CN113283098B - 一种火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号计算方法 - Google Patents

一种火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号计算方法 Download PDF

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Abstract

一种火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号计算方法，涉及过热器/再热器汽温控制技术领域。本发明是为了解决现有火电机组过热器/再热器汽温的前馈控制方法中，未考虑机组运行实际特性和煤质变化情况的问题。本发明所述的一种火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号计算方法，首先计算火电机组负荷稳定时的给煤量与蒸汽流量的稳态关系，然后根据当前时刻给煤量与蒸汽流量计算过热器/再热器出口蒸汽温度的变化量，最后将所述变化量作为火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号。

Description

一种火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号计算方法
技术领域
本发明属于过热器/再热器汽温控制技术领域。
背景技术
过热器/再热器汽温控制是提高火电机组运行经济性、保证安全性的重要环节，维持过热器/再热器汽温在额定范围内对于机组的安全经济运行具有重要意义。
在电厂的实际运行中，过热器/再热器汽温波动是一个常见问题。过热器/再热器汽温过高时会损坏受热面，当再热器汽温偏低时，会增加汽轮机末级湿度，影响机组的安全运行。而蒸汽温度与操作参数之间的关系往往难以确定，尤其针对火电厂过热器/再热器汽温这种大滞后、大惯性以及动态特性随工况参数变化的汽温被控对象，简单的反馈控制属于滞后调节，会存在一定的滞后偏差，加上燃煤机组参与调峰调频以及煤质的波动，导致实时的给煤量与蒸汽流量不能与工况设定值始终处于一一对应的状态，使得汽温常处于偏低或偏高的异常状态。
公告号为CN108954294B，名称为《火电机组过热器/再热器汽温的前馈控制方法》的中国专利文献，用于抑制给煤量、蒸汽流量扰动对火电机组过热器/再热器汽温影响。然而该方法的综合扰动信号的设计偏向于理论化，未考虑机组运行的实际特性，同时也没有考虑到煤质变化的情况，无法应对煤质变化对温度控制的影响。
发明内容
本发明是为了解决现有火电机组过热器/再热器汽温的前馈控制方法中，未考虑机组运行实际特性和煤质变化情况的问题，现提供一种火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号计算方法。
一种火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号计算方法，该方法为：
计算火电机组负荷稳定时的给煤量与蒸汽流量的稳态关系，
根据当前时刻给煤量与蒸汽流量计算过热器/再热器出口蒸汽温度的变化量，所述变化量由给煤量和蒸汽流量的不平衡造成，
将所述变化量作为火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号。
进一步的，根据下式计算过热器/再热器出口蒸汽温度的变化量e：
Figure BDA0003094920820000011
其中，ΔTv为经过过热器/再热器前后的蒸汽温差，ΔTv0为经过过热/再热器前后蒸汽温差的工况设计值，M为给煤量，qv为蒸汽流量，k1为M与qv间的线性比例系数，b为M与qv间线性关系的截距。
进一步的，ΔTv＝Tv1-Tv2，
其中，Tv1为经过过热/再热器前的蒸汽汽温，Tv2为经过过热/再热器后的蒸汽汽温。
进一步的，计算火电机组负荷稳定时的给煤量M与蒸汽流量qv稳态关系的具体方法为：
分别调取火电机组在30％THA、40％THA、50％THA、60％THA、70％THA、80％THA、90％THA和100％THA条件下的给煤量M30％、M40％、M50％、M60％、M70％、M80％、M90％和M100％，以及蒸汽流量qv30％、qv40％、qv50％、qv60％、qv70％、qv80％、qv90％和qv100％，
以蒸汽流量为自变量，给煤量为因变量进行线性拟合，获得线性拟合方程：
M＝k1qv+b。
进一步的，采用渐消记忆递推最小二乘法对k1和b进行修正，消除煤质变化对总煤量与蒸汽流量稳态关系的影响。
本发明具有以下效果：
针对现有火电机组过热器/再热器汽温的前馈控制方法，本发明考虑机组运行的实际特性，给出一种火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号计算方法，该方法符合机组的实际情况，能够消除工况变化对前馈控制的影响。同时，针对煤质变化，采用渐消记忆递推最小二乘法在线实时修正参数，消除煤质变化对温度控制的影响。
附图说明
图1为一种165MW机组中总煤量与主蒸汽流量的关系图；
图2为过热器/再热器的烟气、工质换热示意图；
图3为一种火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号计算方法流程图。
具体实施方式
公告号为CN108954294B，名称为《火电机组过热器/再热器汽温的前馈控制方法》的中国专利文献中，由于给煤量、蒸汽流量动态不匹配，所造成的过热器/再热器出口蒸汽温度的变化量e为：
Figure BDA0003094920820000031
其中是假设：
Figure BDA0003094920820000032
C表示常数。
而实际运行中，上述假设是不成立的。如图1所示，为某165MW机组负荷稳定时的总煤量与蒸汽流量的稳态关系，其中ΔTv基本不变，给煤量M与蒸汽流量qv是线性关系，但是截距为3.0，而不等于0，这代表上述假设
Figure BDA0003094920820000033
不成立。此时不同的稳定负荷工况下，
Figure BDA0003094920820000034
的稳态比值是变化的，机组负荷变化时，会给综合扰动信号增加了一个额外的扰动，影响温度控制。
上述公式中的参数定义如下：
ΔTf＝Tf1-Tf2为经过过热/再热器前后的炉膛烟汽温差，单位为K，Tf1表示经过过热/再热器前的炉膛烟汽温度，Tf2表示经过过热/再热器后的炉膛烟汽温度；Cpv为过热/再热蒸汽的定压比热容，单位为J/(kg*K)；Cpf为炉膛烟气的定压比热容，单位为J/(kg*K)；qv0为经过过热器/再热器的蒸汽流量工况设计值，单位为t/h；M0为给煤量工况设计值，单位为t/h。
针对上述165MW机组，考虑机组实际运行特性，有假设：
Figure BDA0003094920820000035
因此，对于设计工况，由于给煤量、蒸汽流量动态不匹配，所造成的过热器/再热器出口蒸汽温度的变化量e为：
Figure BDA0003094920820000036
基于上述原理，本申请给出如下具体实施方式：
具体实施方式一：参照图1、2和3具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号计算方法，
分别调取火电机组在30％THA、40％THA、50％THA、60％THA、70％THA、80％THA、90％THA和100％THA条件下的给煤量M30％、M40％、M50％、M60％、M70％、M80％、M90％和M100％，以及蒸汽流量qv30％、qv40％、qv50％、qv60％、qv70％、qv80％、qv90％和qv100％，上述THA工况(热耗率验收工况)是指：汽轮机在额定进汽参数、额定背压、回热系统正常投运，补给水率为0％，能连续运行发电机输出额定功率。也有的叫额定出力工况。
以蒸汽流量为自变量，给煤量为因变量进行线性拟合，获得线性拟合方程：
M＝k1qv+b，
上述线性拟合方程即能够获得火电机组负荷稳定时的给煤量M与蒸汽流量qv的稳态关系，给煤量M的单位为t/h，为蒸汽流量qv的单位为t/h；k1为M与qv间的线性比例系数，b为M与qv间线性关系的截距。
考虑到机组实际运行特性：
机组负荷稳定时有给煤量M＝k1qv+b，则对于该机组，由于给煤量、蒸汽流量动态不匹配，所造成的过热器/再热器出口蒸汽温度的变化量e：
Figure BDA0003094920820000041
其中，ΔTv＝Tv1-Tv2为经过过热器/再热器前后的蒸汽温差，单位为K；ΔTv0为经过过热/再热器前后蒸汽温差的工况设计值，单位为K；Tv1为经过过热/再热器前的蒸汽汽温，Tv2为经过过热/再热器后的蒸汽汽温。
将所述变化量e作为火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号。
进一步的，由于机组燃煤的煤质变化后，机组负荷状态稳定时的给煤量与蒸汽流量的稳态关系M＝k1qv+b中，k1和b会发生明显变化：比如燃煤热值变大后，b明显变小。而机组运行时，给煤量与蒸汽流量一直处于动态变化中，并不是一直在稳定状态，就不能直接用于计算k1和b。
因此，使用最小二乘法在线计算得到k1和b，来消除动态变化对给煤量与蒸汽流量的稳态关系的影响，同时能够及时计算煤质变化带来的影响，消除煤质变化对温度控制的影响。
具体的，为了避免数据饱和现象，保证参数k1和b能够及时跟踪煤质变化，采用渐消记忆递推最小二乘法，渐消对旧数据的记忆。
本实施方式考虑机组运行的实际特性，给出一种火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号计算方法，符合机组的实际情况，能够消除工况变化对前馈控制的影响。同时，针对煤质变化，采用渐消记忆递推最小二乘法在线实时修正参数，消除煤质变化对温度控制的影响。

Claims (1)

1.一种火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号计算方法，其特征在于，
计算火电机组负荷稳定时的给煤量与蒸汽流量的稳态关系，
根据当前时刻给煤量与蒸汽流量计算过热器/再热器出口蒸汽温度的变化量，所述变化量由给煤量和蒸汽流量的不平衡造成，
将所述变化量作为火电机组过热器/再热器汽温前馈控制信号；
根据下式计算过热器/再热器出口蒸汽温度的变化量e：
Figure FDA0003907397130000011
其中，ΔTv为经过过热器/再热器前后的蒸汽温差，ΔTv0为经过过热/再热器前后蒸汽温差的工况设计值，M为给煤量，qv为蒸汽流量，k1为M与qv间的线性比例系数，b为M与qv间线性关系的截距；
ΔTv＝Tv1-Tv2，
其中，Tv1为经过过热/再热器前的蒸汽汽温，Tv2为经过过热/再热器后的蒸汽汽温；
计算火电机组负荷稳定时的给煤量M与蒸汽流量qv稳态关系的具体方法为：
分别调取火电机组在30％THA、40％THA、50％THA、60％THA、70％THA、80％THA、90％THA和100％THA条件下的给煤量M30％、M40％、M50％、M60％、M70％、M80％、M90％和M100％，以及蒸汽流量qv30％、qv40％、qv50％、qv60％、qv70％、qv80％、qv90％和qv100％，
以蒸汽流量为自变量，给煤量为因变量进行线性拟合，获得线性拟合方程：
Figure FDA0003907397130000012
采用渐消记忆递推最小二乘法对k1和b进行修正，消除煤质变化对总煤量与蒸汽流量稳态关系的影响。
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