CN111781823A - 一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法，包括：计算出口NO x 浓度变化速率，若大于预设阈值则启动计时，记录持续大于预设阈值的维持时间，当维持时间等于预设时长则跳转下一步；否则结束并退出；当前时间令动态前馈输出由0变为设定值；若动态前馈输出由0变为设定值，则下一时间内将动态前馈输出置为0；将动态前馈输出，与喷氨控制的闭环输出增量作求和处理，并对其求和值作累加处理得到累加值以作为此方法最终的输出结果；若当前时间发生动态前馈输出由0变为正值，则之后指定时长内使动态前馈输出维持为0。本发明能够有效抑制SCR脱硝系统出口NO x 浓度异常变化幅度，从而优化火电机组SCR脱硝系统的喷氨控制效果。

Description

一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法
技术领域
本发明属于火电机组脱硝选择催化还原技术，具体涉及一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法。
背景技术
火电机组选择催化还原（selective catalytic reduction，SCR）脱硝系统具有大时延、大惯性、非线性等控制难点，常规喷氨控制（如串级摩尔比等）系统无法满足越来越高的控制要求和环保要求。
为了改善喷氨控制效果，在喷氨控制闭环控制回路之外设置前馈回路是一种典型的做法。引入对喷氨控制被调量——出口NO x 浓度变化影响较大的因素作输入是设计前馈回路的一种常规思路。如串级摩尔比喷氨控制策略中，一般考虑进入SCR脱硝系统前的烟气NO x 含量作为其前馈回路设计的重要依据。当烟气NO x 含量发生变化时，串级摩尔比喷氨控制迅速调整喷氨量以抵消烟气NO x 含量变化对出口NO x 浓度的影响，进而使其控制平稳。然而SCR脱硝系统具有强非线性，尽管常规前馈回路具有改善出口NO x 浓度控制效果的作用，但影响出口NO x 浓度变化的因素很多，在常规前馈回路设计中难以完全考虑，因此如何优化前馈回路使出口NO x 浓度控制效果更为理想仍然值得研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法，本发明能够有效抑制SCR脱硝系统出口NOx浓度异常变化幅度，从而优化火电机组SCR脱硝系统的喷氨控制效果。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法，每一个控制周期包括下述处理步骤：
1）计算出口NO x 浓度变化速率；
2）判断出口NO x 浓度变化速率大于预设阈值是否成立，若成立则启动计时，记录出口NOx浓度变化速率持续大于预设阈值的维持时间，当维持时间等于预设时长则跳转下一步；否则，结束并退出；
3）当前时间令动态前馈输出由0变为设定值，当制氨工艺为直接喷氨时，该设定值表示喷氨流量变化量；当制氨工艺为尿素热解时，该设定值表示尿素溶液流量变化量；若动态前馈输出由0变为设定值，则下一时间内将动态前馈输出置为0；将动态前馈输出与喷氨控制的闭环输出增量作求和处理，并对其求和值作累加处理得到累加值以作为最终的输出结果；若当前时间发生动态前馈输出由0变为正值，则之后指定时长内使动态前馈输出维持为0。
可选地，步骤1）的详细步骤包括：设置两个惯性滤波环节并串联，将出口NO x 浓度作为第1个惯性滤波环节的输入，第1个惯性滤波环节的输出作为第2个惯性滤波环节的输入，计算第2个惯性滤波环节输入与输出之差得到出口NO x 浓度变化速率。
可选地，步骤2）中判断出口NO x 浓度变化速率大于预设阈值是否成立具体是指判断出口NO x 浓度变化速率大于1mg/m3是否成立。
可选地，步骤2）中的维持时间为25秒。
可选地，步骤3）中的设定值为0.05m3/h。
可选地，步骤3）中的指定时长为180秒。
此外，本发明还提供一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置系统，包括：
变化速率计算单元，用于计算出口NO x 浓度变化速率；
判断单元，用于判断出口NO x 浓度变化速率大于预设阈值是否成立，若成立则启动延时单元进行计时，
延时单元，用于记录出口NO x 浓度变化速率持续大于预设阈值的维持时间，当维持时间等于预设时长则输出触发信号；
第一RS触发器，其置位输入为延时单元输出，其复位输入为或门的输出，置位输入和复位输入共同决定第一RS触发器的输出：当置位输入为“1”、复位输入为“0”时，RS触发器输出为“1”；无论置位输入的具体值，当复位输入为“1”时，RS触发器输出为“0”；
或门，用于将第一RS触发器输出信号、第二RS触发器输出信号进行或运算；
第二RS触发器，其置位输入为第一RS触发器输出信号，其复位输入为延时模块的输出信号，置位输入和复位输入共同决定第二RS触发器的输出：当置位输入为“1”、复位输入为“0”时，RS触发器输出为“1”；无论置位输入的具体值，当复位输入为“1”时，RS触发器输出为“0”；
延时模块，用于将第二RS触发器输出信号延时指定时长，若当前时间发生动态前馈输出由0变为正值，则之后指定时长内使动态前馈输出维持为0；
求和模块，用于对动态前馈输出和喷氨控制的闭环输出增量作求和处理；当延时单元的维持时间等于预设时长时，令动态前馈输出由0变为设定值，当制氨工艺为直接喷氨时，该设定值表示喷氨流量变化量；当制氨工艺为尿素热解时，该设定值表示尿素溶液流量变化量；若动态前馈输出由0变为设定值，则下一时间内将动态前馈输出置为0；
累加模块，用于对求和模块输出作累加处理，其累加输出值作为最终的输出结果。
此外，本发明还提供一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行所述用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法的步骤。
此外，本发明还提供一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置系统，包括计算机设备，该计算机设备的存储器中存储有被编程或配置以执行所述用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法的计算机程序。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法的计算机程序。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：针对常规前馈回路设置难以全面考虑如入口NO x 浓度测点不可靠、煤质扰动等不可观测因素的影响，本发明动态前馈设置方法根据出口NO x 浓度的变化趋势提前改变喷氨量或尿素溶液量以抵消不可观测因素对出口NO x 浓度变化的影响，避免由此引起的出口NO x 浓度剧烈波动，提高了喷氨控制效果。
附图说明
图1为本发明实施例方法的原理示意图。
图2为应用本发明实施例前的效果曲线。
图3为应用本发明实施例后的效果曲线。
具体实施方式
以某300MW超临界火电机组作为实施对象，对本发明用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法进行进一步的详细说明。毫无疑问，本发明用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法并不局限于特定额定容量的火电机组。
如图1所示，本实施例用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法中，每一个控制周期包括下述处理步骤：
1）计算出口NO x 浓度变化速率；
2）判断出口NO x 浓度变化速率大于预设阈值是否成立，若成立则启动计时，记录出口NO x 浓度变化速率持续大于预设阈值的维持时间，当维持时间等于预设时长则跳转下一步；否则，结束并退出；
3）当前时间令动态前馈输出由0变为设定值（正数，物理意义根据SCR脱硝系统的制氨工艺而不同），当制氨工艺为直接喷氨时，该设定值表示喷氨流量变化量；当制氨工艺为尿素热解时，该设定值表示尿素溶液流量变化量；若动态前馈输出由0变为设定值，则下一时间内将动态前馈输出置为0；对动态前馈输出作累加处理得到累加值，并将累加值叠加至喷氨控制的闭环输出上作为最终的输出结果；若当前时间发生动态前馈输出由0变为正值，则之后指定时长内使动态前馈输出维持为0。其中，喷氨控制的闭环可以是常规PID回路，也可以是预测控制等先进控制闭环回路。
参见图1，本实施例步骤1）的详细步骤包括：设置两个惯性滤波环节并串联，将出口NO x 浓度作为第1个惯性滤波环节的输入，第1个惯性滤波环节的输出作为第2个惯性滤波环节的输入，计算第2个惯性滤波环节输入与输出之差得到出口NO x 浓度变化速率。作为一种可选的实施方式，本实施例中两个一阶惯性环节的时间常数均为5秒。
作为一种可选的实施方式，本实施例步骤2）中判断出口NO x 浓度变化速率大于预设阈值是否成立具体是指判断出口NO x 浓度变化速率大于1mg/m3是否成立。所得出口NO x 浓度变化速率大于1mg/m3时，启动计时，记录出口NOx浓度变化速率持续大于定值的维持时间。
作为一种可选的实施方式，本实施例步骤2）中的维持时间为25秒。若所得维持时间大于25秒，则当前时间令动态前馈输出由0变为设定值。
作为一种可选的实施方式，本实施例步骤3）中的设定值为0.05m3/h。若维持时间大于25秒，则当前时间令动态前馈输出由0变为0.05m3/h（尿素溶液流量）。该定值物理意义根据SCR脱硝系统的制氨工艺而不同，当制氨工艺为直接喷氨时，该定值表示喷氨流量变化量；当制氨工艺为尿素热解时，该定值表示尿素溶液流量变化量。若动态前馈输出由0变为0.05m3/h，则下一时间内将动态前馈输出置为0。
作为一种可选的实施方式，本实施例步骤3）中的指定时长为180秒。若当前时间发生动态前馈输出由0变为正值，则之后180秒内使动态前馈输出维持为0。
图2、图3分别是应用本实施例方法前/后的效果对比图。对比图2、3可以看出，当动态前馈回路投入本实施例用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法的输出后，出口NO x 浓度波动幅度明显减小，故而喷氨控制效果得到有效改善。
参见图1，本实施例还提供一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置系统，包括：
变化速率计算单元，用于计算出口NO x 浓度变化速率；
判断单元，用于判断出口NO x 浓度变化速率大于预设阈值是否成立，若成立则启动延时单元进行计时；
延时单元，用于记录出口NO x 浓度变化速率持续大于预设阈值的维持时间，当维持时间等于预设时长则输出触发信号；
第一RS触发器，其置位输入为延时单元输出，其复位输入为或门的输出，置位输入和复位输入共同决定第一RS触发器的输出（当置位输入为“1”、复位输入为“0”时，RS触发器输出为“1”；无论置位输入的具体值，当复位输入为“1”时，RS触发器输出为“0”）；
或门，用于将第一RS触发器输出信号、第二RS触发器输出信号进行或运算；
第二RS触发器，其置位输入为第一RS触发器输出信号，其复位输入为延时模块的输出信号，置位输入和复位输入共同决定第二RS触发器的输出（当置位输入为“1”、复位输入为“0”时，RS触发器输出为“1”；无论置位输入的具体值，当复位输入为“1”时，RS触发器输出为“0”）；
延时模块，用于将第二RS触发器输出信号延时指定时长，若当前时间发生动态前馈输出由0变为正值，则之后指定时长内使动态前馈输出维持为0；
求和模块，用于对动态前馈输出和喷氨控制的闭环输出增量作求和处理；当延时单元的维持时间等于预设时长时，令动态前馈输出由0变为设定值，当制氨工艺为直接喷氨时，该设定值表示喷氨流量变化量；当制氨工艺为尿素热解时，该设定值表示尿素溶液流量变化量；若动态前馈输出由0变为设定值，则下一时间内将动态前馈输出置为0；
累加模块，用于对求和模块输出作累加处理，其累加输出值作为最终的输出结果。
此外，本实施例还提供一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行前述用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法的步骤。
此外，本实施例还提供一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置系统，包括计算机设备，该计算机设备的存储器中存储有被编程或配置以执行前述用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法的计算机程序。
此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法的计算机程序。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法，其特征在于，每一个控制周期包括下述处理步骤：
1）计算出口NO x 浓度变化速率；
2）判断出口NO x 浓度变化速率大于预设阈值是否成立，若成立则启动计时，记录出口NO x 浓度变化速率持续大于预设阈值的维持时间，当维持时间等于预设时长则跳转下一步；否则，结束并退出；
3）当前时间令动态前馈输出由0变为设定值，当制氨工艺为直接喷氨时，该设定值表示喷氨流量变化量；当制氨工艺为尿素热解时，该设定值表示尿素溶液流量变化量；若动态前馈输出由0变为设定值，则下一时间内将动态前馈输出置为0；将动态前馈输出与喷氨控制的闭环输出增量作求和处理，并对其求和值作累加处理得到累加值以作为此方法最终的输出结果；若当前时间发生动态前馈输出由0变为正值，则之后指定时长内使动态前馈输出维持为0。
2.根据权利要求1所述的用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法，其特征在于，步骤1）的详细步骤包括：设置两个惯性滤波环节并串联，将出口NO x 浓度作为第1个惯性滤波环节的输入，第1个惯性滤波环节的输出作为第2个惯性滤波环节的输入，计算第2个惯性滤波环节输入与输出之差得到出口NO x 浓度变化速率。
3.根据权利要求1所述的用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法，其特征在于，步骤2）中判断出口NO x 浓度变化速率大于预设阈值是否成立具体是指判断出口NO x 浓度变化速率大于1mg/m3是否成立。
4.根据权利要求1所述的用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法，其特征在于，步骤2）中的维持时间为25秒。
5.根据权利要求1所述的用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法，其特征在于，步骤3）中的设定值为0.05m3/h。
6.根据权利要求1所述的用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法，其特征在于，步骤3）中的指定时长为180秒。
7.一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置系统，其特征在于，包括：
变化速率计算单元，用于计算出口NO x 浓度变化速率；
判断单元，用于判断出口NO x 浓度变化速率大于预设阈值是否成立，若成立则启动延时单元进行计时；
延时单元，用于记录出口NO x 浓度变化速率持续大于预设阈值的维持时间，当维持时间等于预设时长则输出触发信号；
第一RS触发器，其置位输入为延时单元输出，其复位输入为或门的输出，置位输入和复位输入共同决定第一RS触发器的输出：当置位输入为“1”、复位输入为“0”时，RS触发器输出为“1”；无论置位输入的具体值，当复位输入为“1”时，RS触发器输出为“0”；
或门，用于将第一RS触发器输出信号、第二RS触发器输出信号进行或运算；
第二RS触发器，其置位输入为第一RS触发器输出信号，其复位输入为延时模块的输出信号，置位输入和复位输入共同决定第二RS触发器的输出：当置位输入为“1”、复位输入为“0”时，RS触发器输出为“1”；无论置位输入的具体值，当复位输入为“1”时，RS触发器输出为“0”；
延时模块，用于将第二RS触发器输出信号延时指定时长，若当前时间发生动态前馈输出由0变为正值，则之后指定时长内使动态前馈输出维持为0；
求和模块，用于对动态前馈输出和喷氨控制的闭环输出增量作求和处理；当延时单元的维持时间等于预设时长时，令动态前馈输出由0变为设定值，当制氨工艺为直接喷氨时，该设定值表示喷氨流量变化量；当制氨工艺为尿素热解时，该设定值表示尿素溶液流量变化量；若动态前馈输出由0变为设定值，则下一时间内将动态前馈输出置为0；
累加模块，用于对求和模块输出作累加处理，其累加输出值作为最终的输出结果。
8.一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置系统，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备被编程或配置以执行权利要求1～6中任意一项所述用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法的步骤。
9.一种用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置系统，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备的存储器中存储有被编程或配置以执行权利要求1～6中任意一项所述用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法的计算机程序。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～6中任意一项所述用于喷氨偏差抑制的动态前馈设置方法的计算机程序。
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