CN113093544B

CN113093544B - 一种外供汽机组柔性协调控制方法

Info

Publication number: CN113093544B
Application number: CN202110352504.XA
Authority: CN
Inventors: 陈志刚; 王航飞; 谈博; 梁恒; 高奎
Original assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-06-17
Anticipated expiration: 2041-03-31
Also published as: CN113093544A

Abstract

一种外供汽机组柔性协调控制方法，将外供汽流量通过量纲转换得到折算负荷，经动态修正，得到折算压力和折算给水流量，折算压力再经过综合流量PID闭环控制器动态修正后，与常规的主汽压力设定回路进行叠加，作为最终的主汽压力设定值；折算给水流量与常规的给水流量设定回路叠加，作为最终的给水流量设定值；将折算负荷与常规的锅炉主控输出相叠加，作为最终的锅炉主控输出；在外供汽模式投入后，BTU燃料量设定值的源头由实发功率切换为主蒸汽流量，氧量设定值的源头由负荷指令切换为主蒸汽流量；本发明在保证外供汽需求的前提下，通过增加锅炉蒸汽产出量，机组电负荷最大程度地响应电网要求，锅炉动态匹配外供汽和电负荷需求。

Description

一种外供汽机组柔性协调控制方法

技术领域

本发明涉及配置有工业供汽或采暖供汽的火力发电机组的控制领域，特别涉及一种外供汽机组柔性协调控制方法。

背景技术

对于配置有工业供汽或采暖供汽的火力发电机组，常规协调控制系统未考虑到外供汽即工业供汽或采暖供汽对机组热效率的影响，运行人员通常手动改变主汽压力偏置、煤质校正系数、氧量偏置等辅助参数来调整锅炉出力。因此，在外供汽期间机组变负荷过程中，运行人员需要手动干预，以满足用户的供热需求，工作劳动强度大；此外，在变负荷过程中，存在水煤配比失衡的问题，主汽温度、主汽压力等主参数波动大，机组的经济性、安全性很难兼顾；由于部分蒸汽被用于对外供汽，进入汽轮机做功发电的蒸汽量减少，机组为了达到电网要求的电负荷指令要求，不得不开大汽轮机进汽调门，甚至全开也不能完全满足电网要求；由于汽轮机进汽调门全开，当电网频率低于额定频率(50Hz)而需要发电机组快速增加发电量时，汽轮机进汽调门已没有继续开大的裕度，导致一次调频响应品质不能满足电网需求，存在考核加大的风险。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种外供汽机组全程柔性协调控制方法，提出增加外供汽压力修正回路来弥补主汽压力损失，增加外供汽给水修正回路和改进煤质校正(BTU)回路及氧量控制回路来实现水煤风配比均衡，最终实现锅炉出力增加的控制策略；本发明可以实现在保证外供汽需求的前提下，通过增加锅炉蒸汽产出量，机组电负荷可以最大程度地响应电网要求，锅炉能够动态匹配外供汽和电负荷需求。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种外供汽机组柔性协调控制方法，包括以下步骤：

步骤(1)、工业抽汽流量通过A量纲转换模块得到工折负荷，采暖抽汽流量通过B量纲转换模块得到采折负荷，工折负荷再通过C量纲转换模块并经工折负荷与主蒸汽流量比值的动态修正，得到工折压力；采折负荷再通过D量纲转换模块并经采折负荷与主蒸汽流量比值的动态修正，得到采折压力；工折压力加上采折压力再经过综合流量PID闭环控制器动态修正后，与常规的主汽压力设定回路进行叠加，作为最终的主汽压力设定值；

步骤(2)、工折负荷通过E量纲转换模块并经工折负荷与主蒸汽流量比值的动态修正，得到工折给水，采折负荷通过F量纲转换模块并经采折负荷与主蒸汽流量比值的动态修正，得到采折给水，工折给水加上采折给水再与常规的给水流量设定回路叠加，作为最终的给水流量设定值；

步骤(3)、将工折负荷和采折负荷与常规的锅炉主控输出相叠加，作为最终的锅炉主控输出；在外供汽模式投入后，BTU燃料量设定值的源头由实发功率切换为主蒸汽流量，氧量设定值的源头由负荷指令切换为主蒸汽流量。

本发明具有以下有益效果：

本发明实现了对于外供汽火力发电机组，通过引入柔性协调控制策略，在保证外供汽需求的前提下，通过提高主汽压力设定值和给水流量设定值，增加锅炉主控输出以及改进BTU煤质校正回路和氧量设定回路，最终实现锅炉产出的蒸汽量增加，机组可以更加快速主动地响应电网要求，同时使汽轮机进汽调门处于合适的开度，增强了机组一次调频响应能力，锅炉能量输出与外供汽及电负荷达到新的平衡。

附图说明

图1为外供汽流量折算为电负荷及主汽压力框图。

图2为新主汽压力设定框图。

图3为外供汽给水修正框图。

图4为新给水流量设定框图。

图5为新锅炉主控输出框图。

图6为BTU燃料量设定及氧量设定框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细叙述。

一种外供汽机组柔性协调控制方法，包括以下步骤：

所述的各个量纲转换模块为数学中的F(x)函数，置于电厂的应用控制软件DCS系统中，量纲转换就是把流量t/h转换为负荷MW，或者负荷MW转换为压力MPa，或者负荷MW转换为给水流量t/h。

所述的动态修正，是将电厂应用控制软件DCS系统中的乘法器功能块和f(x)函数相连接，实现动态修正。

步骤(1)的具体实现方式是：

如图1所示：A量纲转换模块3输入与工业抽汽流量1连接，输出为工折负荷5；B量纲转换模块4输入与采暖抽汽流量2连接，输出为采折负荷6；C量纲转换模块7输入与工折负荷5连接，C量纲转换模块7输出与A乘法器14第一路输入连接，A乘法器14第二路输入与A比例转换器12输出连接，A乘法器14输出与工折压力16连接，A比例转换器12输入与A除法器10输出连接，A除法器10除数与主蒸汽流量9连接，A除法器10被除数与工折负荷5连接；D量纲转换模块8输入与采折负荷6连接，D量纲转换模块8输出与B乘法器15第一路输入连接，B乘法器15第二路输入与B比例转换器13输出连接，B乘法器15输出与采折压力17连接，B比例转换器13输入与B除法器11输出连接，B除法器11除数与主蒸汽流量9连接，B除法器11被除数与采折负荷6连接；

如图2所示，工折压力16与A加法器18第一路输入连接，A加法器18第二路输入与采折压力17连接，A加法器18输出与C乘法器19第一路输入连接，C乘法器19第二路输入与PID控制器22输出连接，PID控制器22设定值与期望综合流量值20连接，PID控制器22过程量与综合流量指令值21连接，C乘法器19输出为外供汽主汽压力修正23，外供汽主汽压力修正23与B加法器25第一路输入连接，B加法器25第二路输入与常规的主汽压力设定回路24输出连接，B加法器25输出与主汽压力设定26连接。

步骤(2)的具体实现方式是：

如图3所示，工折负荷5与E量纲转换模块27输入连接，E量纲转换模块27输出与D乘法器33第一路输入连接，D乘法器33第二路输入与C比例转换器31输出连接，D乘法器33输出与工折给水35连接，C比例转换器31输入与C除法器29输出连接，C除法器29除数与主蒸汽流量9连接，C除法器29被除数与工折负荷5连接；F量纲转换模块28输入与采折负荷6连接，F量纲转换模块28输出与E乘法器34第一路输入连接，E乘法器34第二路输入与D比例转换器32输出连接，E乘法器34输出与采折给水36连接，D比例转换器32输入与D除法器30输出连接，D除法器30除数与主蒸汽流量9连接，D除法器30被除数与采折负荷6连接；C加法器37第一路输入与工折给水35连接，C加法器37第二路输入与采折给水36连接，C加法器37输出与外供汽给水修正38连接；

如图4所示，外供汽给水修正38与D加法器40第一路输入连接，D加法器40第二路输入与常规的给水流量设定回路39输出连接，D加法器40输出与给水流量设定41连接。

步骤(3)的具体实现方式是：

如图5所示，工折负荷5与E加法器42第一路输入连接，E加法器42第二路输入与采折负荷6连接，E加法器42输出与外供汽负荷修正43连接；F加法器45第一路输入与外供汽负荷修正43连接，F加法器45第二路输入与常规的锅炉主控输出回路44输出连接，F加法器45输出与锅炉主控46连接；

如图6所示，A切换模块48状态输入与外供汽投入47连接，A切换模块48YES输入与主蒸汽流量9连接，A切换模块48NO输入与实发功率49连接；G量纲转换模块50输入与A切换模块48输出连接，G量纲转换模块50输出与BTU燃料量设定51连接；B切换模块52状态输入与外供汽投入47连接，B切换模块52YES输入与主蒸汽流量9连接，B切换模块52NO输入与负荷指令53连接；H量纲转换模块54输入与B切换模块52输出连接，H量纲转换模块54输出与氧量设定55连接。

上述步骤(1)、(2)、(3)共同使用，可以实现锅炉输入量水煤风的增加并且达到配比均衡，增加了锅炉输出量蒸汽的产出，弥补了汽轮机未能做功发电的损失蒸汽量。在对外供汽量不变时，主蒸汽流量的增加和主蒸汽压力的提高使得进入汽轮机用于发电做功的蒸汽量增加，机组能进一步响应电网要求的电负荷指令，同时汽轮机进汽调门控制至期望的综合流量指令值附近，进汽调门留有一定的开门裕度，在电网频率低于额定频率50Hz时，提高了机组一次调频增负荷的响应品质。

Claims

1.一种外供汽机组柔性协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）、工业抽汽流量通过A量纲转换模块得到工折负荷，采暖抽汽流量通过B量纲转换模块得到采折负荷，工折负荷再通过C量纲转换模块并经工折负荷与主蒸汽流量比值的动态修正，得到工折压力；采折负荷再通过D量纲转换模块并经采折负荷与主蒸汽流量比值的动态修正，得到采折压力；工折压力加上采折压力再经过综合流量PID闭环控制器动态修正后，与常规的主汽压力设定回路进行叠加，作为最终的主汽压力设定值；

步骤（2）、工折负荷通过E量纲转换模块并经工折负荷与主蒸汽流量比值的动态修正，得到工折给水，采折负荷通过F量纲转换模块并经采折负荷与主蒸汽流量比值的动态修正，得到采折给水，工折给水加上采折给水再与常规的给水流量设定回路叠加，作为最终的给水流量设定值；

步骤（3）、将工折负荷和采折负荷与常规的锅炉主控输出相叠加，作为最终的锅炉主控输出；在外供汽模式投入后，煤质校正燃料量设定值的源头由实发功率切换为主蒸汽流量，氧量设定值的源头由负荷指令切换为主蒸汽流量。

2.根据权利要求1所述的一种外供汽机组柔性协调控制方法，其特征在于，

步骤（1）的具体实现方式为是：

A量纲转换模块（3）输入与工业抽汽流量（1）连接，输出为工折负荷（5）；B量纲转换模块（4）输入与采暖抽汽流量（2）连接，输出为采折负荷（6）；C量纲转换模块（7）输入与工折负荷（5）连接，C量纲转换模块（7）输出与A乘法器（14）第一路输入连接，A乘法器（14）第二路输入与A比例转换器（12）输出连接，A乘法器（14）输出与工折压力（16）连接，A比例转换器（12）输入与A除法器（10）输出连接，A除法器（10）除数与主蒸汽流量（9）连接，A除法器（10）被除数与工折负荷（5）连接；D量纲转换模块（8）输入与采折负荷（6）连接，D量纲转换模块（8）输出与B乘法器（15）第一路输入连接，B乘法器（15）第二路输入与B比例转换器（13）输出连接，B乘法器（15）输出与采折压力（17）连接，B比例转换器（13）输入与B除法器（11）输出连接，B除法器（11）除数与主蒸汽流量（9）连接，B除法器（11）被除数与采折负荷（6）连接；

工折压力（16）与A加法器（18）第一路输入连接，A加法器（18）第二路输入与采折压力（17）连接，A加法器（18）输出与C乘法器（19）第一路输入连接，C乘法器（19）第二路输入与PID控制器（22）输出连接，PID控制器（22）设定值与期望综合流量值（20）连接，PID控制器（22）过程量与综合流量指令值（21）连接，C乘法器（19）输出为外供汽主汽压力修正（23），外供汽主汽压力修正（23）与B加法器（25）第一路输入连接，B加法器（25）第二路输入与常规的主汽压力设定回路（24）输出连接，B加法器（25）输出与主汽压力设定（26）连接。

3.根据权利要求1所述的一种外供汽机组柔性协调控制方法，其特征在于，

步骤（2）的具体实现方式是：

工折负荷（5）与E量纲转换模块（27）输入连接，E量纲转换模块（27）输出与D乘法器（33）第一路输入连接，D乘法器（33）第二路输入与C比例转换器（31）输出连接，D乘法器（33）输出与工折给水（35）连接，C比例转换器（31）输入与C除法器（29）输出连接，C除法器（29）除数与主蒸汽流量（9）连接，C除法器（29）被除数与工折负荷（5）连接；F量纲转换模块（28）输入与采折负荷（6）连接，F量纲转换模块（28）输出与E乘法器（34）第一路输入连接，E乘法器（34）第二路输入与D比例转换器（32）输出连接，E乘法器（34）输出与采折给水（36）连接，D比例转换器（32）输入与D除法器（30）输出连接，D除法器（30）除数与主蒸汽流量（9）连接，D除法器（30）被除数与采折负荷（6）连接；C加法器（37）第一路输入与工折给水（35）连接，C加法器（37）第二路输入与采折给水（36）连接，C加法器（37）输出与外供汽给水修正（38）连接；

外供汽给水修正（38）与D加法器（40）第一路输入连接，D加法器（40）第二路输入与常规的给水流量设定回路（39）输出连接，D加法器（40）输出与给水流量设定（41）连接。

4.根据权利要求1所述的一种外供汽机组柔性协调控制方法，其特征在于，

步骤（3）的具体实现方式是：

工折负荷（5）与E加法器（42）第一路输入连接，E加法器（42）第二路输入与采折负荷（6）连接，E加法器（42）输出与外供汽负荷修正（43）连接；F加法器（45）第一路输入与外供汽负荷修正（43）连接，F加法器（45）第二路输入与常规的锅炉主控输出回路（44）输出连接，F加法器（45）输出与锅炉主控（46）连接；

A切换模块（48）状态输入与外供汽投入（47）连接，A切换模块（48）YES输入与主蒸汽流量（9）连接，A切换模块（48）NO输入与实发功率（49）连接；G量纲转换模块（50）输入与A切换模块（48）输出连接，G量纲转换模块（50）输出与煤质校正燃料量设定（51）连接；B切换模块（52）状态输入与外供汽投入（47）连接，B切换模块（52）YES输入与主蒸汽流量（9）连接，B切换模块（52）NO输入与负荷指令（53）连接；H量纲转换模块（54）输入与B切换模块（52）输出连接，H量纲转换模块（54）输出与氧量设定（55）连接。