CN111013803B

CN111013803B - 一种基于磨煤机电源分配的火电机组煤量分配控制方法

Info

Publication number: CN111013803B
Application number: CN201911302522.6A
Authority: CN
Inventors: 胡伯勇; 虞国平; 杨敏; 童小忠; 何郁晟; 钟文晶; 沈雪东; 李恩长; 陆豪强; 张文涛
Original assignee: Zhejiang Energy Group Research Institute Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Energy Group Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2021-04-30
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: CN111013803A

Abstract

本发明涉及一种基于磨煤机电源分配的火电机组煤量分配控制方法，包括：步骤1、当火电机组处于低负荷工况时：将磨煤机根据取用的电源段不同分为两组，分别作为A段磨煤机和B段磨煤机；步骤2、设计磨煤机限值及出力的补偿回路。本发明的有益效果是：本发明能够做到两段电源线上磨煤机的煤量平衡，保证各条母线上磨煤机的总煤量一致，以此达到平衡两段母线上磨煤机出力的目的，特别是在机组负荷较低运行磨煤机台数较少的情况下，避免两段电源线磨煤机的煤量相差较大，预防运行负荷较低时因一侧电源线意外跳闸造成煤量骤降的恶劣工况，从而减少因磨煤机电源线跳闸造成的扰动，以及减少机组非停的风险，保证机组运行的安全。

Description

一种基于磨煤机电源分配的火电机组煤量分配控制方法

技术领域

本发明涉及燃煤电厂的辅机电源配置领域，尤其包括一种基于磨煤机电源分配的火电机组煤量分配控制方法。

背景技术

目前在燃煤电厂的辅机电源配置中，为保证燃料系统的运行安全，一般将不同磨煤机分组配置在A、B两个不同的6kV电源线，给煤机电源也分别配置在相应的380V电源段上，目前制粉系统的套数由机组额定负荷量决定，一般为5-6套，600MW及以上容量机组一般为六套制粉系统，五用一备，330MW容量机组一般为五套制粉系统，四用一备。正常运行过程中，运行的磨煤机将分配在不同的电源段上，大致保持两段电源选用的磨煤机数量相同。在这样的配置下，当一路电源发生失电时，将不会导致所有制粉系统停运，提升机组运行的整体可靠性。在煤量控制方面，其控制策略基本采用平均分配的策略，将各台磨煤机的煤量控制相同，但操作员可手动对部分煤量进行偏置设定，以单独调整各台磨的煤量。其控制策略基本如图1所示。机组常规运行工况下，投运的磨煤机数量较多，各条电源母线上磨煤机所带的负荷也基本一致。

机组处于低负荷工况下运行时，即低于50％额定负荷运行，机组投运的磨煤机台数少，由于两台磨风险较高，如果一台磨事故跳闸将瞬间失去一半的煤量，因此一般在低负荷时保留三台磨运行，当机组投运三台磨煤机时，在一侧母线上所带的磨煤机数量可能多于另一条母线，其中一条电源母线投运两台磨煤机，而另一条母线则投运一台磨煤机。若仍采用煤量均分的控制策略，运行磨煤机较多的母线一旦发生跳闸，则机组将在瞬间损失2/3的燃料量，对机组的安全稳定运行造成极大冲击，很可能造成机组非停。为了减轻这种由于磨煤机电源分配不平衡造成的风险，在当前条件下唯一的手段就是利用磨煤机偏置手动进行调整，这不但加大了运行人员的工作强度，而且还增加了运行的安全风险。

综上所述，有必要在低负荷下对磨煤机煤量分配策略进行重新设计，根据磨煤机所在的不同电源段进行煤量分配。因此提出一种基于磨煤机电源分配的火电机组煤量分配控制方法，就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于磨煤机电源分配的火电机组煤量分配控制方法。

这种基于磨煤机电源分配的火电机组煤量分配控制方法，包括：

步骤1、当火电机组处于低负荷工况时：将磨煤机根据取用的电源段不同分为两组，分别作为A段磨煤机和B段磨煤机；

步骤1.1、将总煤量指令平均分配给A段和B段磨煤机，使得两侧的煤量指令相等，分别作为A组煤量指令和B组煤量指令；实现煤量根据磨煤机电源配置的等量分配；

步骤1.2、A段磨煤机的煤量控制主控、B段磨煤机的煤量控制主控再分别对A段磨煤机和B段磨煤机的煤量进行均匀分配；实现不同电源段之间磨煤机总煤量相等及同电源段内磨煤机煤量的平均分配；

步骤2、设计磨煤机限值及出力的补偿回路：

步骤2.1、控制逻辑判断A段和B段磨煤机两组内的磨煤机出力是否达到上限或者下限；若达到限值，分别触发A/B组煤量指令的闭锁增信号或闭锁减信号，并方向性闭锁由上级发送至本组磨煤机的煤量指令，保证本组的煤量指令不超过限值；

步骤2.2、若一段中所有磨煤机出力均达到上限/下限，则闭锁该段磨煤机煤量指令增加/减少；

步骤2.3、一段磨煤机煤量指令闭锁后，该段磨煤机的煤量指令将跟踪实际煤量；

步骤3、设计纯积分作用控制器，平衡各组煤量指令与机组煤量指令；指令煤量指令闭锁后平衡煤量，纯积分作用控制器将机组的总煤量指令作为设定值，将各组磨煤机的煤量指令和作为反馈，调节控制器的输出；将控制器的输出作为各组磨煤机的煤量指令；

步骤4、当一段磨煤机煤量控制方式均处于手动状态时，该段磨煤机的煤量指令将跟踪实际的磨煤机总煤量；

步骤5、设计磨煤机的煤量指令切换回路：火电机组处于高负荷工况时仍采用原控制回路，PID控制器的比例和积分共同调节改变输出至燃料主控制器的煤量指令，分配至所有运行的磨煤机；火电机组处于低负荷工况时，自动切换为磨煤机限值及出力的补偿回路；所述磨煤机的煤量指令切换回路还由运行手动投入。

作为优选，步骤2.1所述磨煤机出力是否达到上限/下限的判断标准为：若一组中某台磨煤机的煤量指令达到上限/下限或者处于手动位时，则该磨煤机出力达到上限/下限。

作为优选，步骤2.3所述磨煤机的煤量指令跟踪实际煤量的方式为：DCS逻辑中煤量指令均设有跟踪功能，在煤量指令闭锁增/减或煤量指令处于手动位时，磨煤机的煤量指令切换为控制器的输出。

作为优选，步骤3所述纯积分作用控制器为仅设置积分作用的PID控制器，该PID控制器中比例作用和微分作用系数均设置为0。

本发明的有益效果是：本发明能够做到两段电源线上磨煤机的煤量平衡，保证各条母线上磨煤机的总煤量一致，以此达到平衡两段母线上磨煤机出力的目的，特别是在机组负荷较低运行磨煤机台数较少的情况下，避免两段电源线磨煤机的煤量相差较大，预防运行负荷较低时因一侧电源线意外跳闸造成煤量骤降的恶劣工况，从而减少因磨煤机电源线跳闸造成的扰动，以及减少机组非停的风险，保证机组运行的安全。

附图说明

图1为常规煤量控制回路图；

图2为基于磨煤机电源分配的煤量控制策略图。

图3为磨煤机出力受限判断逻辑图；

图4为磨煤机指令切换逻辑图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

本发明的核心为自动控制低负荷运行时各条母线上磨煤机的总煤量一致，保持两段母线上磨煤机出力的平衡，不需要手动干预。该控制策略主要作用于低负荷工况，高负荷工况下仍然采用原燃料主控策略。

这种基于磨煤机电源分配的火电机组煤量分配控制方法，包括以下步骤：

步骤1.1、将总煤量指令平均分配给A段和B段磨煤机，分别作为A组煤量指令和B组煤量指令；

步骤1.2、A段磨煤机的煤量控制主控、B段磨煤机的煤量控制主控再分别对A段磨煤机和B段磨煤机的煤量进行均匀分配；

步骤2、在机组实际运行过程中存在较多的特殊情况，两组磨煤机不可能始终保持运行台数一致，因此各台磨煤机所带煤量将有所差异，运行台数较少的一组单台磨的出力更大，例如A段一台磨煤机，B段两台磨煤机，A段磨煤机的出力理论上是B段磨煤机的两倍，就有可能出现A段磨煤机出力至上限或者B段磨煤机出力至下限的情况。而且，如果有磨煤机煤量控制处于手动状态，将无法响应自动控制指令。这将导致两组磨煤机的出力上下限不一致，为避免一组磨煤机出力受限导致整个机组煤量出力受限；设计磨煤机限值及出力的补偿回路，如图2所示：

步骤2.1、控制逻辑判断A段和B段磨煤机两组内的磨煤机出力是否达到上限或者下限；若达到限值，分别触发A/B组煤量指令的闭锁增信号或闭锁减信号，并方向性闭锁由上级发送至本组磨煤机的煤量指令；

步骤2.3、一段磨煤机煤量指令闭锁后，该段磨煤机的煤量指令将跟踪实际煤量；DCS逻辑中指令均设置跟踪功能，在指令闭锁增减或控制方式切换为手动时，调节指令值将切换为当前执行机构控制器输出，跟踪功能根据不同DCS厂家有不同的设置，举例说明，应用较多的艾默生OVATION控制系统中，M/A站为执行机构控制功能块，在控制画面中相应有人工输入窗口，控制该执行机构的手动和自动方式，并接收上行PID控制器输出的指令送至各个执行机构，如图1中所示，当M/A站切为手动或者指令闭锁时，上行PID控制器停止计算，自动反向接收M/A站当前输出，PID控制器输入的设定值自动切换为反馈值。

步骤3、设计纯积分作用控制器，平衡各组煤量指令与机组煤量指令；指令煤量指令闭锁后平衡煤量，纯积分作用控制器将机组的总煤量指令作为设定值，将各组磨煤机的煤量指令和作为反馈，调节控制器的输出；将控制器的输出作为各组磨煤机的煤量指令；正常时总煤量平均分配给两组磨煤机，一组指令闭锁时，两组煤量输出指令和总煤量指令出现偏差，积分环节将根据偏差调整输出，增加或减少未闭锁的磨煤机出力，最终保证实际出力与需求一致；

步骤2.1所述磨煤机出力是否达到上限/下限的判断标准为：若一组中某台磨煤机的煤量指令达到上限/下限或者处于手动位时，则该磨煤机出力达到上限/下限。

步骤2.3所述磨煤机的煤量指令跟踪实际煤量的方式为：DCS逻辑中煤量指令均设有跟踪功能，在煤量指令闭锁增/减或煤量指令处于手动位时，磨煤机的煤量指令切换为控制器的输出。

步骤3所述纯积分作用控制器为仅设置积分作用的PID控制器，该PID控制器中比例作用和微分作用系数均设置为0。

基于磨煤机电源分配的煤量控制策略图如图2所示，本示例中，A/C/E为A段电源线磨煤机，B/D/F为B段电源线磨煤机。A组磨煤机手动或者A组磨煤机闭锁信号作为判断条件，当判断条件未成立时，接收上行纯积分控制器输出作为A分组磨煤机控制PID的指令输入，与A组磨煤机的总煤量反馈比较，经PID控制器闭环调节A组A\C\E磨煤机的煤量指令。如果判断条件成立，则切换功能块输出为A组磨煤机煤量反馈，PID控制器的设定输入与反馈输入均为A组磨煤机煤量反馈，PID控制器停止调节保持当前输出值。

磨煤机出力受限判断逻辑图如图3所示：如果上行输入煤量指令超过固定的设置点值，则将高信号监视器输出的数字量设置为TRUE，即1。

磨煤机指令切换逻辑图如图4所示，左侧输入为切换功能块判断条件，当判断条件输出1时，功能块输出选择YES端输入，当判断条件输出为0时，功能块输出选择NO端输入。

实施例：

设定磨煤机煤量上限值为70t/h，下限值为25t/h，按照图2所示机组一共6台磨煤机，A段电源线上的磨煤机为A/C/E，B段电源线上的磨煤机为B/D/F。模拟试验开始，模拟低负荷下3磨运行，A组磨煤机中A/C磨运行，B组中D磨运行，模拟各种极端工况，检查控制策略中各项功能是否设置正确，模拟步骤如下：

首先设定总煤量指令为120t/h，手动投入新的煤量控制回路，可见原煤量控制回路中各台磨的煤量指令均为40t/h，新设计的控制回路中A/B组煤量为60t/h。分配至各台磨，A/C磨的煤量指令为30t/h，D磨指令为60t/h。

第一步，改变总煤量指令为90t/h，A/B组煤量指令理论上应各为45t/h，当A组磨煤机指令降至50t/h时A/C磨煤机达到煤量低限，A组煤量指令触发闭锁减，B组煤量指令继续调节至40t/h，最终A/C磨煤量指令为25t/h，D磨煤量指令为40t/h。

第二步，改变总煤量指令为160t/h，A/B组煤量指令理论上应各为80t/h，当B组磨煤机指令升至70t/h时D磨煤机达到煤量高限，B组煤量指令触发闭锁增，A组煤量指令继续调节至90t/h，最终A/C磨煤量指令为45t/h，D磨煤量指令为70t/h。

第三步，将总煤量指令设回120t/h，B组中D磨煤机设置为手动方式，煤量设置为40t/h，此时B组煤量指令切换为D磨煤量反馈，两组给煤量指令和计算值为100t/h，纯积分控制器输出提高A/B组煤量指令，当A组煤量指令提升至80t/h，纯积分控制器停止调节，A组磨煤机A/C磨煤量指令最终均为40t/h。将D磨设置回自动方式，A/B两组煤量指令均为80t/h，两组煤量指令和计算值变化为160t/h，纯积分控制器减小输出，A/B组煤量指令调整回60t/h。

第四步，将A组中C磨煤机设置为手动方式，煤量设置为25t/h，此时A磨煤机仍处于自动方式，不会触发闭锁回路，A磨煤机煤量在比例积分控制器的调节下提升至35t/h，B组磨煤机煤量指令不变。C磨煤机仍置于手动方式，煤量设置为40t/h，此时A组煤量反馈升高至75t/h，比例积分控制器需减小输出，A磨煤机降至25t/h达到低限，触发A组煤量指令闭锁减，A组煤量指令切换为A组煤量反馈，纯积分控制器减小B组煤量指令至55t/h，即D磨煤量指令从60t/h降为55t/h。

A组一台磨煤机，B组两台磨煤机运行的模拟情况类似。模拟结果表明本发明中设计的控制策略能够很好地分配两段电源上的煤量。

Claims

1.一种基于磨煤机电源分配的火电机组煤量分配控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤2、设计磨煤机限值及出力的补偿回路：

步骤2.1、控制逻辑判断A段和B段磨煤机两组内的磨煤机出力是否达到上限或者下限；若A段磨煤机组内的磨煤机出力达到上限值，则触发A段磨煤机组煤量指令闭锁增信号；若B段磨煤机组内的磨煤机出力达到上限值，则触发B段磨煤机组煤量指令闭锁增信号；若A段磨煤机组内的磨煤机出力达到下限值，则触发A段磨煤机组煤量指令闭锁减信号；若B段磨煤机组内的磨煤机出力达到下限值，则触发B段磨煤机组煤量指令闭锁减信号，并方向性闭锁由上级发送至本组磨煤机的煤量指令；

2.根据权利要求1所述的基于磨煤机电源分配的火电机组煤量分配控制方法，其特征在于：步骤2.1所述磨煤机出力是否达到上限/下限的判断标准为：若一组中某台磨煤机的煤量指令达到上限/下限或者处于手动位时，则该磨煤机出力达到上限/下限；若一组中某台磨煤机的煤量指令处于手动位时，则磨煤机不再接受锅炉指令的控制，手动设置该台磨煤机煤量，保持当前输入值不变，并将该台磨煤机所在组的煤量切换为该台磨煤机的煤量反馈，纯积分控制器输出调节另一组煤量的指令，将另一组煤量调节至总煤量与该台磨煤机的煤量差值，纯积分控制器输出再次调节两组磨煤机的煤量至相同，且两组磨煤机的煤量和为总煤量。

3.根据权利要求1所述的基于磨煤机电源分配的火电机组煤量分配控制方法，其特征在于：步骤2.3所述磨煤机的煤量指令跟踪实际煤量的方式为：DCS逻辑中煤量指令均设有跟踪功能，在煤量指令闭锁增/减或煤量指令处于手动位时，磨煤机的煤量指令切换为控制器的输出。

4.根据权利要求1所述的基于磨煤机电源分配的火电机组煤量分配控制方法，其特征在于：步骤3所述纯积分作用控制器为仅设置积分作用的PID控制器，该PID控制器中比例作用和微分作用系数均设置为0。