CN114063437B - 一种超临界机组再热器烟气挡板控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种超临界机组再热器烟气挡板控制方法,根据再热气温、再热汽温的变化速度和指定温度变化范围设置再热汽温设定值;由指定控制逻辑根据所述再热汽温设定值和所述再热汽温生成第一再热汽温控制量;根据所述第一再热汽温控制量控制烟气挡板的开度。
Description
技术领域
本发明涉及发电领域,尤其涉及一种超临界机组再热器烟气挡板控制方法。
背景技术
在现有技术中,考虑到机组经济性的影响,目前再热汽温的调节手段主要采用烟气侧调节为主、蒸汽侧调节为辅的方式。由于采用分隔烟道挡板调温,结构简单,操作方便,目前是主要的烟气侧调节手段;蒸汽侧仍采用喷水减温调节方式,考虑到再热喷水减温对经济性影响较大,该调节方式仅作为超温紧急事故喷水。
在控制逻辑方面,现有技术的再热器烟气挡板采用PID控制方式。根据再热汽温的设定值与测量值之间的偏差,送入PID控制器,计算出再热器烟气挡板开度。
现有技术的控制逻辑存在如下问题:
机组升降负荷时再热汽温波动大,偏离设定值,超温严重会导致事故喷水,欠温严重会导致再热蒸汽参数低,降低机组的热效率,两者都会降低机组的经济性。
发明内容
本发明实施例提供一种超临界机组再热器烟气挡板控制方法,解决了机组升降负荷时再热汽温波动大,偏离设定值,超温严重会导致事故喷水,欠温严重会导致再热蒸汽参数低,降低机组的热效率,从而降低机组的经济性的问题。
为达上述目的,一方面,本发明实施例提供一种超临界机组再热器烟气挡板控制方法,包括以下步骤:
根据再热汽温、再热汽温的变化速度和指定温度变化范围设置再热汽温设定值;
由指定控制逻辑根据所述再热汽温设定值和所述再热汽温生成第一再热汽温控制量;
根据所述第一再热汽温控制量控制烟气挡板的开度。
进一步地,所述根据所述第一再热汽温控制量控制烟气挡板的开度,包括:
通过指定阶数惯性逻辑根据再热汽温控制反馈量、等效再热汽温反馈量和所述再热汽温获得状态补偿量以及等效再热汽温;
将所述第一再热汽温控制量与所述状态补偿量求差得到第二再热汽温控制量;
根据所述第二再热汽温控制量控制烟气挡板的开度;
其中,所述再热汽温控制反馈量由所述第二再热汽温控制量反馈得到;所述等效再热汽温反馈量由所述等效再热汽温反馈得到。
进一步地,所述根据再热汽温、再热汽温的变化速度和指定温度变化范围设置再热汽温设定值,包括:
如果所述再热汽温大于等于所述指定温度变化范围的下限值并且所述再热汽温小于等于所述指定温度变化范围的上限值,则使用预设再热汽温默认设定值更新所述再热汽温设定值;
如果所述再热汽温大于所述指定温度变化范围的上限值,并且在所述再热汽温上升时,则根据所述再热汽温的上升速率更新所述再热汽温设定值;
如果所述再热汽温小于所述指定温度变化范围的下限值,并且在所述再热汽温下降时,则根据所述再热汽温的下降速率更新所述再热汽温设定值。
进一步地,所述根据所述再热汽温的上升速率更新所述再热汽温设定值,包括:
查询预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系得到上升动态偏置值,并使用所述预设再热汽温默认设定值与所述上升动态偏置值的叠加值更新所述再热汽温设定值;
所述根据所述再热汽温的下降速率更新所述再热汽温设定值,包括:
查询预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系得到下降动态偏置值,并使用所述预设再热汽温默认设定值与所述下降动态偏置值的叠加值更新所述再热汽温设定值。
进一步地,所述预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系,包括:
至少一个再热汽温上升速率范围、以及与各再热汽温上升速率范围各自对应的上升动态偏置值;
所述查询预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系得到上升动态偏置值,具体包括:
根据所述再热汽温上升速率查询所述预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系确定所述再热汽温上升速率所在的再热汽温上升速率范围;并且,根据所述再热汽温上升速率所在的再热汽温上升速率范围查询所述预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系确定所述上升动态偏置值;
所述预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系,包括:至少一个再热汽温下降速率范围、以及与各再热汽温下降速率范围各自对应的下降动态偏置值;
所述查询预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系得到下降动态偏置值,具体包括:
根据所述再热汽温下降速率查询所述预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系确定所述再热汽温下降速率所在的再热汽温下降速率范围;并且,根据所述再热汽温下降速率所在的再热汽温下降速率范围查询所述预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系确定所述下降动态偏置值。
进一步地,还包括:根据超临界机组再热器烟气挡板控制的历史运行数据划分出至少一个再热汽温上升速率范围,并为各再热汽温上升速率范围设置各自对应的上升动态偏置值,将所述至少一个再热汽温上升速率范围及各自对应的上升动态偏置值构成预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系;
根据超临界机组再热器烟气挡板控制的历史运行数据划分出至少一个再热汽温下降速率范围,并为各再热汽温下降速率范围设置各自对应的下降动态偏置值,将至少一个再热汽温下降速率范围及各自对应的下降动态偏置值构成预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系。
进一步地,所述由指定控制逻辑根据所述再热汽温设定值和所述再热汽温生成第一再热汽温控制量,具体为:
由PID控制逻辑根据所述再热汽温设定值和所述再热汽温生成第一再热汽温控制量。
进一步地,所述指定阶数惯性逻辑包括第1到N指定惯性逻辑,其中N为大于等于2的正整数;
所述通过指定阶数惯性逻辑根据再热汽温控制反馈量、等效再热汽温反馈量和所述再热汽温获得状态补偿量以及等效再热汽温,包括:
将再热汽温和等效再热汽温反馈量求差值得到再热汽温差值;
所述再热汽温差值乘以第1指定比例系数后,再加上再热汽温控制反馈量得到第1累加值,并将第1累加值输入给第1指定惯性逻辑得到第1状态变量;
将所述再热汽温差值乘以第n指定比例系数后,再加上第n-1状态变量得到第n累加值,并将第n累加值输入给第n指定惯性逻辑得到第n状态变量;其中,n依次取2到N;
将第N状态变量乘以指定等效比例系数得到所述等效再热汽温;
将第1到N状态变量分别乘以各自相应的指定反馈系数得到N个乘积值,再将得到的N个乘积值累加得到所述状态补偿量。
进一步地,所述指定阶数惯性逻辑包括第1到6指定惯性逻辑。
上述技术方案具有如下有益效果:通过增加再热汽温设定值优化逻辑,可以让再热汽温的设定值随着再热汽温的实时变化自动进行调整,避免了运行人员的手动干预。特别是在机组变负荷期间,由于煤量的波动导致再热汽温会剧烈变化,运行人员需要频繁修改设定值,而该逻辑自动的实现了这一点,减小了工作量。进一步地,通过增加状态变量补偿逻辑,通过状态变量对被控对象的大惯性特性进行补偿。补偿后,等效对象的惯性时间缩短,动态特性变好,有利于指定控制逻辑例如PID控制的效果提高,PID控制器的参数整定也会变得容易,再热汽温控制的准确性和快速性得到提高,机组的经济性因此变好。进一步地,将本发明技术方案应用于现有的火电机组DCS逻辑上进行改造,不需要添加额外的设备,改造简便易行,实施周期短,成本低。
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一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的再热汽温挡板调节示意图;
图2是本发明实施例之一的一种超临界机组再热器烟气挡板控制方法的流程图;
图3是本发明实施例之一的一种超临界机组再热器烟气挡板控制逻辑示意图;
图4是本发明实施例之一的再热汽温设定值优化逻辑示意图;
图5是本发明实施例之一的状态变量补偿逻辑示意图。
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。
现有技术的再热汽温挡板调节原理如图1所示,尾部烟道被分为两侧,A侧烟道中包含低温再热器与省煤器,B侧烟道中包含低温过热器与省煤器,烟道下方设置烟气挡板,通过调节两侧的烟气挡板开度改变两侧烟气量的比例,从而改变低温再热器与低温过热器的吸热比例,最终实现再热汽温的调节。在控制逻辑方面,现有技术的再热器烟气挡板采用PID控制方式。根据再热汽温的设定值与测量值之间的偏差,送入PID控制器,计算出再热器烟气挡板开度。
发明人对上述调节原理进行分析发现由于烟气挡板对再热汽温是一个大惯性并且带有纯迟延的过程,导致采用单一的PID控制方式控制效果不佳,会导致机组升降负荷时再热汽温波动大,偏离设定值。超温严重会导致事故喷水,欠温严重会导致再热蒸汽参数低,降低机组的热效率,两者都会降低机组的经济性。
为解决上述问题,一方面,如图2所示,本发明实施例提供一种超临界机组再热器烟气挡板控制方法,包括以下步骤:
步骤S200,根据再热汽温、再热汽温的变化速度和指定温度变化范围设置再热汽温设定值;
步骤S201,由指定控制逻辑根据所述再热汽温设定值和所述再热汽温生成第一再热汽温控制量;
步骤S202,根据所述第一再热汽温控制量控制烟气挡板的开度。
在本发明提供的一些实施例中,指定温度变化范围可以根据具体需求设置。再热汽温设定值优化逻辑主要功能是当再热汽温变化速率过快时,给再热汽温设定值一个偏置,让再热烟气挡板能够提前动作,防止再热蒸汽超温或者汽温偏低。可以根据再热汽温的变化速度和指定温度变化范围设置再热汽温设定值。具体的可以包括但不限于先根据再热汽温的变化速度和指定温度变化范围确定相应的偏置值,再将偏置值叠加到再热汽温默认设定值或当前的再热汽温设定值上得到新的再热汽温设定值,或者根据再热汽温的变化速度和指定温度变化范围直接设置相应的再热汽温设定值。例如可以根据再热汽温和指定温度变化范围的相对位置关系设置不同的偏置;再例如可以根据再热汽温的变化速度(其中变化速度包括变化的方向和速率),在不同的变化方向上设置不同的偏置,或者根据不同的速率设置不同的偏置,或者综合考虑变化的方向和速率设置不同的偏置;还可以在指定温度变化范围上综合考虑变化的方向和速率设置不同的偏置;具体的设置偏置的方法可以有很多种,具体的设置方法可以根据项目的实际运行情况根据对收集到的运行数据分析后制定合适的设置方法。在确定了偏置值后,将偏置值叠加在再热汽温默认设定值或者当前的再热汽温设定值上,将得到的值作为新的再热汽温设定值。在另一些实施例中,也可以根据再热汽温的变化速度、所述再热汽温和指定温度变化范围直接指定与相应变化速度和/或指定温度变化范围对应的再热汽温设定值。
指定控制逻辑包括但不限于PI、PD、PID或模糊控制逻辑等,通过指定控制逻辑分析再热汽温和再热汽温设定值之间的差异得到第一再热汽温控制量,并通过第一再热汽温控制量控制烟气挡板的开度,从而使再热汽温向再热汽温设定值靠近,并基本稳定在再热汽温设定值附近。
本发明实施例具有如下技术效果:通过增加再热汽温设定值优化逻辑,可以让再热汽温的设定值随着再热汽温的实时变化自动进行调整,避免了运行人员的手动干预。特别是在机组变负荷期间,由于煤量的波动导致再热汽温会剧烈变化,运行人员需要频繁修改设定值,而该逻辑自动的实现了这一点,减小了工作量。避免了因机组升降负荷时再热汽温波动大,偏离设定值,出现超温严重进而导致事故喷水,或者出现欠温严重进而导致再热蒸汽参数低;也因此避免了降低机组的热效率,保证了机组的经济性。
进一步地,所述根据所述第一再热汽温控制量控制烟气挡板的开度,包括:
通过指定阶数惯性逻辑根据再热汽温控制反馈量、等效再热汽温反馈量和所述再热汽温获得状态补偿量以及等效再热汽温;
将所述第一再热汽温控制量与所述状态补偿量求差得到第二再热汽温控制量;
根据所述第二再热汽温控制量控制烟气挡板的开度;
其中,所述再热汽温控制反馈量由所述第二再热汽温控制量反馈得到;所述等效再热汽温反馈量由所述等效再热汽温反馈得到。
在一些实施例中,从机组运行的经济性角度考虑,再热汽温的最佳控制状况就是在任何工况下,再热汽温都能稳定在再热汽温设定值附近,波动幅度尽可能小,因此发明人提出了解决控制精度的问题。发明人发现再热烟气挡板到出口的再热汽温是一个大惯性并带有纯迟延的环节,直接使用PID控制效果不佳。为此,需要添加状态变量补偿逻辑,通过该逻辑补偿被控对象的动态特性。大惯性并带有纯迟延的环节可以用一个多阶惯性环节(即指定阶数惯性逻辑)来近似描述。由第二再热汽温控制量反馈得到再热汽温控制反馈量,具体可以包括但不限于将第二再热汽温控制量直接作为再热汽温控制反馈量进行反馈、将第二再热汽温控制量扩大或缩小指定的倍数后作为再热汽温控制反馈量进行反馈或者将第二再热汽温控制量扩大或缩小指定的偏移值后作为再热汽温控制反馈量进行反馈;由第二再热汽温控制量反馈得到再热汽温控制反馈量的具体方式可根据实际需要设置。等效再热汽温反馈量由等效再热汽温反馈得到,具体可以包括但不限于将等效再热汽温直接作为等效再热汽温反馈量进行反馈、将等效再热汽温扩大或缩小指定的倍数后作为等效再热汽温反馈量进行反馈或者将等效再热汽温扩大或缩小指定的偏移值后作为等效再热汽温反馈量进行反馈;由等效再热汽温反馈得到等效再热汽温反馈量的具体方式可根据实际需要设置。通过指定阶数惯性逻辑根据再热汽温控制反馈量、等效再热汽温反馈量和所述再热汽温获得状态补偿量以及等效再热汽温。等效再热汽温反馈量与再热汽温比较可以判断指定阶数惯性逻辑中的每个惯性逻辑相应的比例系数和惯性时间是否合理;将再热汽温控制反馈量反馈给指定阶数惯性逻辑的输入,可以得到更加稳定的状态补偿量。将所述第一再热汽温控制量与所述状态补偿量求差得到第二再热汽温控制量;根据所述第二再热汽温控制量控制烟气挡板的开度;在一些实施例中,如图3所示,采用和利时DCS(即DistributedControl System)功能块中的HSVPID(即PID控制逻辑)作为指定控制逻辑,将再热汽温与再热汽温设定值输入给HSVPID,HSVPID输出第一再热汽温控制量,第一再热汽温控制量通过采用和利时DCS功能块中的SUB模块(即减法模块)完成与状态变量补偿(即状态补偿量)的求差最终得到第二再热汽温控制量。状态补偿量根据具体的情况可以为正值、负值或零。
本发明实施例具有如下技术效果:通过增加再热汽温设定值优化逻辑,可以让再热汽温的设定值随着再热汽温的实时变化自动进行调整,避免了运行人员的手动干预。特别是在机组变负荷期间,由于煤量的波动导致再热汽温会剧烈变化,运行人员需要频繁修改设定值,而该逻辑自动的实现了这一点,减小了工作量。进一步地,通过增加状态变量补偿逻辑,通过状态变量对被控对象的大惯性特性进行补偿。补偿后,等效对象的惯性时间缩短,动态特性变好,有利于指定控制逻辑例如PID控制的效果提高,PID控制器的参数整定也会变得容易,再热汽温控制的准确性和快速性得到提高,机组的经济性因此变好。
进一步地,所述根据再热汽温、再热汽温的变化速度和指定温度变化范围设置再热汽温设定值,包括:
如果所述再热汽温大于等于所述指定温度变化范围的下限值并且所述再热汽温小于等于所述指定温度变化范围的上限值,则使用预设再热汽温默认设定值更新所述再热汽温设定值;
如果所述再热汽温大于所述指定温度变化范围的上限值,并且在所述再热汽温上升时,则根据所述再热汽温的上升速率更新所述再热汽温设定值;
可以预先根据对历史运行数据的统计获得再热汽温的上升速率与再热汽温设定值之间的运算关系,并在实际运行时当满足所述再热汽温大于所述指定温度变化范围的上限值,并且在所述再热汽温上升时通过得到的运算关系根据再热汽温的上升速率设置再热汽温设定值;当所述再热汽温大于所述指定温度变化范围的上限值,并且在所述再热汽温下降或保持不变时,可以使用预设再热汽温默认设定值更新所述再热汽温设定值。
如果所述再热汽温小于所述指定温度变化范围的下限值,并且在所述再热汽温下降时,则根据所述再热汽温的下降速率更新所述再热汽温设定值。
具体的可以预先根据对历史运行数据的统计获得再热汽温的下降速率与再热汽温设定值之间的运算关系,并在实际运行时当满足所述再热汽温小于所述指定温度变化范围的下限值,并且在所述再热汽温下降时通过得到的运算关系根据再热汽温的下降速率设置再热汽温设定值;当所述再热汽温小于所述指定温度变化范围的下限值,并且在所述再热汽温上升或保持不变时,可以使用预设再热汽温默认设定值更新所述再热汽温设定值。
上述运算关系包括但不限于关于上升或下降速率与再热汽温设定值的一种或几种数学运算的组合、上升或下降速率与再热汽温设定值的对应关系、上升或下降速率范围与再热汽温设定值的对应关系、上升或下降速率与再热汽温设定值的偏置值对应关系、或者上升或下降速率范围与再热汽温设定值的偏置值的对应关系等。
在一些实施例中,如图4所示,增加了再热汽温设定值优化逻辑,其主要功能是当再热汽温变化速率过快时,给再热汽温设定值一个偏置,让再热烟气挡板能够提前动作,防止再热蒸汽超温或者汽温偏低。图4是采用和利时DCS(即Distributed Control System)功能块描述再热汽温设定值优化逻辑,其中和利时是一家DCS控制系统开发商。图4中,HSFOP为惯性块,SUB表示减法块,HSCHARC表示分段折线函数块,SEL表示选择块,ADD表示加法块。该逻辑对再热汽温设定值进行了3钟类型的修正,并与运行人员手动给出的再热汽温默认设定值(566℃)相加,得到修正的再热汽温设定值。3种修正分别是:
第一,当再热汽温在550~560℃之间的时候,偏置为0,相当于不对设定值进行修正(即再热汽温大于等于所述指定温度变化范围的下限值并且所述再热汽温小于等于所述指定温度变化范围的上限值,则使用预设再热汽温默认设定值更新所述再热汽温设定值)。当汽温在此区间范围内,不会有超温或者低温的情况,所以不需要烟气挡板提前动作。
第二,当再热汽温大于560℃的时候,此时再热汽温有超温的风险,需要让偏置为负,让再热烟气挡板开度提前关小,从而抑制汽温的过快增长。偏置的大小取决于再热汽温的上升速率,速率则通过微分逻辑计算,即用再热汽温与其惯性后作减法,即得到上升速率,具体的,可以将再热汽温输入惯性逻辑得到的输出与当前的再热汽温做减法得到的差值作为上升速率;例如惯性逻辑的时间常数是20秒,再热汽温与其惯性后作减法相当于使用当前的再热汽温与20秒前的再热汽温做减法,并将得到的差值或该差值的绝对值作为上升速率。不同的上升速率对应不同的偏置大小,具体的对应关系需要通过现场的运行数据来确定。将得到的偏置叠加到再热汽温默认设定值或者当前的再热汽温设定值上得到新的再热汽温设定值(即如果所述再热汽温大于所述指定温度变化范围的上限值,并且在所述再热汽温上升时,则根据所述再热汽温的上升速率更新所述再热汽温设定值)。
第三,当再热汽温小于550℃的时候,此时再热汽温有低温的风险,需要让偏置为正,让再热烟气挡板开度提前开大,从而抑制汽温的快速下降。偏置的大小取决于再热汽温的下降速率,速率也通过微分逻辑计算,即用再热汽温与其惯性后作减法,即得到下降速率具体的,可以将再热汽温输入惯性逻辑得到的输出与当前的再热汽温做减法得到的差值作为下降速率;例如惯性逻辑的时间常数是20秒,再热汽温与其惯性后作减法相当于使用当前的再热汽温与20秒前的再热汽温做减法,并将得到的差值或该差值的绝对值作为下降速率。不同的下降速率对应不同的偏置大小,和超温的情况相同,具体的对应关系需要通过现场的运行数据来确定。将得到的偏置叠加到再热汽温默认设定值或者当前的再热汽温设定值上得到新的再热汽温设定值(如果所述再热汽温小于所述指定温度变化范围的下限值,并且在所述再热汽温下降时,则根据所述再热汽温的下降速率更新所述再热汽温设定值)。
本发明实施例具有如下技术效果:通过以上三点的再热汽温设定值优化逻辑实现的功能,对再热汽温设定值叠加偏置,来使烟气挡板提前动作,来抑制再热汽温的超温和低温情形。
进一步地,所述根据所述再热汽温的上升速率更新所述再热汽温设定值,包括:
查询预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系得到上升动态偏置值,并使用所述预设再热汽温默认设定值与所述上升动态偏置值的叠加值更新所述再热汽温设定值;
所述根据所述再热汽温的下降速率更新所述再热汽温设定值,包括:
查询预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系得到下降动态偏置值,并使用所述预设再热汽温默认设定值与所述下降动态偏置值的叠加值更新所述再热汽温设定值。
在一些实施例中,当再热汽温大于560℃(相当于指定温度变化范围的上限值)的时候,此时再热汽温有超温的风险,需要让偏置为负,让再热烟气挡板开度提前关小,从而抑制汽温的过快增长。偏置的大小取决于再热汽温的上升速率,速率则通过微分逻辑计算,即用再热汽温与其惯性后作减法,即得到上升速率。不同的上升速率对应不同的偏置大小,具体的对应关系需要通过现场的运行数据来确定。得到上升速率和再热汽温设定值偏置的对应关系(即预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系)后,将对应的数值关系写入到相应的折线函数块中。例如,当汽温已经超过560℃,同时在过去的20s内上升了5℃,则认为汽温上升过快,触发判断条件,需要让设定值偏置为-3(相当于上升动态偏置值为-3),相应的功能块参数设置如下:惯性块时间常数为20,折线函数块输入的值为5,输出的值为-3。
当再热汽温小于550℃(相当于指定温度变化范围的下限值)的时候,此时再热汽温有低温的风险,需要让偏置为正,让再热烟气挡板开度提前开大,从而抑制汽温的快速下降。偏置的大小取决于再热汽温的下降速率,速率也通过微分逻辑计算,即用再热汽温与其惯性后作减法,即得到下降速率。不同的下降速率对应不同的偏置大小,和超温的情况相同,具体的对应关系需要通过现场的运行数据来确定。得到下降速率和再热汽温设定值偏置的对应关系(即预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系)后,将对应的数值关系写入到相应的折线函数块中。例如,当汽温已经低于550℃,同时在过去的25s内下降了6℃,则认为汽温下降过快,触发判断条件,需要让设定值偏置为4(即下降动态偏置值为4),相应的功能块参数设置如下:惯性块时间常数为25,折线函数块输入的值为6,输出的值为4。
需要说明的是,在上述实施例中,保存预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系和预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系的方法包括但不限于折线函数块,还可以是数据库表格等保存方式。
本发明实施例具有如下技术效果:根据对历史的运行数据的统计分析预先确定预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系和预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系,并在实际运行时使用预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系和预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系确定相应的再热汽温设定值,从而更便捷的获得再热汽温上升速率和下降速率与再热汽温设定值的关系,降低计算延时,提高控制效率。
进一步地,所述预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系,包括:
至少一个再热汽温上升速率范围、以及与各再热汽温上升速率范围各自对应的上升动态偏置值;
所述查询预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系得到上升动态偏置值,具体包括:
根据所述再热汽温上升速率查询所述预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系确定所述再热汽温上升速率所在的再热汽温上升速率范围;并且,根据所述再热汽温上升速率所在的再热汽温上升速率范围查询所述预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系确定所述上升动态偏置值;
所述预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系,包括:至少一个再热汽温下降速率范围、以及与各再热汽温下降速率范围各自对应的下降动态偏置值;
所述查询预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系得到下降动态偏置值,具体包括:
根据所述再热汽温下降速率查询所述预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系确定所述再热汽温下降速率所在的再热汽温下降速率范围;并且,根据所述再热汽温下降速率所在的再热汽温下降速率范围查询所述预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系确定所述下降动态偏置值。
再热汽温上升或下降速率范围与设定偏置值对应关系可以有多种具体的表示形式,可以根据具体需要选用不同表示形式,例如可以使用折线函数块表达,通过设置折线函数块中各转折点处的速率值和偏置值表达小于此转折点处速率值且大于等于前一个转折点处速率值的范围对应的偏置值;还可以将再热汽温上升或下降速率范围以及各再热汽温上升或下降速率范围对应的偏置值一一对应的存储在数据库表中;上述举例不作为再热汽温上升或下降速率范围与设定偏置值对应关系的具体表示形式的限制。
在一些实施例中,预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系中记录的是再热汽温上升速率范围以及与该再热汽温上升速率范围相对应的上升动态偏置值,例如上升3℃以内,设定值不用变化;上升3℃~6℃,设定值减小3℃;上升6℃~10℃,设定值减小6℃;上升10℃以上,设定值减小10℃。相应的折线函数就需要设置5个分段点或转折点,参数为(0,0)、(3,0)、(6,-3)、(10,-6)和(50,-10),其中(0,0)表示再热汽温上升速率小于0时上升动态偏置值为0,(3,0)表示再热汽温上升速率小于3且大于等于0时上升动态偏置值为0,(6,-3)表示再热汽温上升速率小于6且大于等于3时上升动态偏置值为-3,(10,-6)表示再热汽温上升速率小于10且大于等于6时上升动态偏置值为-6,(50,-10)表示再热汽温上升速率小于50且大于等于10时上升动态偏置值为-10;指定预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系中记录的是再热汽温下降速率范围以及与该再热汽温下降速率范围相对应的下降动态偏置值,可参考前述的预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系实施例说明理解,在此不再赘述。
本发明实施例具有如下技术效果:设定各再热汽温上升速率范围各自对应的上升动态偏置和各再热汽温下降速率范围各自对应的下降动态偏置,一方面使用一定范围的再热汽温速率变化与相应的上升或下降动态偏置对应,避免了再热汽温速率的小幅变化导致再热汽温设定值的频繁波动,保证了系统的稳定性;另一方面,使用上升动态偏置和下降动态偏置而不直接使用再热汽温设定值的绝对数值,方便根据具体情况选择上升动态偏置和下降动态偏置所基于的基数是再热汽温默认设定值或者当前的再热汽温设定值,为系统的调整提供了最小化改动的机会,方便系统以后的功能更新升级。
进一步地,还包括:根据超临界机组再热器烟气挡板控制的历史运行数据划分出至少一个再热汽温上升速率范围,并为各再热汽温上升速率范围设置各自对应的上升动态偏置值,将所述至少一个再热汽温上升速率范围及各自对应的上升动态偏置值构成预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系;
根据超临界机组再热器烟气挡板控制的历史运行数据划分出至少一个再热汽温下降速率范围,并为各再热汽温下降速率范围设置各自对应的下降动态偏置值,将至少一个再热汽温下降速率范围及各自对应的下降动态偏置值构成预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系。
在一些实施例中,根据对历史数据的分析,可以统计出各再热汽温上升速率范围与各上升动态偏置值的对应关系。例如当再热汽温大于所述指定温度变化范围的上限后,并且再热汽温继续上升,并且再热汽温的上升速率大于指定上升速率阈值时,基于对历史数据的分析,此时的再热汽温上升速率较快,需要实时调整再热汽温设定值,以保证安全运营。同样的,根据对历史数据的分析,可以统计出各再热汽温下降速率范围与各下降动态偏置值的对应关系。例如当再热汽温小于所述指定温度变化范围的下限后,并且再热汽温继续下降,并且再热汽温的下降速率大于指定下降速率阈值时,基于对历史数据的分析,此时的再热汽温下降速率较快,需要实时调整再热汽温设定值,以保证安全运营。再热汽温上升速率可以通过测量在第一指定时间内的再热汽温上升数值衡量;再热汽温下降速率可以通过测量在第二指定时间内的再热汽温下降数值衡量。具体的,可以直接使用在第一指定时间内的再热汽温上升增加值作为再热汽温的上升速率,也可以根据第一指定时间内的再热汽温变化值计算单位时间的再热汽温变化值作为再热汽温的上升速率。同样的,可以直接使用在第二指定时间内的再热汽温下降增加值作为再热汽温的下降速率,也可以根据第二指定时间内的再热汽温变化值计算单位时间的再热汽温变化值作为再热汽温的下降速率。第一指定时间和第二指定时间可以相同或不同,可根据具体的情况或历史运行数据进行设置。
存储预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系和预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系的方法包括但不限于折线函数块和数据库表格等方式。
在一些实施例中,再热汽温设定值优化逻辑中需要设置的参数包括惯性块的时间常数,折线函数块的分段点和汽温的高低限。设置方法如下:首先确定汽温快速变化的判断条件,例如,当汽温已经超过560℃(相当于所述指定温度变化范围的上限),同时在过去的20s(相当于第一指定时间)内上升了很多,则认为汽温上升过快,则惯性块的时间常数取20,汽温的高限选择560。20s内汽温上升的速率与需要减小的再热汽温设定值对应起来,比如上升3℃(相当于指定上升速率阈值)以内,设定值不用变化;上升3℃~6℃,设定值减小3℃;上升6℃~10℃,设定值减小6℃;上升10℃以上,设定值减小10℃。相应的折线函数就需要设置5个分段点,参数为(0,0)(3,0)(6,-3)(10,-6)(50,-10)。同理,为了防止再热汽温偏低,相反的方向也按照同样的思路去设计初始参数。
本发明实施例具有如下技术效果:根据对历史数据的分析建立预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系和预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系,是实际运行过程中的控制过程更接近实际运行的情况,提高系统的稳定性。
进一步地,所述由指定控制逻辑根据所述再热汽温设定值和所述再热汽温生成第一再热汽温控制量,具体为:
由PID控制逻辑根据所述再热汽温设定值和所述再热汽温生成第一再热汽温控制量。
PID控制逻辑是在过程控制中,按再热汽温和再热汽温设定值之间的偏差的比例、积分和微分进行控制的一种自动控制逻辑,其中P代表比例,I代表积分,D代表微分。
在一些实施例中,通过再热汽温、再热汽温的变化速度和指定温度变化范围实时地设置再热汽温设定值,相比传统的PID控制逻辑,本发明技术方案的再热汽温设定值是根据运行的实际情况进行动态的实时调整的,PID控制逻辑可以更及时的根据实际情况的变化输出合适的第一再热汽温控制量。
本发明实施例具有如下技术效果:再热烟气挡板到出口的再热汽温是一个大惯性并带有纯迟延的环节,直接使用PID控制效果不佳,单纯的PID控制无法更好的抑制再热汽温的超温和低温情形,可通过再热汽温、再热汽温的变化速度和指定温度变化范围实时地设置再热汽温设定值,具体的,可通过对再热汽温设定值叠加上升动态偏置值或者下降动态偏置值,来使烟气挡板提前动作,达到抑制再热汽温的超温和低温情形效果。
进一步地,所述指定阶数惯性逻辑包括第1到N指定惯性逻辑,其中N为大于等于2的正整数;
所述通过指定阶数惯性逻辑根据再热汽温控制反馈量、等效再热汽温反馈量和所述再热汽温获得状态补偿量以及等效再热汽温,包括:
将再热汽温和等效再热汽温反馈量求差值得到再热汽温差值;
所述再热汽温差值乘以第1指定比例系数后,再加上再热汽温控制反馈量得到第1累加值,并将第1累加值输入给第1指定惯性逻辑得到第1状态变量;
将所述再热汽温差值乘以第n指定比例系数后,再加上第n-1状态变量得到第n累加值,并将第n累加值输入给第n指定惯性逻辑得到第n状态变量;其中,n依次取2到N;
将第N状态变量乘以指定等效比例系数得到所述等效再热汽温;
将第1到N状态变量分别乘以各自相应的指定反馈系数得到N个乘积值,再将得到的N个乘积值累加得到所述状态补偿量。
在一些实施例中,如图5所示,再热汽温和等效再热汽温反馈量求差值得到再热汽温差值;再热汽温差值乘以第1指定比例系数K1后,再加上再热汽温控制反馈量(即图5中的再热烟气挡板指令)得到第1累加值,并将第1累加值输入给第1指定惯性逻辑(即图5中与X1对应的HSFOP)得到第1状态变量(即X1);将再热汽温差值乘以第2指定比例系数(即K2)后,再加上第1状态变量得到第2累加值,并将第2累加值输入给第2指定惯性逻辑(即图5中与X2对应的HSFOP)得到第2状态变量(即X2);第3状态变量(即X3)到第6状态变量(即X6)的获得,可参考图5中前述的第2状态变量的部分理解,在此不再赘述。将第6状态变量(即X6)乘以指定等效比例系数(即图5中的K)得到等效再热汽温;将第1到6状态变量(即X1、X2、X3、X4、X5和X6)分别乘以各自相应的指定反馈系数(即f1、f2、f3、f4、f5和f6)得到6个乘积值,再将得到的6个乘积值累加得到状态补偿量(即图5中的状态变量补偿)。
在一些实施例中,再热烟气挡板到出口的再热汽温是一个大惯性并带有纯迟延的环节,直接使用PID控制效果不佳。为此,需要添加状态变量补偿逻辑,通过该逻辑补偿被控对象的动态特性,如图5所示,指定阶数惯性逻辑以N等于6时的6阶惯性逻辑为例,在具体项目中,可根据具体情况确定指定阶数惯性逻辑的具体阶数N的值。
以下对状态变量补偿逻辑实现的功能进行说明:烟气挡板到再热汽温是一个大惯性的环节,可以用一个多阶惯性环节来近似描述,在本实施例中用6阶来表示,其传递函数为公式(1):
其中k是比例系数,T是惯性时间。整个状态变量补偿逻辑的思路是:在被控环节上增加6个状态变量X1,X2,X3,X4,X5,X6,假定各状态变量之间的动态特性为一阶惯性环节。每一个状态变量都可以视为一个环节上的虚拟测点,最后一个状态变量X6乘以比例系数就是等效再热汽温,可以通过对比等效再热汽温与实际的再热汽温来判断k和T的取值是否合理,例如等效再热汽温与再热汽温的偏差在指定等效偏差范围内并且变化趋势基本一致,则认为k和T取值合理,否则认为k和T取值不合理,具体的指定等效偏差可根据历史经验或对历史数据的统计分析确定,变化趋势的一致性可通过绘制曲线根据经验确定或者通过统计分析方法计算等效再热汽温与再热汽温的相关性确定。引入6个状态变量后,让6个状态变量乘以对应的反馈系数f1,f2,f3,f4,f5,f6并相加,即可得到总的补偿量。
引入6个状态变量后,被控对象的动态特性发生变化,其等效传递函数为公式(2)
其中:
其中,k是比例系数;T是惯性块的时间常数;f1,f2,f3,f4,f5,f6为6个反馈系数;
为了提高控制效果,简化参数调试过程,我们希望等效后的被控对象具有如公式(3)传递函数形式
其中:k是比例系数;T是惯性块的时间常数;ζ是缩放系数,是介于0和1之间的常数;
让等效后的传递函数公式(2)与公式(3)相等即公式(4),
G'(s)=Gε(s) (4)
我们就可以求出反馈系数1到反馈系数6的表达式公式(5)到公式(10),其中ζ是缩放系数,是介于0和1之间的常数;f1,f2,f3,f4,f5,f6是6个反馈系数。
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可以看出,引入状态变量进行补偿后,被控对象的动态特性发生变化,惯性时间在原来T的基础上乘以了缩放系数ζ。缩放系数ζ是一个介于0和1之间的常数,通过缩放,减小了被控对象的惯性时间,改善了其动态特性,从而提高了控制效果。这就是状态变量补偿逻辑实现的功能。
状态变量补偿逻辑中需要设置的初始参数是惯性块的时间常数T、比例系数K,K1,K2,K3,K4,K5,K6和反馈系数f1,f2,f3,f4,f5,f6。时间常数和比例系数需要对烟气挡板到再热汽温的传递函数进行辨识来获得,可以通过分析历史数据进行。反馈系数则取决于缩放系数ζ,这是一个介于0和1之间的常数。从改善被控对象动态特性的角度看,ζ取值越小,等效被控对象惯性时间就越小,有利于控制。但ζ取值过小,会导致反馈系数变得很大,当系统存在不可测扰动和噪声干扰时,会导致控制指令的振荡,损坏执行机构,所以要兼顾这两点选取一个合适的值,根据现有的经验,可令ζ=0.47。
本发明实施例具有如下技术效果:用一个多阶惯性环节来近似描述烟气挡板到再热汽温构成的大惯性环节,通过引入状态变量进行补偿后,被控对象的动态特性发生变化,惯性时间在原来T的基础上乘以了缩放系数ζ。缩放系数ζ是一个介于0和1之间的常数,通过缩放,减小了被控对象的惯性时间,改善了其动态特性,从而提高了控制效果。
进一步地,所述指定阶数惯性逻辑包括第1到6指定惯性逻辑。
在一些实施例中,如图5所示,指定阶数惯性逻辑包括第1到6指定惯性逻辑,引入状态变量X1,X2,X3,X4,X5,X6进行补偿后,被控对象的动态特性发生变化,惯性时间在原来T的基础上乘以了缩放系数ζ。缩放系数ζ是一个介于0和1之间的常数,通过缩放,减小了被控对象的惯性时间,改善了其动态特性,从而提高了控制效果,并且使用6阶惯性逻辑实现了在改善动态性能和控制系统复杂性之间的平衡,即达到了改善动态特性,提高控制效果的目的又不会显著增加系统复杂性。
下面结合具体的应用实例对本发明实施例上述技术方案进行详细说明,实施过程中没有介绍到的技术细节,可以参考前文的相关描述。
本发明实施例对再热汽温设定值进行优化,同时增加状态变量补偿逻辑,改善被控对象的调节特性,从而提高对再热汽温的控制效果。
(1)再热汽温设定值优化逻辑
传统的控制逻辑中再热汽温设定值是一个由运行人员给出的固定值,对于300MW超临界机组而言,再热汽温设定值一般为566℃。
本发明实施例增加了再热汽温设定值优化逻辑,其主要功能是当再热汽温变化速率过快时,给再热汽温设定值一个偏置,让再热烟气挡板能够提前动作,防止再热蒸汽超温或者汽温偏低。本发明实施例采用和利时DCS功能块进行描述,优化逻辑如图4所示。
图4中,HSFOP为惯性块,SUB表示减法块,HSCHARC表示分段折线函数块,SEL表示选择块,ADD表示加法块。该逻辑对再热汽温设定值进行了3钟类型的修正,并与运行人员手动给出的再热汽温默认设定值(566摄氏度)相加,得到修正的再热汽温设定值。3种修正分别是:
第一,当再热汽温在550~560℃之间(相当于指定温度变化范围)的时候,偏置为0,相当于不对设定值进行修正。当汽温在此区间范围内,不会有超温或者低温的情况,所以不需要烟气挡板提前动作。
第二,当再热汽温大于560℃(相当于指定温度变化范围的上限)的时候,此时再热汽温有超温的风险,需要让偏置为负,让再热烟气挡板开度提前关小,从而抑制汽温的过快增长。偏置(相当于上升动态偏置值)的大小取决于再热汽温的上升速率,速率则通过微分逻辑计算,即用再热汽温与其惯性后作减法,即得到上升速率。不同的上升速率对应不同的偏置(相当于上升动态偏置值)大小,具体的对应关系需要通过现场的运行数据来确定。得到上升速率和再热汽温设定值偏置的对应关系后,将对应的数值关系写入到相应的折线函数块中。例如,当汽温已经超过560℃,同时在过去的20s(相当于第一指定时间)内上升了5℃,则认为汽温上升过快,触发判断条件,需要让设定值偏置为-3,相应的功能块参数设置如下:惯性块时间常数为20,折线函数块输入的值为5,输出的值为-3。
第三,当再热汽温小于550℃(相当于指定温度变化范围的下限)的时候,此时再热汽温有低温的风险,需要让偏置(相当于下降动态偏置值)为正,让再热烟气挡板开度提前开大,从而抑制汽温的快速下降。偏置(相当于下降动态偏置值)的大小取决于再热汽温的下降速率,速率也通过微分逻辑计算,即用再热汽温与其惯性后作减法,即得到下降速率。不同的下降速率对应不同的偏置(相当于下降动态偏置值)大小,和超温的情况相同,具体的对应关系需要通过现场的运行数据来确定。得到下降速率和再热汽温设定值偏置的对应关系后,将对应的数值关系写入到相应的折线函数块中。例如,当汽温已经低于550℃,同时在过去的25s(相当于第二指定时间)内下降了6℃,则认为汽温下降过快,触发判断条件,需要让设定值偏置为4,相应的功能块参数设置如下:惯性块时间常数为25,折线函数块输入的值为6,输出的值为4。
以上三点就是再热汽温设定值优化逻辑实现的功能,从描述中可以看出,该功能的主要作用是通过对设定值叠加偏置,来使烟气挡板提前动作,来抑制再热汽温的超温和低温情形。
(2)状态变量补偿逻辑
然而,从机组运行的经济性角度考虑,再热汽温的最佳控制状况就是在任何工况下,汽温都能稳定在设定值附近,波动幅度尽可能小。所以,仅有设定值优化逻辑是不够的,必须要解决控制精度问题。
再热烟气挡板到出口的再热汽温是一个大惯性并带有纯迟延的环节,直接使用PID控制效果不佳。为此,需要添加状态变量补偿逻辑,通过该逻辑补偿被控对象的动态特性,该逻辑如图5所示。
对图5中逻辑实现的功能进行说明:烟气挡板到再热汽温是一个大惯性的环节,可以用一个多阶惯性环节来近似描述,用6阶来表示,其传递函数为公式(1)。
整个状态变量补偿逻辑的思路是:在被控环节上增加6个状态变量X1,X2,X3,X4,X5,X6,假定各状态变量之间的动态特性为一阶惯性环节。每一个状态变量都可以视为一个环节上的虚拟测点,最后一个状态变量X6乘以比例系数就是等效的再热汽温,可以通过对比等效的再热汽温与实际的再热汽温来判断k和T的取值是否合理。引入6个状态变量后,让6个状态变量乘以对应的反馈系数f1,f2,f3,f4,f5,f6并相加,即可得到总的补偿量。
引入6个状态变量后,被控对象的动态特性发生变化,其等效传递函数为公式(2)。
为了提高控制效果,简化参数调试过程,我们希望等效后的被控对象具有如公式(3)的传递函数形式。
让等效后的传递函数公式(2)与公式(3)相等即公式(4),我们就可以求出反馈系数1到反馈系数6的表达式公式(5)到公式(10)。
可以看出,引入状态变量进行补偿后,被控对象的动态特性发生变化,惯性时间在原来T的基础上乘以了缩放系数ζ。缩放系数ζ是一个介于0和1之间的常数,通过缩放,减小了被控对象的惯性时间,改善了其动态特性,从而提高了控制效果。这就是状态变量补偿逻辑实现的功能。
本发明实施例主要是修改现有的火电机组DCS控制逻辑,来实现再热汽温烟气挡板的控制优化。具体的实施包括三大步骤。
1.增加状态设定值优化逻辑和状态变量补偿逻辑
增加状态设定值优化逻辑和状态变量补偿逻辑后,在原有PID输出的指令基础上减去这个补偿变量,结合再热汽温设定值逻辑,即得到改进后的烟气挡板控制逻辑,如图3所示。
优化后的再热汽温设定值与再热汽温送入PID控制器中,计算出的指令(相当于第一再热汽温控制量)减去状态补偿量即得到烟气挡板指令(第二再热汽温控制量)。
2.进行参数的初始化设置
再热汽温设定值优化逻辑中需要设置的参数包括惯性块的时间常数,折线函数块的分段点和汽温的高低限。设置方法如下:首先确定汽温快速变化的判断条件,例如,当汽温已经超过560℃,同时在过去的20s内上升了很多,则认为汽温上升过快,则惯性快的时间常数取20,汽温的高限选择560。20s内汽温上升的速率与需要减小的再热汽温设定值对应起来,比如上升3℃以内,设定值不用变化;上升3℃~6℃,设定值减小3℃;上升6℃~10℃,设定值减小6℃;上升10℃以上,设定值减小10℃。相应的折线函数就需要设置5个分段点,参数为(0,0)(3,0)(6,-3)(10,-6)(50,-10)。同理,为了防止再热汽温偏低,相反的方向也按照同样的思路去设计初始参数。
状态变量补偿逻辑中需要设置的初始参数是惯性块的时间常数T、比例系数K,K1,K2,K3,K4,K5,K6和反馈系数f1,f2,f3,f4,f5,f6。时间常数和比例系数需要对烟气挡板到再热汽温的传递函数进行辨识来获得,具体可以通过包括但不限于分析历史数据采用最小二乘法等方法得到时间常数和比例系数。反馈系数则取决于缩放系数ζ,这是一个介于0和1之间的常数。从改善被控对象动态特性的角度看,ζ取值越小,等效被控对象惯性时间就越小,有利于控制。但ζ取值过小,会导致反馈系数变得很大,当系统存在不可测扰动和噪声干扰时,会导致控制指令的振荡,损坏执行机构,所以要兼顾这两点选取一个合适的值,根据现有的经验,可令ζ=0.47。
3.在线调试
将图3、4、5中的逻辑写入DCS并设计好初始参数后,可以进行逻辑下装并投入运行。投入后,需要对运行的效果进行观察,并在线调试各模块的参数,直到控制效果达到最佳。
本发明实施例具有如下技术效果:
1.本发明的技术方案是在现有的火电机组DCS逻辑上进行改造,不需要添加额外的设备,改造简便易行,实施周期短,成本低。
2.本发明的技术方案增加了再热汽温设定值优化逻辑,可以让再热汽温的设定值随着再热汽温的实施变化自动进行调整,避免了运行人员的手动干预。特别是在机组变负荷期间,由于煤量的波动导致再热汽温会剧烈变化,运行人员需要频繁修改设定值,而该逻辑自动的实现了这一点,减小了工作量。
3.本发明的技术方案增加了状态变量补偿逻辑。通过增加状态变量,对被控对象的大惯性特性进行补偿。补偿后,等效对象的惯性时间缩短,动态特性变好,有利于PID控制的效果提高,PID控制器的参数整定也会变得容易,再热汽温控制的准确性和快速性得到提高,机组的经济性因此变好。
应该明白,公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好,应该理解,过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素,并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中,各种特征一起组合在单个的实施方案中,以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图,即,所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反,如所附的权利要求书所反映的那样,本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此,所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中,其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明,上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说;这些实施例的各种修改方式都是显而易见的,并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此,本公开并不限于本文给出的实施例,而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然,为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的,但是本领域普通技术人员应该认识到,各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此,本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外,就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”,该词的涵盖方式类似于术语“包括”,就如同“包括:”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外,使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block),单元,和步骤可以通过电子硬件、电脑软件,或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability),上述的各种说明性部件(illustrative components),单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用,可以使用各种方法实现所述的功能,但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块,或单元都可以通过通用处理器,数字信号处理器,专用集成电路(ASIC),现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置,离散门或晶体管逻辑,离散硬件部件,或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器,可选地,该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现,例如数字信号处理器和微处理器,多个微处理器,一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核,或任何其它类似的配置来实现。
本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地,存储媒介可以与处理器连接,以使得处理器可以从存储媒介中读取信息,并可以向存储媒介存写信息。可选地,存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中,ASIC可以设置于用户终端中。可选地,处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
在一个或多个示例性的设计中,本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现,这些功能可以存储与电脑可读的媒介上,或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如,这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置,或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外,任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介,例如,如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘,磁盘通常以磁性复制数据,而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种超临界机组再热器烟气挡板控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
根据再热汽温、再热汽温的变化速度和指定温度变化范围设置再热汽温设定值;
由指定控制逻辑根据所述再热汽温设定值和所述再热汽温生成第一再热汽温控制量;
根据所述第一再热汽温控制量控制烟气挡板的开度;
其中,所述根据再热汽温、再热汽温的变化速度和指定温度变化范围设置再热汽温设定值,包括:
如果所述再热汽温大于等于所述指定温度变化范围的下限值并且所述再热汽温小于等于所述指定温度变化范围的上限值,则使用预设再热汽温默认设定值更新所述再热汽温设定值;
如果所述再热汽温大于所述指定温度变化范围的上限值,并且在所述再热汽温上升时,则根据所述再热汽温的上升速率更新所述再热汽温设定值;
如果所述再热汽温小于所述指定温度变化范围的下限值,并且在所述再热汽温下降时,则根据所述再热汽温的下降速率更新所述再热汽温设定值。
2.如权利要求1所述的超临界机组再热器烟气挡板控制方法,其特征在于,
所述根据所述再热汽温的上升速率更新所述再热汽温设定值,包括:
查询预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系得到上升动态偏置值,并使用所述预设再热汽温默认设定值与所述上升动态偏置值的叠加值更新所述再热汽温设定值;
所述根据所述再热汽温的下降速率更新所述再热汽温设定值,包括:
查询预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系得到下降动态偏置值,并使用所述预设再热汽温默认设定值与所述下降动态偏置值的叠加值更新所述再热汽温设定值。
3.如权利要求2所述的超临界机组再热器烟气挡板控制方法,其特征在于,所述预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系,包括:
至少一个再热汽温上升速率范围、以及与各再热汽温上升速率范围各自对应的上升动态偏置值;
所述查询预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系得到上升动态偏置值,具体包括:
根据所述再热汽温上升速率查询所述预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系确定所述再热汽温上升速率所在的再热汽温上升速率范围;并且,根据所述再热汽温上升速率所在的再热汽温上升速率范围查询所述预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系确定所述上升动态偏置值;
所述预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系,包括:至少一个再热汽温下降速率范围、以及与各再热汽温下降速率范围各自对应的下降动态偏置值;
所述查询预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系得到下降动态偏置值,具体包括:
根据所述再热汽温下降速率查询所述预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系确定所述再热汽温下降速率所在的再热汽温下降速率范围;并且,根据所述再热汽温下降速率所在的再热汽温下降速率范围查询所述预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系确定所述下降动态偏置值。
4.如权利要求3所述的超临界机组再热器烟气挡板控制方法,其特征在于,还包括:
根据超临界机组再热器烟气挡板控制的历史运行数据划分出至少一个再热汽温上升速率范围,并为各再热汽温上升速率范围设置各自对应的上升动态偏置值,将所述至少一个再热汽温上升速率范围及各自对应的上升动态偏置值构成预置的再热汽温上升速率与设定偏置值对应关系;
根据超临界机组再热器烟气挡板控制的历史运行数据划分出至少一个再热汽温下降速率范围,并为各再热汽温下降速率范围设置各自对应的下降动态偏置值,将至少一个再热汽温下降速率范围及各自对应的下降动态偏置值构成预置的再热汽温下降速率与设定偏置值对应关系。
5.如权利要求1所述的超临界机组再热器烟气挡板控制方法,其特征在于,所述由指定控制逻辑根据所述再热汽温设定值和所述再热汽温生成第一再热汽温控制量,具体为:
由PID控制逻辑根据所述再热汽温设定值和所述再热汽温生成第一再热汽温控制量。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1509743A (en) * | 1974-04-30 | 1978-05-04 | Babcock & Wilcox Co | Power producing units |
JP2004353994A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Babcock Hitachi Kk | 再熱蒸気温度制御装置と制御方法 |
CN101338892A (zh) * | 2008-06-25 | 2009-01-07 | 中国电力科学研究院 | 一种火电机组再热汽温控制方法 |
CN101963344A (zh) * | 2010-09-13 | 2011-02-02 | 东南大学 | 基于过程特性补偿的再热汽温控制方法 |
CN204302776U (zh) * | 2014-11-21 | 2015-04-29 | 大唐淮南洛河发电厂 | 一种火电机组过热汽温先进控制优化装置 |
CN106382615A (zh) * | 2016-08-25 | 2017-02-08 | 西安西热控制技术有限公司 | 超超临界机组多次再热汽温控制策略验证系统及方法 |
CN106642069A (zh) * | 2016-10-08 | 2017-05-10 | 西安西热控制技术有限公司 | 超超临界二次再热发电机组再热汽温复合控制策略 |
CN111736637A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-10-02 | 山东中实易通集团有限公司 | 基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制系统及方法 |
CN112648606A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-04-13 | 北京国电智深控制技术有限公司 | 二次再热超超临界锅炉汽温协同控制系统 |
-
2021
- 2021-10-22 CN CN202111235060.8A patent/CN114063437B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1509743A (en) * | 1974-04-30 | 1978-05-04 | Babcock & Wilcox Co | Power producing units |
JP2004353994A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Babcock Hitachi Kk | 再熱蒸気温度制御装置と制御方法 |
CN101338892A (zh) * | 2008-06-25 | 2009-01-07 | 中国电力科学研究院 | 一种火电机组再热汽温控制方法 |
CN101963344A (zh) * | 2010-09-13 | 2011-02-02 | 东南大学 | 基于过程特性补偿的再热汽温控制方法 |
CN204302776U (zh) * | 2014-11-21 | 2015-04-29 | 大唐淮南洛河发电厂 | 一种火电机组过热汽温先进控制优化装置 |
CN106382615A (zh) * | 2016-08-25 | 2017-02-08 | 西安西热控制技术有限公司 | 超超临界机组多次再热汽温控制策略验证系统及方法 |
CN106642069A (zh) * | 2016-10-08 | 2017-05-10 | 西安西热控制技术有限公司 | 超超临界二次再热发电机组再热汽温复合控制策略 |
CN111736637A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-10-02 | 山东中实易通集团有限公司 | 基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制系统及方法 |
CN112648606A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-04-13 | 北京国电智深控制技术有限公司 | 二次再热超超临界锅炉汽温协同控制系统 |
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