CN115202192A - 一种母管制机组母管压力协调控制方法 - Google Patents

一种母管制机组母管压力协调控制方法 Download PDF

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肖新宇
陶谦
殳建军
于国强
管诗骈
陈华桂
何鹏飞
张岚清
方李焰
金亚伟
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Abstract

本发明公开了一种母管制机组母管压力协调控制方法，包括母管压力控制器根据母管压力设定值、母管压力反馈值和热用户蒸汽流量前馈得到能量需求，并将其输出至能量平衡分配模块；能量平衡分配模块根据母管压力控制器的输出和所有锅炉的能量指令或反馈信号进行平衡运算得到调压锅炉能量指令；调压锅炉的能量控制器根据能量平衡分配模块下发的能量指令，以本台锅炉的过热蒸汽流量与汽包压力微分信号之和作为反馈信号，得到煤量指令，并将其分配给各台给煤机；对于非调压锅炉，采用定热负荷控制方式。本发明可有效克服非调压炉在母管压力调节中所起到的副作用，实现母管压力的稳定调节。

Description

一种母管制机组母管压力协调控制方法
技术领域
本发明属于热力发电母管压力控制技术领域，具体涉及一种母管制机组母管压力协调控制方法。
背景技术
对于母管制机组，母管压力的控制不仅是机组的难点，也是机组控制的重点。母管压力的变化反映能量需求与供给的平衡关系：能量需求大于能量供给，则母管压力下降；能量需求小于能量供给，则母管压力上升。母管制机组的主汽压力较之单元机组具有更大的延迟特性，且并列运行的各锅炉之间也具有极强的耦合性。
目前，针对母管压力协调控制现有的控制策略可以分为调压炉和非调压炉的组合或者全炉协调控制。不同的控制策略在控制方法上都类似，即以母管压力为主调，能量平衡为副调的串级控制方法，其副调的输出为能量需求信号，该信号再经过分配器分配给各个调压炉作为锅炉主控指令。该控制方法可解决调压炉间的耦合作用，避免调压炉“抢出力”的情况，且运行方式灵活，可以满足较多的控制需求。但是该方法也存在不足，即无法解决调压炉与非调压炉之间的耦合作用。在该控制系统中，非调压炉是以锅炉出口蒸汽流量为控制对象，目的是保持恒定的锅炉负荷。然而锅炉出口蒸汽流量会跟随母管压力的变化而波动，该影响不利于母管压力调节。以能量需求上升为例，系统能量供给不足，母管压力出现下降，调压锅炉增加出力，以弥补能量空缺。但对于非调压锅炉，由于母管压力下降，蒸汽流量会出现短暂上升，此时非调压锅炉会减少出力，使能量供给进一步下降，母管压力也下降，不利于母管压力的正常调节。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种母管制机组母管压力协调控制方法，有效克服非调压炉在母管压力调节中所起到的副作用，实现母管压力的稳定调节，解决现有母管制机组母管压力协调中无法解决调压炉与非调压炉之间耦合作用的问题。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种母管制机组母管压力协调控制方法，包括：
步骤S1：母管压力控制器根据母管压力设定值、母管压力反馈值和热用户蒸汽流量前馈得到能量需求，并将其输出至能量平衡分配模块；
步骤S2：能量平衡分配模块根据母管压力控制器的输出和所有锅炉的能量指令或反馈信号进行平衡运算得到调压锅炉能量指令；
步骤S3：调压锅炉的能量控制器根据能量平衡分配模块下发的能量指令，以本台锅炉的过热蒸汽流量与汽包压力微分信号之和作为反馈信号，得到煤量指令，并将其分配给各台给煤机；
步骤S4：对于非调压锅炉，采用定热负荷控制方式，即以锅炉过热蒸汽流量与蒸汽焓值的乘积作为被调量，仅为克服锅炉本身内扰，不响应母管压力波动，保持自身热负荷恒定。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的锅炉分为调压状态和非调压状态；
当锅炉处于非调压状态时，热负荷控制器参与运算，能量控制器处于跟踪状态，并将其能量反馈信号反送至步骤S2中的能量平衡分配模块；
当锅炉处于调压状态时，能量控制器参与运算，热负荷控制器处于跟踪状态，因此调压和非调压状态可无扰切换。
上述的步骤S1所述能量需求信号计算公式如下：
Figure BDA0003776915810000021
式中：ESP(t)为能量需求，Psp(t)为母管压力设定值，PPV(t)为母管压力反馈值，F(t)为热用户蒸汽流量前馈，Kp为比例增益，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，t表示时刻。
上述的步骤S2所述能量平衡分配模块采用纯积分环节，采集调压锅炉收到的能量指令信号，用以平衡分配各台调压锅炉的指令；同时采集非调压锅炉的能量反馈信号，响应非调压锅炉的能量变化，实现系统能量平衡。
上述的步骤S3所述给煤指令计算公式如下：
Figure BDA0003776915810000022
式中：M(t)为给煤指令，E‘SP(t)为能量平衡分配模块下发的能量指令，F’(t)为锅炉过热蒸汽流量，P0(t)为汽包压力，Kp为比例增益，Ti为积分时间常数，t表示时刻。
上述的步骤S4采用定热负荷控制方式的给煤指令具体公式如下：
Figure BDA0003776915810000031
QPV(t)＝H(P，T)×F′(t)
式中：M(t)为给煤指令，QSP(t)为锅炉热负荷设定值，QPV(t)为锅炉热负荷反馈值，H(P，T)为过热蒸汽焓值，P为过热蒸汽压力，T为过热蒸汽温度，F’(t)为过热蒸汽流量，Kp为比例增益，Ti为积分时间常数，t表示时刻。
本发明具有以下有益效果：
本发明中非调压锅炉以控制锅炉热负荷稳定为目标，当母管压力变化时，虽然过热蒸汽流量会发生变化，但是过热蒸汽焓值也会变动，这两种作用相互抵消，从而有效克服非调压炉在母管压力调节中所起到的副作用，解决调压炉与非调压炉之间的耦合作用，实现母管压力的稳定调节，并通过能量平衡模块实现调压锅炉与非调压锅炉之间的无扰切换。
附图说明
图1为本发明控制方法原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
参见图1，本发明一种母管制机组母管压力协调控制方法，包括：
步骤S1：母管压力控制器根据母管压力设定值、母管压力反馈值和热用户蒸汽流量前馈得到能量需求，并将其输出至能量平衡分配模块；
实施例中，所述锅炉分为调压状态和非调压状态；
当锅炉处于非调压状态时，热负荷控制器参与运算，能量控制器处于跟踪状态，并将其能量反馈信号反送至步骤S2中的能量平衡分配模块。
当锅炉处于调压状态时，能量控制器参与运算，热负荷控制器处于跟踪状态，因此调压和非调压模式可以实现无扰切换。
实施例中，母管压力控制器使用比例、积分和微分作用，输出的压力修正叠加热用户蒸汽流量前馈，输出能量需求信号，相应公式如下：
Figure BDA0003776915810000041
式中：ESP(t)为能量需求，Psp(t)为母管压力设定值，PPV(t)为母管压力反馈值，F(t)为热用户蒸汽流量前馈，Kp为比例增益，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，t表示时刻。
步骤S2：能量平衡分配模块根据母管压力控制器的输出和所有锅炉的能量指令或反馈信号进行平衡运算得到调压锅炉能量指令；
实施例中，所述能量平衡分配模块采用纯积分环节，采集调压锅炉收到的能量指令信号，用以平衡分配各台调压锅炉的指令；同时采集非调压锅炉的能量反馈信号，响应非调压锅炉的能量变化，实现系统能量平衡。
步骤S3：调压锅炉的能量控制器根据能量平衡分配模块下发的能量指令，以本台锅炉的过热蒸汽流量与汽包压力微分信号之和作为反馈信号，得到煤量指令，并将其分配给各台给煤机；
实施例中，调压锅炉的能量控制器采用比例、积分作用，其反馈信号为本台锅炉的过热蒸汽流量与汽包压力微分信号之和，过热蒸汽流量表征锅炉现有能量，汽包压力微分信号表征锅炉蓄热量(即：预期能量)，输出为给煤指令，相应公式如下：
Figure BDA0003776915810000042
式中：M(t)为给煤指令，E‘SP(t)为能量平衡分配模块下发的能量指令，F’(t)为锅炉过热蒸汽流量，P0(t)为汽包压力，Kp为比例增益，Ti为积分时间常数，t表示时刻。
步骤S4：对于非调压锅炉，采用定热负荷控制方式，即以锅炉过热蒸汽流量与蒸汽焓值的乘积作为被调量，仅为克服锅炉本身内扰，不响应母管压力波动，保持自身热负荷恒定。
实施例中，非调压锅炉的热负荷控制器同样采用比例、积分作用，以锅炉过热蒸汽流量与过热蒸汽焓值的乘积作为被调量，过热蒸汽的焓值根据过热蒸汽的压力和温度得出。给煤指令具体公式如下：
Figure BDA0003776915810000051
QPV(t)＝H(P，T)×F′(t)
式中：M(t)为给煤指令，QSP(t)为锅炉热负荷设定值，QPV(t)为锅炉热负荷反馈值，H(P，T)为过热蒸汽焓值，P为过热蒸汽压力，T为过热蒸汽温度，F’(t)为过热蒸汽流量，Kp为比例增益，Ti为积分时间常数，t表示时刻。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种母管制机组母管压力协调控制方法，其特征在于，包括：
步骤S1：母管压力控制器根据母管压力设定值、母管压力反馈值和热用户蒸汽流量前馈得到能量需求，并将其输出至能量平衡分配模块；
步骤S2：能量平衡分配模块根据母管压力控制器的输出和所有锅炉的能量指令或反馈信号进行平衡运算得到调压锅炉能量指令；
步骤S3：调压锅炉的能量控制器根据能量平衡分配模块下发的能量指令，以本台锅炉的过热蒸汽流量与汽包压力微分信号之和作为反馈信号，得到煤量指令，并将其分配给各台给煤机；
步骤S4：对于非调压锅炉，采用定热负荷控制方式，即以锅炉过热蒸汽流量与蒸汽焓值的乘积作为被调量，仅为克服锅炉本身内扰，不响应母管压力波动，保持自身热负荷恒定。
2.根据权利要求1所述的一种母管制机组母管压力协调控制方法，其特征在于，所述锅炉分为调压状态和非调压状态；
当锅炉处于非调压状态时，热负荷控制器参与运算，能量控制器处于跟踪状态，并将其能量反馈信号反送至步骤S2中的能量平衡分配模块；
当锅炉处于调压状态时，能量控制器参与运算，热负荷控制器处于跟踪状态，因此调压和非调压状态可无扰切换。
3.根据权利要求1所述的一种母管制机组母管压力协调控制方法，其特征在于，步骤S1所述能量需求信号计算公式如下：
Figure FDA0003776915800000011
式中：ESP(t)为能量需求，Psp(t)为母管压力设定值，PPV(t)为母管压力反馈值，F(t)为热用户蒸汽流量前馈，Kp为比例增益，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，t表示时刻。
4.根据权利要求1所述的一种母管制机组母管压力协调控制方法，其特征在于，步骤S2所述能量平衡分配模块采用纯积分环节，采集调压锅炉收到的能量指令信号，用以平衡分配各台调压锅炉的指令；同时采集非调压锅炉的能量反馈信号，响应非调压锅炉的能量变化，实现系统能量平衡。
5.根据权利要求1所述的一种母管制机组母管压力协调控制方法，其特征在于，步骤S3所述给煤指令计算公式如下：
Figure FDA0003776915800000021
式中：M(t)为给煤指令，E‘SP(t)为能量平衡分配模块下发的能量指令，F’(t)为锅炉过热蒸汽流量，P0(t)为汽包压力，Kp为比例增益，Ti为积分时间常数，t表示时刻。
6.根据权利要求1所述的一种母管制机组母管压力协调控制方法，其特征在于，所述步骤S4采用定热负荷控制方式的给煤指令具体公式如下：
Figure FDA0003776915800000022
QPV(f)＝H(P，T)×F’(t)
式中：M(t)为给煤指令，QSP(t)为锅炉热负荷设定值，QPV(t)为锅炉热负荷反馈值，H(P，T)为过热蒸汽焓值，P为过热蒸汽压力，T为过热蒸汽温度，F’(t)为过热蒸汽流量，Kp为比例增益，Ti为积分时间常数，t表示时刻。
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