统，其特征在于，当机组为330MW机组时，
所述第一区间为(-0.15,+0.15)Mpa，
所述第二区间为(-∞,-1.2)∪(1.2,+∞)Mpa，
所述第三区间为[-1.2,-0.15]∪[0.15,1.2]Mpa。
12.如权利要求7所述的热电机组联合控制系统，其特征在于，所述气动调节阀两端还设置有手动截止阀。
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