CN113975947B - 一种火电厂动态叠加脱硫控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于脱硫控制方法领域，具体涉及一种火电厂动态叠加脱硫控制方法，通过对负荷变化、煤量变化、氧量变化、床温变化和石灰石输送空气压力变化五个影响因素，做动态叠加得出前馈量；将前馈量加设定SO2控制值与实际SO2值偏差PID调节共同作用输出石灰石量设定值。本专利控制采用动态叠加各因素前馈加PID偏差调节，即精确利用了各影响因素对受控变量的影响幅值，又结合了PID连续偏差调节的优点。
Description
技术领域
本发明属于脱硫控制方法领域，具体涉及一种火电厂动态叠加脱硫控制方法。
背景技术
循环流化床锅炉炉内SO2脱除过程的大迟延、非线性、无可靠被调量等过程特性，这使得使用常规控制方法很难实现其自动控制，因此很多发电企业依靠运行人员不断手动调节石灰石补给量来降低SO2的排放，而在手动控制时存在石灰石投入量突增、突减的现象，突增后易导致NOx生成量突增超过排放标准，同时多余的石灰石量不能完全反应将产生浪费，在此情况下急需要一种控制策略来实现炉内脱硫自动控制，减轻运行人员操作负担，细化操作过程，提高系统效率，节约物资使用量。
常规脱硫剂为石灰石钙基脱硫剂，通过将1.5mm以下粒径的钙基脱硫剂以压缩空气气力输送的方式送入炉膛进行固硫反应。每套输送设备(包括变频给料机、石灰石粉输送器、石灰石输送管道阀、气化风机及加热器等)均能满足机组的喷钙要求。压缩空气进入给料泵，保证有合适的压力，然后通过调节给料机的频率来控制石灰石的投入量。石灰石粉以气力输送系统进行投入,无法无法对投入量进行准确测量。原烟气入口表计距离炉膛至少有90秒的延迟。石灰石给料机管路距离炉膛距离远、延迟时间过大。对精确控制造成了极大的干扰。
同时，ACE模式下的脱硫自动无法投入问题和常规PID自动控制效果差，由于煤炭的含硫量一直在变，ACE模式下负荷一直在波动。而系统本身是一个大延迟无可靠被调量的控制系统。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种火电厂动态叠加脱硫控制方法，该方法通过前馈粗调，快速满足石灰石真实需求量基础值，加PID偏差精确微调让整体控制更精准。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种火电厂动态叠加脱硫控制方法，通过对负荷变化、煤量变化、氧量变化、床温变化和石灰石输送空气压力变化五个影响因素，做动态叠加得出前馈量；将前馈量加设定SO2控制值与实际SO2值偏差PID调节共同作用输出石灰石量设定值。
同一影响因素控制中将SO2上升和SO2下降分开控制；通过SO2实际值经滞后功能块与自身求偏差，大于0判断输出则表示SO2上升，小于0判断输出则表示SO2下降。
SO2实际值经滞后功能块与自身求偏差，大于0判断输出工况下，经RS触发器发置位信号，经脉冲信号发射器发出，脉冲信号发射器为控制单元的扫描周期，脉冲信号发射器触发经T选择功能块发YES上口计算值。
脉冲信号发射器触发时间仅为控制单元的扫描周期，当RS触发器不发置位信号，脉冲信号发射器将不再触发，与自动累加功能块配合使用；
一个控制器扫描周期将计算的石灰石需求量给入自动累加功能块，扫描周期过后，脉冲信号发射器停止触发，输出为常数A，常数A设定为0，保证自累加块两路输入中一路为0，一路为自身输出叠加，实现自保持功能；
当RS在对应的影响因素复位周期达到后，将脉冲信号发射器之前的输入信号复归为0，SO2实际值经滞后功能块与自身求偏差，大于0或小于0判断再次输出才能再次触发脉冲信号发射器，实现下一周期的石灰石量设定给入变化。
每个控制因素在上升趋势或下降趋势均与设定值求和功能块单独接入，每个接入部分均配置脉冲信号发射器及RS触发器复位功能，脉冲信号时间设定与DCS扫描周期相同，在RS触发器设定的时间以内，触发器保持前一次发送指令状态1，而脉冲信号发射器触发单次扫描周期后由1变为0，直至RS触发器设定的复位时间进行复位后，脉冲信号器前端状态重新由1变为0，只有满足累加或累减的条件时才会再次进行计算。
各路控制计算出来的实时累加量输入求和块，只有脉冲发射器触发1时，单路指令在一个控制器扫描周期进行累加或者累减，累计值传至求和块输出经自保持回路进行保持，而脉冲发射器可重新计值的时间由各路RS触发器时间单独设定。
当满足条件时发一个控制器扫描周期的脉冲信号，将计算得到的石灰石量叠加到初始值上，然后经过一定的时间再次进行判断是否满足脱硫剂量变化的条件。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
提供了一种动态叠加自动脱硫控制方法，以二氧化硫设定值和实际值的偏差同负荷的变化曲线、煤量的变化曲线、床温温升率的变化曲线、锅炉出口氧量的变化曲线、石灰石输送压缩空气压力五个因素作用的动态叠加自动控制，根据实际运行工况设定出合适的f(x)曲线。
本控制采用动态叠加各因素前馈加PID偏差调节，即精确利用了各影响因素对受控变量的影响幅值，又结合了PID连续偏差调节的优点，相比传统的直接PID控制，PID微分、积分、比例因素应适当降低响应速度。
最终通过以负荷、煤量、床温、氧量、石灰石输送压力做前馈粗调，快速满足石灰石真实需求量基础值，加PID偏差精确微调让整体控制更精准，实现ACE模式下的自动控制，实现了炉内脱硫系统的稳定及经济运行。
附图说明
图1是本发明脱硫控制示意图；
图2是本发明自动累加功能块示意图；
具体实施方式
下面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。
一种火电厂动态叠加脱硫控制方法，通过对负荷变化、煤量变化、氧量变化、床温变化和石灰石输送空气压力变化五个影响因素，做动态叠加得出前馈量；将前馈量加设定SO2控制值与实际SO2值偏差PID调节共同作用输出石灰石量设定值。
如图1所示，为负荷变化对石灰石给料量设定值影响，其他煤量、氧量、床温、石灰石输送空气压力控制逻辑基本相同，尽在变量因素及下口对应的F(x)做响应更改即可。
进一步，同一影响因素控制将SO2上升和SO2下降分开控制。通过SO2实际值经滞后功能块与自身求偏差，大于0判断输出则表示SO2上升，小于0判断输出则表示SO2下降。
本控制逻辑中实现表示模拟量数值信号，虚线表示开关量信号。
SO2实际值经滞后功能块与自身求偏差，大于0判断输出工况下，经RS触发器发置位信号，经脉冲信号发射器发出，脉冲信号发射器为控制单元的扫描周期，脉冲信号发射器触发经T选择功能块发YES上口计算值。
YES上口计算值为负荷经折线段函数、SO2偏差修正、石灰石与煤量比例修正计算得出。其中石灰石与煤量相除经折算函数为初步计算钙硫比得出，该部分为各因素控制公用部分，也就是f(x1)设定基本不变，用于区分是高硫煤还是低硫煤。
进一步，脉冲信号发射器触发时间仅为控制单元的扫描周期，只要RS触发器不发置位信号，脉冲信号发射器将不再触发，与自动累加功能块配合使用。一个控制器扫描周期将计算的石灰石需求量给入自动累加功能块，扫描周期过后，脉冲信号发射器停止触发，输出为常数A，常数A设定为0，保证自累加块两路输入中一路为0，一路为自身输出叠加，实现自保持功能。只有RS在对应的影响因素复位周期达到后，将脉冲信号发射器之前的输入信号复归为0，SO2实际值经滞后功能块与自身求偏差，大于0或小于0判断再次输出才能再次触发脉冲信号发射器，实现下一周期的石灰石量设定给入变化。
具体的：各影响因素的对应f(x)、同一影响因素的f(x)在SO2升降的不同工况下，都可单独设定，更适合机组不同响应的纠偏调整。
煤量变化、氧量变化、床温变化、石灰石输送空气压力变化在示意图中以省略号替代，控制过程相同，但通过RS触发器置位功能可实现多时空控制。
自动累加功能示意如下图2所示：
每个控制因素无论上升趋势还是下降趋势均与设定值求和功能块单独接入，每个接入部分均配置脉冲信号发射器及RS触发器复位功能，脉冲信号时间设定与DCS扫描周期相同，在RS触发器设定的时间以内，触发器保持前一次发送指令状态1，而脉冲信号发射器触发单次扫描周期后由1变为0，直至RS触发器设定的复位时间进行复位后，脉冲信号器前端状态重新由1变为0，只有满足累加或累减的条件时才会再次进行计算，由于每个影响因素RS触发器复位时间根据实际反应周期及效果均在逻辑后台单独设定，实现多时空控制。
各路控制计算出来的实时累加量输入求和块，只有脉冲发射器触发1时，单路指令在一个控制器扫描周期进行累加或者累减，累计值传至求和块输出经自保持回路进行保持，而脉冲发射器可重新计值的时间由各路RS触发器时间单独设定。
本自动控制逻辑可以实现各控制因素循环周期单独设定，实现多时空控制，如符合变化对SO2上升工况和下降工况所需复位时间不同，可以单独进行设定，且负荷、氧量、床温、石灰石输送空气压力均可以根据机组特性和影响特性进行单独时间设定。
当满足条件时发一个控制器扫描周期的脉冲信号，将计算得到的石灰石量叠加到初始值上，然后经过一定的时间(即一个判定周期)再次进行判断是否满足脱硫剂量变化的条件。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种火电厂动态叠加脱硫控制方法，其特征在于：通过对负荷变化、煤量变化、氧量变化、床温变化和石灰石输送空气压力变化五个影响因素，做动态叠加得出前馈量；将前馈量加设定SO2控制值与实际SO2值偏差PID调节共同作用输出石灰石量设定值；
同一影响因素控制中将SO2上升和SO2下降分开控制；通过SO2实际值经滞后功能块与自身求偏差，大于0判断输出则表示SO2上升，小于0判断输出则表示SO2下降；
SO2实际值经滞后功能块与自身求偏差，大于0判断输出工况下，经RS触发器发置位信号，经脉冲信号发射器发出，脉冲信号发射器为控制单元的扫描周期，脉冲信号发射器触发经T选择功能块发YES上口计算值；
脉冲信号发射器触发时间仅为控制单元的扫描周期，当RS触发器不发置位信号，脉冲信号发射器将不再触发，与自动累加功能块配合使用；
一个控制器扫描周期将计算的石灰石需求量给入自动累加功能块，扫描周期过后，脉冲信号发射器停止触发，输出为常数A，常数A设定为0，保证自累加块两路输入中一路为0，一路为自身输出叠加，实现自保持功能；
当RS在对应的影响因素复位周期达到后，将脉冲信号发射器之前的输入信号复归为0，SO2实际值经滞后功能块与自身求偏差，大于0或小于0判断再次输出才能再次触发脉冲信号发射器，实现下一周期的石灰石量设定给入变化。
2.根据权利要求1所述的一种火电厂动态叠加脱硫控制方法，其特征在于：每个控制因素在上升趋势或下降趋势均与设定值求和功能块单独接入，每个接入部分均配置脉冲信号发射器及RS触发器复位功能，脉冲信号时间设定与DCS扫描周期相同，在RS触发器设定的时间以内，触发器保持前一次发送指令状态1，而脉冲信号发射器触发单次扫描周期后由1变为0，直至RS触发器设定的复位时间进行复位后，脉冲信号器前端状态重新由1变为0，只有满足累加或累减的条件时才会再次进行计算。
3.根据权利要求2所述的一种火电厂动态叠加脱硫控制方法，其特征在于：各路控制计算出来的实时累加量输入求和块，只有脉冲发射器触发1时，单路指令在一个控制器扫描周期进行累加或者累减，累计值传至求和块输出经自保持回路进行保持，而脉冲发射器可重新计值的时间由各路RS触发器时间单独设定。
4.根据权利要求2所述的一种火电厂动态叠加脱硫控制方法，其特征在于：当满足条件时发一个控制器扫描周期的脉冲信号，将计算得到的石灰石量叠加到初始值上，然后经过一定的时间再次进行判断是否满足脱硫剂量变化的条件。
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