CN112799447B - 一种高压加热器的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压加热器的控制方法，根据进口温度、出口温度和负荷指令参数得到高加进汽压力设定值，再根据高加进汽压力设定值和进汽压力得到第一输出值，再根据进出口温差设定值、第一输出值以及进口温度和出口温度的差值得到第二输出值，最后根据前馈指令参数和第二输出值调节高压加热器的进汽调门。进汽调门调节过程以负荷指令参数进行前馈调节，使调节过程具备快速性，同时以进口温度和出口温度的差值结合进汽压力形成反馈调节，实现进汽调门的前馈反馈调节，使调节过程具备稳定性。另外，调节过程以进汽压力进行反馈调节，从而避免进口温度和出口温度异常变化导致系统调节失真，提高了控制的精确性。

Description

一种高压加热器的控制方法

技术领域

本发明涉及火电机组自动控制技术领域，特别涉及一种高压加热器的控制方法。

背景技术

目前，火电厂大型汽轮机系统采用设置多级回热系统的加热器配置。对于新型高效宽负荷机组，增设高压加热器来提高低负荷时的给水温度，进而提升汽轮机低负荷阶段运行经济性。该技术采用全负荷高效回热系统，在部分负荷工况，利用汽轮机高压缸过载蒸汽接口的高压汽源加热给水，提高热力系统回热效率。低负荷时，通过提高给水温度来提升锅炉尾部各级受热面的烟气温度，有利于改善脱硝系统的运行效果。由于高压加热器采用可调整进汽门，实现进汽量和出口温度控制，对控制系统稳定性、快速性、精确性提出较高要求。而高压加热器的加热效果常常受到汽轮机系统的影响，导致控制效果降低。

因此，如何提高高压加热器控制的稳定性、快速性和精确性是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压加热器的控制方法，其根据高加进汽压力设定值和进汽压力得到第一输出值，并根据第一输出值高压加热器的进汽调门，从而降低了蒸汽压力对调节精确性的影响。

为实现上述目的，本发明提供一种高压加热器的控制方法，包括：

获取机组的负荷指令参数以及高压加热器的进口温度、出口温度和进汽压力；

根据所述进口温度、所述出口温度和所述负荷指令参数得到高加进汽压力设定值；

根据所述高加进汽压力设定值和所述进汽压力得到第一输出值；

将所述负荷指令参数带入第一预设函数，得到进出口温差设定值；

根据所述进出口温差设定值、所述第一输出值以及所述进口温度和所述出口温度的差值得到第二输出值；

将所述负荷指令参数带入第二预设函数，得到前馈指令参数；

根据所述前馈指令参数和所述第二输出值调节高压加热器的进汽调门。

优选地，所述“根据所述进口温度、所述出口温度和所述进汽压力得到高加进汽压力设定值”的步骤，具体为：

根据所述进口温度、所述出口温度和所述进汽压力，并基于公式SP＝P₁+k₁×k₂×P₁计算得到高加进汽压力设定值；

其中，SP为高加进汽压力设定值，P₁为进汽压力设定初值，k₁为第一比例系数，k₂为第二比例系数。

优选地，所述“根据所述高加进汽压力设定值和所述进汽压力得到第一输出值”的步骤，具体为：

将所述高加进汽压力设定值定义为副调节器设定值，并将所述进汽压力定义为副调节器反馈值，副调节器根据所述副调节器设定值和所述副调节器反馈值生成第一输出值。

优选地，所述“根据所述进出口温差设定值、所述第一输出值以及所述进口温度和所述出口温度的差值得到第二输出值”的步骤，具体为：

将所述进出口温差设定值和所述第一输出值之和定义为主调节器设定值，并将所述进口温度和所述出口温度之间的温差值定义为主调节器反馈值，主调节器根据所述主调节器设定值和所述主调节器反馈值生成第二输出值。

优选地，所述主调节器和所述副调节器均为PID控制器。

优选地，所述第一预设函数和所述第二预设函数均为分段函数。

优选地，所述“获取机组的负荷指令参数以及高压加热器的进口温度、出口温度和进汽压力”的步骤后，还包括：

比较所述负荷指令参数与第一预设值，如果所述负荷指令参数大于所述第一预设值，则将所述高压加热器进汽调门设置为0。

优选地，所述“获取机组的负荷指令参数以及高压加热器的进口温度、出口温度和进汽压力”的步骤后，还包括：

比较所述负荷指令参数与第二预设值，根据所述出口温度和所述进口温度获进出口温差值，比较所述进出口温差值与预设温差；

如果所述负荷指令参数大于所述第二预设值、且所述进出口温差值小于所述预设温差，则将所述高压加热器进汽调门设置为0。

本发明所提供的高压加热器的控制方法，首先获取机组的负荷指令参数以及高压加热器的进口温度、出口温度和进汽压力。然后根据进口温度、出口温度和负荷指令参数得到高加进汽压力设定值，再根据高加进汽压力设定值和进汽压力得到第一输出值。同时将负荷指令参数带入第一预设函数，得到进出口温差设定值，再根据进出口温差设定值、第一输出值以及进口温度和出口温度的差值得到第二输出值。另外，将负荷指令参数带入第二预设函数，得到前馈指令参数，最后根据前馈指令参数和第二输出值调节高压加热器的进汽调门。

进汽调门调节过程以负荷指令参数进行前馈调节，使调节过程具备快速性。同时以进口温度和出口温度的差值结合进汽压力形成反馈调节，实现进汽调门的前馈反馈调节，使调节过程具备稳定性。另外，调节过程以进汽压力进行反馈调节，从而避免进口温度和出口温度异常变化导致系统调节失真，提高了控制的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的高压加热器的控制方法的流程图。

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做出创造性劳动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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的高压加热器的控制方法的流程图。

本发明所提供的高压加热器的控制方法，包括：

S1、获取机组的负荷指令参数以及高压加热器的进口温度、出口温度和进汽压力；

机组的控制系统会向机组下发负荷指令，负荷指令中包括负荷指令参数，即设定的机组负荷。进口温度、出口温度和进汽压力可通过温度传感器和压力传感器测量得到。

S2、根据进口温度、出口温度和负荷指令参数得到高加进汽压力设定值；

可选的，根据进口温度、出口温度和负荷指令参数，并基于公式SP＝P₁+k₁×k₂×P₁计算得到高加进汽压力设定值；

其中，SP为高加进汽压力设定值，P₁为进汽压力设定初值，k₁为第一比例系数，k₂为第二比例系数。k₁和k₂根据机组和高压加热器的设计参数确定。本申请以1000MW的机组为例进行说明，k₁和k₂的计算公式具体为：

其中，T₁为进口温度，T₂为出口温度，二者通过步骤S1获取。进汽压力设定值P₁可预设分段函数确定。预设分段函数为多个设定点通过线段连接而成的折线，预设分段函数的设定点如表一所示。

表一1000MW机组预设分段函数的设定点集合

x<sub>0</sub>	500	600	700	800	900	950
							P<sub>1</sub>	7.00	8.47	8.47	8.47	8.47	8.47

表一为1000MW机组预设分段函数的设定点集合，其他额定功率的发电机组可参考上述设定点集合进行设定。

S3、根据高加进汽压力设定值和进汽压力得到第一输出值；

可选的，将高加进汽压力设定值定义为副调节器设定值，并将进汽压力定义为副调节器反馈值，副调节器根据副调节器设定值和副调节器反馈值生成第一输出值。具体的，副调节器可采用PID控制器，副调节器的控制系数可根据用户的需要自行确定，在此不做限定。副调节器的设定值随进汽压力发生改变，从而使第一输出值可更好地跟随进汽压力改变，从而提高调节的稳定性。

S4、将负荷指令参数带入第一预设函数，得到进出口温差设定值；

可选的，第一预设函数为分段函数，其为多个预设点通过线段连接而成的折线，第一预设函数的第一预设点如表二所示。

表二1000MW机组第一预设函数的第一预设点集合

x<sub>1</sub>	500	600	700	800	900	950
							f(x<sub>1</sub>)	36	35	26	16	8	4

x₁为负荷指令参数，当负荷指令参数为上述各点之间的数据时，可采用插值法计算得到相应的进出口温差设定值。表二为1000MW机组第一预设函数的第一预设点集合，其他额定功率的发电机组可参考上述第一预设点集合进行设定。

S5、根据进出口温差设定值、第一输出值以及进口温度和出口温度的差值得到第二输出值；

可选的，将进出口温差设定值和第一输出值定义之和为主调节器设定值，并将进口温度和出口温度之间的温差值定义为主调节器反馈值，主调节器根据主调节器设定值和主调节器反馈值生成第二输出值。主调节器也可采用PID控制器，主调节器的控制系数可根据用户的需要自行确定，在此不做限定。主调节器根据进出口温差设定值、进出口温差以及第一输出值得到第二输出值，相比于仅通过进出口温差设定值和进出口温差得到第二输出值，参考了进汽压力的影响，从而提高了调节的稳定性。

S6、将负荷指令参数带入第二预设函数，得到前馈指令参数；

可选的，第二预设函数也为分段函数，其为多个第二预设点通过线段连接而成的折线，第一预设函数的预设点如表三所示。

表三1000MW机组第二预设函数的第二预设点集合

x<sub>2</sub>	500	600	700	800	900	950
							f(x<sub>2</sub>)	100	80	40	30	15	0

x₁为负荷指令参数，当负荷指令参数为上述各点之间的数据时，可采用插值法计算得到相应的前馈指令参数。表三为1000MW机组第二预设函数的第二预设点集合，其他额定功率的发电机组可参考上述第二预设点集合进行设定。

S7、根据前馈指令参数和第二输出值调节高压加热器的进汽调门。

前馈指令参数和第二输出值形成前馈反馈控制，具体的，以前馈指令参数和第二输出值之和作为调节开度，对进汽调门进行控制。由于第二输出值结合进汽压力得到，因而第二输出值会随进汽压力变化，从而使进汽调门的开度随进汽压力变化，消除进汽压力变化带来的影响，提高控制的精确性。

可选的，比较负荷指令参数与第一预设值，如果负荷指令参数大于第一预设值，则将高压加热器进汽调门设置为0。1000MW机组中，第一预设值为950，即当将机组负荷控制至950MW时，关闭进汽调门。当然，用户可根据需要自行设定第一预设值，在此不做限定。其他功率的机组的第一预设值可参考上述实施例。

可选的，当机组功率较高，同时进出口温差较小时高压加热器的加热作用明显降低。因而，步骤S1后还包括比较负荷指令参数与第二预设值，根据出口温度和进口温度获进出口温差值，比较进出口温差值与预设温差，如果负荷指令参数大于第二预设值、且进出口温差值小于预设温差，则将高压加热器进汽调门设置为0。1000MW机组中，第一预设值为900，预设温差为35，即当将机组负荷控制至900MW时，温差小于5℃时，关闭进汽调门。当然，用户可根据需要自行设定第一预设值，在此不做限定。其他功率的机组的第一预设值可参考上述实施例。

本实施例中，高压加热器的控制方法通过进口温度、出口温度和进汽压力得到高加进汽压力设定值，根据高加进汽压力设定值得到第一输出值，再通过第一输出值得到第二输出值，最后根据第二输出值和前馈指令参数调节进汽调门。进汽调门调节过程考虑了进汽压力的影响，进而避免进口温度和出口温度异常变化导致系统调节失真，提高了控制的精确性。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的高压加热器的控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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。

Claims (8)

1.一种高压加热器的控制方法，其特征在于，包括：

获取机组的负荷指令参数以及高压加热器的进口温度、出口温度和进汽压力；

根据所述进口温度、所述出口温度和所述负荷指令参数得到高加进汽压力设定值；

根据所述高加进汽压力设定值和所述进汽压力得到第一输出值；

将所述负荷指令参数带入第一预设函数，得到进出口温差设定值；

根据所述进出口温差设定值、所述第一输出值以及所述进口温度和所述出口温度的差值得到第二输出值；

将所述负荷指令参数带入第二预设函数，得到前馈指令参数；

根据所述前馈指令参数和所述第二输出值调节高压加热器的进汽调门。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述“根据所述进口温度、所述出口温度和所述进汽压力得到高加进汽压力设定值”的步骤，具体为：

根据所述进口温度、所述出口温度和所述进汽压力，并基于公式SP＝P₁+k₁×k₂×P₁计算得到高加进汽压力设定值；

其中，SP为高加进汽压力设定值，P₁为进汽压力设定初值，k₁为第一比例系数，k₂为第二比例系数。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述“根据所述高加进汽压力设定值和所述进汽压力得到第一输出值”的步骤，具体为：

将所述高加进汽压力设定值定义为副调节器设定值，并将所述进汽压力定义为副调节器反馈值，副调节器根据所述副调节器设定值和所述副调节器反馈值生成第一输出值。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述“根据所述进出口温差设定值、所述第一输出值以及所述进口温度和所述出口温度的差值得到第二输出值”的步骤，具体为：

将所述进出口温差设定值和所述第一输出值定义之和为主调节器设定值，并将所述进口温度和所述出口温度之间的温差值定义为主调节器反馈值，主调节器根据所述主调节器设定值和所述主调节器反馈值生成第二输出值。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述主调节器和所述副调节器均为PID控制器。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一预设函数和所述第二预设函数均为分段函数。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述“获取机组的负荷指令参数以及高压加热器的进口温度、出口温度和进汽压力”的步骤后，还包括：

比较所述负荷指令参数与第一预设值，如果所述负荷指令参数大于所述第一预设值，则将所述高压加热器进汽调门设置为0。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述“获取机组的负荷指令参数以及高压加热器的进口温度、出口温度和进汽压力”的步骤后，还包括：

比较所述负荷指令参数与第二预设值，根据所述出口温度和所述进口温度获进出口温差值，比较所述进出口温差值与预设温差；

如果所述负荷指令参数大于所述第二预设值、且所述进出口温差值小于所述预设温差，则将所述高压加热器进汽调门设置为0。

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