CN112503507A - 一种汽水系统变速率控制的辅机rb方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽水系统变速率控制的辅机RB方法，包括主汽压力设定值和给水流量设定值：一、主汽压力设定值：S1、根据不同工况对滑压设定的限速速率和惯性时间进行分别考虑；S2、在惯性时间设定环节中，增加主汽温的补偿作用；二、给水流量设定值：S1、机组的给水指令仍然由锅炉主控指令生成定位前馈；S2、根据不同工况对给水的延迟惯性时间进行分离调整；S3、针对部分设计有中间点温度高保护的机组，在给水惯性时间设置上引入中间点温度的信号。本发明的有益效果是：本发明从主汽压力设定值和给水流量设定值控制参数入手，设计了应对辅机RB工况的变速率控制策略。

Description

一种汽水系统变速率控制的辅机RB方法

技术领域

本发明涉及辅机RB方法，具体涉及一种汽水系统变速率控制的辅机RB方法。

背景技术

当火电机组出现重要辅助设备故障时，采取的快速减负荷控制策略称为RUNBACK，简称RB。在机组正常运行时，在目前机组RB控制策略设计中，为实现快速平衡机组负荷与辅机带载能力，RB过程中机组的汽压变化速率及给水惯性时间由正常运行设置的定值切换为RB动作设置的定值，直至负荷、主汽压力降至目标值，RB工况下汽水系统的动作速率较快，滑压速率和给水惯性时间参数也多根据试验及实际运行经验获得，各类型机组均设置有不同的定值。

常见的RB有燃料RB、一次风机RB、送/引风机RB、给水泵RB和空预器RB。在目前常见的控制策略中，RB动作触发后，机组的控制方式由协调控制模式(CCS)切换为汽机跟随模式(TF)。在TF方式下，汽机侧由汽轮机调门控制主汽压力，主汽压力实际值高于设定值则开大调门，主汽压力实际值低于设定值则关小调门，锅炉指令值直接由机组的RB目标负荷确定。此时RB目标负荷的定值根据仍在运行的辅机的带载能力设置。

从实际机组RB过程看，虽然各参数的变化速率较快，但其并非恒定。特别是在不同辅机RB工况下，主要参数的变化特性存在一定差异。因此，采用恒定速率及恒定惯性时间的设置方式并不能很好地契合实际参数的变化，影响RB过程中机组部分参数的控制，也不利于后续机组运行状态的恢复，最能体现在主汽压力和给水控制方面。

无论是哪种辅机意外跳闸导致的RB动作，汽压设定值在RB过程中始终处于滑压设定状态，按照预先的降压速率和惯性时间生成机组的压力设定值。由于不同的辅机设备对锅炉燃烧以及给水的影响过程不同，不同辅机设备跳闸对主汽压力的影响也存在较大差异。燃料RB的故障发生在燃料侧，风烟系统未发生异常，锅炉的实际出力下降幅度较小，主汽压力的变化过程也相对缓和。风机设备的跳闸对锅炉的出力下降幅度较大，尤其是一次风机RB过程中主汽压力的波动最为剧烈，由于制粉系统出粉和炉膛燃烧在风机跳闸瞬间受到制约，炉膛发热量迅速下降，初期主汽压力下跌的速度较快，主汽压力的实际值低于设定值，且偏差较大，汽机调门为了控制主汽压力迅速关小，机组负荷在此期间下降较快。随着一次风母管压力的恢复，锅炉燃烧逐渐稳定，主汽压力回升，汽机调门逐步开启使得机组实际负荷短暂上升，在汽压到达最高点后随着锅炉整体出力的下降而下降。对于给水泵RB来说，主汽压力在初期的快速下降主要由给水流量的减少引起。当运行汽泵的出力提升，给水流量稳定之后，主汽压力虽然会出现一段时间的稳定，但总体的给水流量仍然偏少，因此不会出现类似一次风机RB主汽压力上升的情况，随后同样随着锅炉整体出力的下降主汽压力缓慢下降。

另外，中间点温度是表征超/超超临界机组锅炉燃料、给水平衡的参数，在许多机组都设置有相关保护。RB过程中主汽温及中间点温度受到水煤比、锅炉蓄热释放过程、炉膛烟气流量、主汽压力等多重因素的影响。给水控制中以定值方式设置的惯性时间可能导致不同RB过程中主汽温和中间点温度的变化有较大差别。

因此，汽水系统中速率以定值方式设置的常规RB控制逻辑在实际应用中不能完全适应不同种类RB的需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种汽水系统变速率控制的辅机RB方法，该方法可以应用于火电机组的协调控制，针对现有RB控制策略的不足，从主蒸汽压力和给水控制方面入手，根据不同的辅机RB的特点重新设计了变参数的滑压速率和惯性时间。

这种汽水系统变速率控制的辅机RB方法，从主汽压力和给水控制方面入手，根据不同的辅机RB的特点重新设计变参数的滑压速率和惯性时间；包括主汽压力设定值和给水流量设定值：

一、主汽压力设定值

S1、根据不同工况对滑压设定的限速速率和惯性时间进行分别考虑，通过RB过程推进时间对主汽压力速率及惯性时间进行校正。根据不同辅机RB对锅炉出力的影响，需预先设置曲线对汽压变化趋势进行拟合。在较低负荷触发的RB，其时间点与流程将会提前，因此采用RB触发前的机组负荷对各时间点进行校正。不同机组具有不同的RB过程特点，滑压速率及惯性时间函数需试验和分析确认。不同的机组设备类型不同，从燃料燃烧释放的能量转换到蒸汽的能量需要不同的时间，滑压速率和惯性时间是作用在控制指令上的，试验中先设置一个初始值，该值一般参考同类型机组，而机组在不同的运行负荷时主汽压力的响应速率不同，因此通过试验了解不同工况(如负荷)下实际主汽压力变化速率的特性，设置相应的滑压速率和惯性时间。

S2、为发挥主汽压力对主汽温的调节作用，在惯性时间设定环节中，增加了主汽温的补偿作用。当主汽温过低时，适当减缓压力下降的速率，保证汽温的恒定。补偿函数同样由各机组通过试验和分析确定。其原理与滑压速率及惯性时间相同，根据试验获取各机组实际主汽温与主汽压力的关系，例如在负荷不变的情况下降低主汽压力设定值，记录汽温降低的数值，最终确定出各个负荷下，主汽压力与主汽温变化数值的似然函数。

二、给水流量设定值

S1、机组的给水指令仍然由锅炉主控指令生成定位前馈，并通过中间点过热度(或使用中间点焓值)进行校正。当发生RB时，为防止中间点过热度变化与主汽温变化的不一致而对给水控制产生影响，将相关校正作用切除，仅保留前馈定位的作用。

S2、根据不同工况对给水的延迟惯性时间进行了分离调整，以适应不同工况的控制需求，与主汽压力设定值类似以RB动作推进时间和RB动作触发前机组负荷校正给水指令的惯性时间。分离调整可以认为是分开调整，不再是目前常用的固定参数的惯性时间，根据RB动作的类型、RB动作触发前机组负荷和RB动作推进时间三个条件共同确定，例如一次风机RB动作，随着时间推进，惯性时间是先快、再慢、后快的方式，燃料RB动作则仍可设置为固定值，在组态逻辑中以具有切换输入功能的功能块实现。

S3、针对部分设计有中间点温度高保护的机组，在给水惯性时间设置上引入中间点温度的信号，根据中间点温度的数值实时调整给水惯性时间，并设置中间点温度高保护超驰加水回路。

作为优选：给水流量设定值的步骤S3中，当机组中间点温度接近报警值时，则自动通过快速加水动作帮助迅速降低中间点温度。

本发明的有益效果是：本发明从主汽压力设定值和给水流量设定值控制参数入手，设计了应对辅机RB工况的变速率控制策略。通过RB推进时间和RB动作前机组负荷校正RB过程中的滑压速率与汽压、给水惯性时间，使主汽压力、主汽温和中间点温度等主要参数的控制与各RB工况下的实际趋势相符合，能够有效提高火电机组RB控制的精度与稳定性。

附图说明

图1为主汽压力设定值生成框图；

图2为给水控制逻辑框图。

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技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

为了解决常规RB控制逻辑在实际应用中不能完全适应不同种类RB动作的需求，在常规RB控制逻辑的基础上提出对辅机RB过程进行变速率控制，由于RB过程中机组协调控制切换为汽机跟随控制方式，机组负荷随着主蒸汽压力的变化，通过对主汽压力设定值与给水流量设定值进行变速率控制，保持不同辅机RB过程中主汽压力、中间点温度和主汽温度的稳定。

作为一种实施例，本专利提供一种汽水系统变速率控制的辅机RB方法，该方法可以应用于火电机组的协调控制，针对现有RB控制策略的不足，从主蒸汽压力和给水控制方面入手，根据不同的辅机RB的特点重新设计了变参数的滑压速率和惯性时间。

具体步骤说明如下：

一、主汽压力设定值(如图1所示)

1.根据不同工况对滑压设定的限速速率和惯性时间进行了分别考虑，通过RB过程推进时间对主汽压力速率及惯性时间进行校正。根据不同辅机RB对锅炉出力的影响，需预先设置曲线对汽压变化趋势进行拟合。在较低负荷触发的RB，其时间点与流程将会提前，因此采用RB触发前的机组负荷对各时间点进行校正。不同机组具有不同的RB过程特点，滑压速率及惯性时间函数需试验和分析确认。以各类辅机RB过程进行说明：

(1)一次风机RB过程中，锅炉的燃烧及制粉系统的出力在初期会有快速地下降，而后可能存在一波回升再下降的趋势，因而压力设定值在整体上需要有快-慢-快的速率变化。

(2)给水泵RB来说，初期由于给水泵的出力快速下降，汽压的下降速度也相对较快，但当给水流量稳定后，汽压可能在稳定一段时间后再逐步下降，其速率特点是由快至慢的变化过程。同时，给水泵发生RB时，主汽压力过高还将制约小机出力的提升，若在RB初期主汽压力降低速度过慢，很可能导致小机出力不足，给水不畅，诱发给水流量低低或汽包水位低低等威胁机组安全运行的异常工况。因此，在给水泵RB初期必须设置快速地降压过程。

(3)送、引风机RB的汽压变化则类似给水泵RB过程，但由于送、引风机跳闸对给水和燃烧的影响相对后者来说要缓和很多，因而前期汽压快速下降的时间相对较短。

(4)燃料RB作为对机组运行扰动最小的工况，实际上完全是锅炉通过减少燃料降出力的过程，其时间常数基本上代表锅炉的响应特性，因此可将相关调整参数设为恒定值。

2.为发挥主汽压力对主汽温的调节作用，在惯性时间设定环节中，增加了主汽温的补偿作用。当主汽温过低时，适当减缓压力下降的速率，保证汽温的恒定。但是，该回路的使用应同时注意主汽压力对中间点温度和给水调节的影响。由于主汽压力对中间点温度和给水调节的影响，而对于给水控制来说，在RB时长时间保持较高的主汽压会对给泵出水产生影响，而给水泵RB发生时给水系统出力原本就受限，因此给水泵RB工况下不增加主汽温的补偿作用。补偿函数同样由各机组通过试验和分析确定。

二、给水流量设定值(如图2所示)

1.水煤比作为保证主汽温稳定的基础变量，一般通过给水与燃料量的基础定位进行粗调，并结合中间点温度或中间点焓值在给水控制回路中进行校正，保证燃料量和给水量的精确匹配。由于RB过程中主汽温及中间点温度受到水煤比、锅炉蓄热释放过程、炉膛烟气流量下降等多重因素的影响，仅通过中间点温度来校正水煤比平衡也很难保证主汽温的稳定。因此，在RB工况下的水煤比控制策略应当放弃中间点温度的校正作用，而将重心放在保证给水量和燃料量的动态平衡中，以同时满足中间点温度控制及主汽温控制的需求。机组的给水指令仍然由锅炉主控指令生成定位前馈，并通过中间点过热度(或使用中间点焓值)进行校正。当发生RB时，为防止中间点过热度变化与主汽温变化的不一致而对给水控制产生影响，将相关校正作用切除，仅保留前馈定位的作用。

2.为保证动态过程中的热量供给与需求的匹配，根据不同工况对给水的延迟惯性时间进行了分离调整，采取动态惯性时间的控制策略设计，以适应不同工况的控制需求，同样以RB动作推进时间和RB动作触发前机组负荷校正给水指令的惯性时间：

(1)一次风机RB在初期由于风机跳闸造成燃烧强度的快速下降，使得热量的供给不足，因而给水流量下滑速度应当相应加快。而随着制粉系统出力和燃烧强度的恢复，以及锅炉蓄热的释放，为避免中间点过热度超限，给水流量应在中段放缓；在RB过程的后期，给水流量设定值随着锅炉出力整体下降。从整体过程看，其速率变化与主汽压力设定呈现出类似的快-慢-快过程。

(2)送、引风机RB，其对于燃烧系统的影响相对较小，因此前期的快速下降过程时间较短，并逐渐过渡到后期锅炉降负荷的过程。

(3)给水泵RB，由于在给水泵跳闸后维持机组正常运行的关键在于保证给水流量正常，因此给水流量设定值在以一定速率降至单台汽泵出力上限后保持不变即可，不再考虑变速率的逻辑需求。

(4)燃料RB对于机组的扰动较小，其降负荷过程波动不大，因而可采用恒定给水流量惯性时间。

3.针对部分设计有中间点温度高保护的机组，在给水惯性时间设置上引入中间点温度的信号。当中间点温度偏高时，适当减慢减水速率；反之则适当加快减水速率。其中减水速率可理解为机组给水流量设定值降低的速率。另外还设计了超驰回路，当机组中间点温度接近报警值时，能够自动通过快速加水动作帮助迅速降低中间点温度，保证机组的安全运行，如图2中左下角所示。

Claims (2)

1.一种汽水系统变速率控制的辅机RB方法，其特征在于：从主汽压力和给水控制方面入手，根据不同的辅机RB的特点设计变参数的滑压速率和惯性时间；包括主汽压力设定值和给水流量设定值：

一、主汽压力设定值

S1、根据不同工况对滑压设定的限速速率和惯性时间进行分别考虑，通过RB过程推进时间对主汽压力速率及惯性时间进行校正；根据不同辅机RB对锅炉出力的影响，预先设置曲线对汽压变化趋势进行拟合；在较低负荷触发的RB，其时间点与流程将提前，采用RB触发前的机组负荷对各时间点进行校正；不同机组具有不同的RB过程特点，滑压速率及惯性时间函数通过试验和分析确认；试验中先设置一个初始值，而机组在不同的运行负荷时主汽压力的响应速率不同，通过试验了解不同工况下实际主汽压力变化速率的特性，设置相应的滑压速率和惯性时间；

S2、为发挥主汽压力对主汽温的调节作用，在惯性时间设定环节中，增加主汽温的补偿作用；当主汽温过低时，适当减缓压力下降的速率，使汽温恒定；补偿函数同样由各机组通过试验和分析确定；根据试验获取各机组实际主汽温与主汽压力的关系，在负荷不变的情况下降低主汽压力设定值，记录汽温降低的数值，最终确定出各个负荷下，主汽压力与主汽温变化数值的似然函数；

二、给水流量设定值

S1、机组的给水指令仍然由锅炉主控指令生成定位前馈，并通过中间点过热度进行校正；当发生RB时，将相关校正作用切除，仅保留前馈定位的作用；

S2、根据不同工况对给水的延迟惯性时间进行分离调整，分离调整根据RB动作的类型、RB动作触发前机组负荷和RB动作推进时间三个条件共同确定，以适应不同工况的控制需求，以RB动作推进时间和RB动作触发前机组负荷校正给水指令的惯性时间；

S3、针对部分设计有中间点温度高保护的机组，在给水惯性时间设置上引入中间点温度的信号，根据中间点温度的数值实时调整给水惯性时间，并设置中间点温度高保护超驰加水回路。

2.根据权利要求1所述的汽水系统变速率控制的辅机RB方法，其特征在于：给水流量设定值的步骤S3中，当机组中间点温度接近报警值时，则自动通过快速加水动作帮助迅速降低中间点温度。

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