CN110513158A - 汽轮机前馈的多级速率调节方法 - Google Patents

汽轮机前馈的多级速率调节方法 Download PDF

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Abstract

汽轮机前馈的多级速率调节方法，属于电力系统自动控制技术领域，本发明为解决现有在大范围变负荷时汽轮机侧的自动增益控制调节性能无法满足需要的问题。本发明调节方法的具体过程为：获取AGC负荷指令和机组实际负荷，计算偏差值ΔN；获取加负荷段阈值L；判断偏差值ΔN的范围，如果‑L≤ΔN≤L，输出功率信号为机组实际负荷；否则实时计算速率限制参数M；判断偏差值ΔN的范围，如果‑M≤ΔN≤M，则将最大修正速率加负荷时的负荷输出值作为输出功率信号，否则将最小修正速率加负荷时的负荷输出值作为输出功率信号。本发明用于火电机组中。

Description

汽轮机前馈的多级速率调节方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机前馈的多级速率调节方法，属于电力系统自动控制技术领域。
背景技术
近年来，以太阳能、风能为代表的新能源在发电系统中的占比逐年增加，太阳能和风能等新能源具有较强的随机性，这给电网的稳定带来了新的挑战，也对传统的火电机组负荷响应能力提出了更高的要求。
在此背景下，提高发电侧AGC(自动增益控制)的调节性能势在必行，传统AGC调节系统是以机组CCS(协调系统)为主要执行者，其接受电网的AGC信号，经信号处理后，协调机组锅炉、汽机协同动作，以满足电网功频调节的要求。
以BF方式(Boiler Follow，锅炉跟踪方式)为前提的CCS系统，对其增加汽轮机前馈系统能显著提高调节性能。但是此协调控制方式，锅炉侧响应本身即滞后于汽机侧，在此基础上的汽机前馈如果仅提高响应速度而不能提高调节稳定性和准确性，将会给锅炉侧带来更大调节压力，在大范围变工况运行时汽压会大幅波动；同时前馈的加入也会致使小幅度负荷扰动即可造成调门频繁动作，长时间运行会导致调门磨损，所以常规汽机侧的前馈系统均会导致超调、设备损耗的问题。
现有的AGC调节，在汽轮机侧所加入的前馈虽然在一定程度上加快了汽机侧的调节速度，但过于灵敏的调节往往导致机组调门频繁动作，长期运行势必影响寿命，且以往改进多是利用加前馈、优化控制器等方法分别对锅炉、汽轮机进行优化控制，以提高机组响应速率，但基于BF下的机组协调，锅炉主导着对汽压的控制，小范围变负荷时，汽轮机调节虽然可以短暂跟上AGC信号，但大范围变负荷时全程调节速率根本上还是依靠锅炉侧的响应。
发明内容
本发明目的是为了解决现有在大范围变负荷时汽轮机侧的自动增益控制调节性能无法满足需要的问题，提供了一种汽轮机前馈的多级速率调节方法。
本发明所述汽轮机前馈的多级速率调节方法，该调节方法的具体过程为：
S1、获取AGC负荷指令N'和机组实际负荷N，计算偏差值ΔN＝N-N'；
S2、获取加负荷段阈值L；
S3、判断偏差值ΔN的范围，如果是-L≤ΔN≤L，则输出功率信号为机组实际负荷N，如果否，则执行S4；
S4、实时计算速率限制参数M；
S5、判断偏差值ΔN的范围，如果是-M≤ΔN≤M，则将最大修正速率加负荷时的负荷输出值Nmax作为输出功率信号，否则将最小修正速率加负荷时的负荷输出值Nmin作为输出功率信号。
优选的，S2所述获取加负荷段阈值L的具体方法为：
L＝1％×(35％～40％)×N0；
其中，N0表示机组额定负荷。
优选的，S4所述实时计算速率限制参数M的具体方法为：
M＝d(Cb(Pdt-Pd0))/dt；
其中，Pdt表示机组最低压力，Pd0表示负荷点压力，Cb表示锅炉储能系数。
优选的，锅炉储能系数Cb的具体计算方法为：
Cb＝∫(N(t)-N(0))dt/(Pdt-Pd0)；
其中，N(0)表示机组实际功率值，N(t)表示开调门加负荷压力下降后的机组负荷值；N(t)-N(0)表示负荷的变化量。
优选的，最小修正速率加负荷时的负荷输出值Nmin为：
Nmin＝d(Cb(Pdt-Pd0))/dt+N(0)。
本发明的优点：本发明以汽轮机前馈系统为研究对象，在常规前馈系统的基础上提出一种多级变速率前馈系统，在提高调节速度的同时减小超调，降低设备损耗。以锅炉储能为桥梁，将汽轮机侧的前馈控制系统分为多级，在小范围变化时保证调门不频繁动作，大范围时能充分调动锅炉调节能力，达到迅速跟上AGC指令的同时，维持汽压平稳，减少超调。
附图说明
图1是本发明所述汽轮机前馈的多级速率调节方法的流程框图；
图2为200MW机组的实际运行曲线，曲线a表示功率，曲线b表示综合流量指令，曲线c表示主汽压力；
图3为以图2为依据获得每一负荷点的响应曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述汽轮机前馈的多级速率调节方法，该调节方法的具体过程为：
S1、获取AGC负荷指令N'和机组实际负荷N，计算偏差值ΔN＝N-N'；
S2、获取加负荷段阈值L；
S3、判断偏差值ΔN的范围，如果是-L≤ΔN≤L，则输出功率信号为机组实际负荷N，如果否，则执行S4；
S4、实时计算速率限制参数M；
S5、判断偏差值ΔN的范围，如果是-M≤ΔN≤M，则将最大修正速率加负荷时的负荷输出值Nmax作为输出功率信号，否则将最小修正速率加负荷时的负荷输出值Nmin作为输出功率信号。
本实施方式中，获取电网发出的实时调度指令，即为S1所述的AGC负荷指令N'。
本实施方式中，机组实际负荷N通过DCS信号采集获取。
本实施方式中，将汽轮机侧的前馈控制系统分为多级，在小范围变化时保证调门不频繁动作，大范围时充分调动锅炉的调节能力，能够迅速跟上AGC负荷指令，同时能够维持汽压平稳，减少超调。
具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，S2所述获取加负荷段阈值L的具体方法为：
L＝1％×(35％～40％)×N0；
其中，N0表示机组额定负荷。
本实施方式中，负荷段阈值L的选择，机组在调节的过程中最大的偏差值不能超过机组额定负荷的1％，因此，负荷段阈值L在1％机组额定负荷的基础上以该值35％～40％(约1/3)作为是否对去往汽轮机主控制器的功率信号做修正的判断依据。
具体实施方式三：本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，S4所述实时计算速率限制参数M的具体方法为：
M＝d(Cb(Pdt-Pd0))/dt；
其中，Pdt表示机组最低压力，Pd0表示负荷点压力，Cb表示锅炉储能系数。
本实施方式中，Pdt表示机组最低压力，加减负荷时，以300MW机组为基准，Pdt选取在避免触发闭锁增减0.6Mpa前提下，上下浮动±0.1Mpa，设置最低偏差0.5Mpa。
具体实施方式四：本实施方式对实施方式三作进一步说明，锅炉储能系数Cb的具体计算方法为：
Cb＝∫(N(t)-N(0))dt/(Pdt-Pd0)；
其中，N(0)表示机组实际功率值，N(t)表示开调门加负荷压力下降后的机组负荷值；N(t)-N(0)表示负荷的变化量。
本实施方式中，锅炉自身的储能随着机组负荷的增加而减小，且每个锅炉，每个锅炉的不同负荷下其储能均不同，所以获取锅炉储能系数Cb，首先从实际运行的机组采集数据，并得出不同负荷下，汽轮机调门变化时的，负荷与主汽温变化曲线，如图2所示，图2为某200MW机组实际运行曲线，曲线a表示功率，曲线b表示综合流量指令，曲线c表示主汽压力；以图2为依据获得每一负荷点的响应如图3所示，图3为图2优化出的曲线，每台机组都不同，在获取锅炉储能系数Cb时要针对性的进行数据采集和处理。
具体实施方式五：本实施方式对实施方式四作进一步说明，最小修正速率加负荷时的负荷输出值Nmin为：
Nmin＝d(Cb(Pdt-Pd0))/dt+N(0)。
本实施方式中，Nmax为最大速率加负荷时的负荷输出值，以300MW机组运行标准可知，热态机组参与调峰，加负荷速率一般一分钟为额定负荷的1％，最大速率为6MW/min。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (5)

1.汽轮机前馈的多级速率调节方法，其特征在于，该调节方法的具体过程为：
S1、获取AGC负荷指令N'和机组实际负荷N，计算偏差值ΔN＝N-N'；
S2、获取加负荷段阈值L；
S3、判断偏差值ΔN的范围，如果是-L≤ΔN≤L，则输出功率信号为机组实际负荷N，如果否，则执行S4；
S4、实时计算速率限制参数M；
S5、判断偏差值ΔN的范围，如果是-M≤ΔN≤M，则将最大修正速率加负荷时的负荷输出值Nmax作为输出功率信号，否则将最小修正速率加负荷时的负荷输出值Nmin作为输出功率信号。
2.根据权利要求1所述汽轮机前馈的多级速率调节方法，其特征在于，S2所述获取加负荷段阈值L的具体方法为：
L＝1％×(35％～40％)×N0；
其中，N0表示机组额定负荷。
3.根据权利要求1或2所述汽轮机前馈的多级速率调节方法，其特征在于，S4所述实时计算速率限制参数M的具体方法为：
M＝d(Cb(Pdt-Pd0))/dt；
其中，Pdt表示机组最低压力，Pd0表示负荷点压力，Cb表示锅炉储能系数。
4.根据权利要求3所述汽轮机前馈的多级速率调节方法，其特征在于，锅炉储能系数Cb的具体计算方法为：
Cb＝∫(N(t)-N(0))dt/(Pdt-Pd0)；
其中，N(0)表示机组实际功率值，N(t)表示开调门加负荷压力下降后的机组负荷值；N(t)-N(0)表示负荷的变化量。
5.根据权利要求4所述汽轮机前馈的多级速率调节方法，其特征在于，最小修正速率加负荷时的负荷输出值Nmin为：
Nmin＝d(Cb(Pdt-Pd0))/dt+N(0)。
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