CN110824905A - 一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法 - Google Patents

一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种发电机组非正常解列工况下孤网运行方法，锅炉主控过程和汽轮机主控过程相互配合。在发电机组非正常解列工况下，机组仍能暂时不停机带厂用电维持正常运行，为短时间内快速排除外部故障后能再次及时并网赢得宝贵时间只需对其DCS控制系统的组态控制算法进行局部的优化调整即可实现此功能。当汽轮发电机组处于孤网运行模式时，锅炉能平稳维持汽轮发电机组的机前压力，保障汽轮机组安全稳定运行，并且控制稳定，锅炉维持低负荷稳定燃烧，其出口主蒸汽压力、温度、流量及燃烧系统的风量、氧量、炉膛压力等主要技术指标均高于《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》(DL/T657‑2015)的要求。

Description

一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法
技术领域
本发明属于大型火力发电厂自动控制技术领域，尤其是一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法。
背景技术
随着电力系统并网燃煤发电机组向着大容量高参数发展，大容量燃煤发电机组的锅炉及汽轮机组热力系统复杂，辅机种类多、数量大，机组启动过程需要的操作步骤多、时间长，消耗的一次能源多，同时由于发电机组单机容量大，机组非正常解列对电网的冲击也更加严重。因此，为了随时保证电网供用电负荷平衡，向用户连续提供质量合格的电能，缩短发电机组的启动并网时间也是一条有效途径。当并网运行发电机组发生由于外界原因引起的与电网解列事故，此时发电机组如果仍能暂时带厂用电维持3000rpm运行，则可以极大缩短发电机组再次并网的时间。发电机组的孤网运行方式为外网高压输电线路或者变电站故障在短时间内快速排除后能及时再次并网赢得宝贵时间，对于发电机组降低启动能源消耗以及电网的安全稳定运行都有积极的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供在发电机组非正常解列工况下，机组仍能暂时不停机带厂用电维持正常运行，为短时间内快速排除外部故障后能再次及时并网赢得宝贵时间的一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法，其特征在于：包括锅炉主控过程和汽轮机主控过程；
所述锅炉主控过程包括以下步骤：
⑴机前压力设定值Ps除以机前压力测量值Pt再乘以汽机调速级压力P1，产生锅炉需求信号；
⑵汽包压力Pb信号进行微分运算，其输出加上汽机调速级压力P1，产生锅炉热量信号；
⑶锅炉需求信号与锅炉热量信号同时输入到偏差模块进行偏差运算；
⑷偏差运算的结果输入到主比例-积分模块进行PI运算；
⑸PI运算的结果与燃料指令的平均值同时输入到偏差模块进行偏差运算；
⑹偏差运算的结果输入到积分运算模块，其输出做为锅炉的主控指令，分别送至锅炉的辅机；
所述汽轮机主控过程包括以下步骤：
⑴汽轮机与电网解列，发电机带厂用电运行；
⑵汽轮机以3000rpm为转速给定值，与汽轮机的转速测量值同时输入到偏差模块进行偏差运算；
⑶偏差运算的结果进行±5rpm的死区处理；
⑷处理后的结果输入到主比例-积分模块进行PI运算；
⑸PI运算的结果做为汽轮机的主控指令，用于控制汽轮机的转速。
再有，锅炉主控过程中，步骤⑵所述微分运算的函数为：Y(S)＝(Kd*S/(1+Td*S))*X(s)，式中Kd为微分增益，Td为微分时间，单位为秒。
再有，所述微分增益为2～3倍，所述微分时间为5～6秒。
再有，所述微分运算的结果进行限幅处理，限幅范围为-4～+4。
再有，锅炉主控过程中，步骤⑷所述PI运算的函数为：
Figure BDA0002208548680000021
式中，Kp为比例放大系数，Ti为积分时间，单位为秒。
再有，锅炉主控过程中，步骤⑹所述积分运算的函数为：
Figure BDA0002208548680000022
式中，Ti为积分时间，单位为秒。
再有，所述积分时间为2～3秒。
再有，汽轮机主控过程中，步骤⑷所述PI运算的函数为：
Figure BDA0002208548680000023
式中，Kp为比例放大系数，Ti为积分时间，单位为秒。
本发明的优点和有益效果是：
本发明中，锅炉主控过程和汽轮机主控过程相互配合，在发电机组非正常解列工况下，机组仍能暂时不停机带厂用电维持正常运行，为短时间内快速排除外部故障后能再次及时并网赢得宝贵时间，经过多台机组数次有效验证，证明该方法切实可行，简单有效，实施成本低廉，不需要对现有控制系统的硬件及热力设备进行改造，只需对其DCS控制系统的组态控制算法进行局部的优化调整即可实现此功能。当汽轮发电机组处于孤网运行模式时，锅炉能平稳维持汽轮发电机组的机前压力，保障汽轮机组安全稳定运行，并且控制稳定，锅炉维持低负荷稳定燃烧，其出口主蒸汽压力、温度、流量及燃烧系统的风量、氧量、炉膛压力等主要技术指标均高于《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》(DL/T657-2015)的要求。
附图说明
图1(a)是锅炉主控过程的示意图；
图1(b)是汽轮机主控过程的示意图。
具体实施方式
本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。
一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法，如图1所示，本发明的创新在于：包括锅炉主控过程和汽轮机主控过程；
所述锅炉主控过程包括以下步骤：
⑴机前压力设定值Ps除以机前压力测量值Pt再乘以汽机调速级压力P1，产生锅炉需求信号；
⑵汽包压力Pb信号进行微分运算，其输出加上汽机调速级压力P1，产生锅炉热量信号；
⑶锅炉需求信号与锅炉热量信号同时输入到偏差模块进行偏差运算；
⑷偏差运算的结果输入到主比例-积分模块进行PI运算；
⑸PI运算的结果与燃料指令的平均值同时输入到偏差模块进行偏差运算；
⑹偏差运算的结果输入到积分运算模块，其输出做为锅炉的主控指令，分别送至锅炉的辅机；
所述汽轮机主控过程包括以下步骤：
⑴汽轮机与电网解列，发电机带厂用电运行；
⑵汽轮机以3000rpm为转速给定值，与汽轮机的转速测量值同时输入到偏差模块进行偏差运算；
⑶偏差运算的结果进行±5rpm的死区处理；
⑷处理后的结果输入到主比例-积分模块进行PI运算；
⑸PI运算的结果做为汽轮机的主控指令，用于控制汽轮机的转速。
锅炉热量信号回路中微分校正环节，产生动态过调达到缩短迟延时间、减少参数动态波动和提高负荷变化响应速度的效果。微分校正作用不宜过强，并应做限幅处理，否则机组孤网运行时煤量波动较大，不利于锅炉主汽压力、主汽温度及汽包水位等主要参数的稳定运行。
锅炉主控过程中，步骤⑵的微分运算的函数为：Y(S)＝(Kd*S/(1+Td*S))*X(s)，Kd为微分增益，Td为微分时间，单位为秒。微分增益为2～3倍，所述微分时间为5～6秒。
由于微分计算的结果容易剧烈变化，所以微分模块的输出要经高/低限模块限幅处理，限幅范围为-4～+4。
锅炉主控过程中，步骤⑷所述PI运算的函数为：
Figure BDA0002208548680000031
Kp为比例放大系数，Ti为积分时间，单位为秒。
主比例-积分控制器的输出信号与燃料指令的平均值求偏差，输入积分运算模块，利用其纯积分控制功能的快速随动特性，保证锅炉输出的主控指令随时跟踪主调的输出，同时平衡运行的锅炉各给煤机之间的负荷出力，实现锅炉燃烧调节的串级控制功能，其输出做为锅炉的主控指令，分别送至锅炉的给煤机、磨煤机、风机和水泵等主要辅机，实现锅炉调压负荷跟随汽轮机运行方式。其中燃料指令的平均值为投入运行的锅炉各台给煤机的控制指令的平均值。
锅炉主控过程中，步骤⑹积分运算的函数为：
式中，Ti为积分时间，单位为秒。积分时间为2～3秒。
汽轮机主控过程中，步骤⑷所述PI运算的函数为：
Figure BDA0002208548680000033
式中，Kp为比例放大系数，Ti为积分时间，单位为秒。
在发电机组非正常解列工况下，锅炉控制主回路采用直接能量平衡的反馈控制方法，通过比例-积分控制算法调整锅炉燃料量的给定值，内回路利用纯积分控制功能的快速随动特性，将燃料指令的平均值作为内回路的反馈信号，组成锅炉燃料调节的串级控制功能，通过调整锅炉的燃料、风量和给水量，实现锅炉跟踪汽轮机机前压力的闭环控制方法。
在发电机组孤网运行工况下，锅炉负荷控制回路根据汽轮机的负荷需求，维持机前压力稳定，保持锅炉低负荷稳定运行，为汽轮发电机组孤网运行提供保障。汽轮机控制由负荷控制方式自动切换为DEH就地转速控制方式，汽轮发电机组带厂用电维持3000rpm孤网运行，为短时内等待外界故障排除机组再次快速并网运行赢得时间，提高网源一体化安全经济运行水平。
本发明中，锅炉主控过程和汽轮机主控过程相互配合，在发电机组非正常解列工况下，机组仍能暂时不停机带厂用电维持正常运行，为短时间内快速排除外部故障后能再次及时并网赢得宝贵时间，经过多台机组数次有效验证，证明该方法切实可行，简单有效，实施成本低廉，不需要对现有控制系统的硬件及热力设备进行改造，只需对其DCS控制系统的组态控制算法进行局部的优化调整即可实现此功能。当汽轮发电机组处于孤网运行模式时，锅炉能平稳维持汽轮发电机组的机前压力，保障汽轮机组安全稳定运行，并且控制稳定，锅炉维持低负荷稳定燃烧，其出口主蒸汽压力、温度、流量及燃烧系统的风量、氧量、炉膛压力等主要技术指标均高于《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》(DL/T657-2015)的要求。

Claims (8)

1.一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法，其特征在于：包括锅炉主控过程和汽轮机主控过程；
所述锅炉主控过程包括以下步骤：
⑴机前压力设定值Ps除以机前压力测量值Pt再乘以汽机调速级压力P1，产生锅炉需求信号；
⑵汽包压力Pb信号进行微分运算，其输出加上汽机调速级压力P1，产生锅炉热量信号；
⑶锅炉需求信号与锅炉热量信号同时输入到偏差模块进行偏差运算；
⑷偏差运算的结果输入到主比例-积分模块进行PI运算；
⑸PI运算的结果与燃料指令的平均值同时输入到偏差模块进行偏差运算；
⑹偏差运算的结果输入到积分运算模块，其输出做为锅炉的主控指令，分别送至锅炉的辅机；
所述汽轮机主控过程包括以下步骤：
⑴汽轮机与电网解列，发电机带厂用电运行；
⑵汽轮机以3000rpm为转速给定值，与汽轮机的转速测量值同时输入到偏差模块进行偏差运算；
⑶偏差运算的结果进行±5rpm的死区处理；
⑷处理后的结果输入到主比例-积分模块进行PI运算；
⑸PI运算的结果做为汽轮机的主控指令，用于控制汽轮机的转速。
2.根据权利要求1所述的一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法，其特征在于：锅炉主控过程中，步骤⑵所述微分运算的函数为：Y(S)＝(Kd*S/(1+Td*S))*X(s)，式中Kd为微分增益，Td为微分时间，单位为秒。
3.根据权利要求2所述的一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法，其特征在于：所述微分增益为2～3倍，所述微分时间为5～6秒。
4.根据权利要求2或3所述的一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法，其特征在于：所述微分运算的结果进行限幅处理，限幅范围为-4～+4。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法，其特征在于：锅炉主控过程中，步骤⑷所述PI运算的函数为：
Figure FDA0002208548670000011
式中，Kp为比例放大系数，Ti为积分时间，单位为秒。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法，其特征在于：锅炉主控过程中，步骤⑹所述积分运算的函数为：
式中，Ti为积分时间，单位为秒。
7.根据权利要求6所述的一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法，其特征在于：所述积分时间为2～3秒。
8.根据权利要求1或2或3或7所述的一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法，其特征在于：汽轮机主控过程中，步骤⑷所述PI运算的函数为：
Figure FDA0002208548670000021
式中，Kp为比例放大系数，Ti为积分时间，单位为秒。
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