CN115263468A - 一种宽负荷热电机组供热系统控制方法 - Google Patents

一种宽负荷热电机组供热系统控制方法 Download PDF

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李江华
罗立武
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Abstract

本发明公开了一种宽负荷热电机组供热系统控制方法，利用三个独立控制模块采用串级PID控制原理对分别对工业供汽、热网供热及高压旁路供热系统进行控制调节，使得热电机组在宽负荷运行条件下对工业供汽、热网供热汽源做出快速选择及控制调节，能够实现热电机组在宽负荷条件下再热冷段和再热热段工业供汽汽源、热网供热汽源的灵活切换，实现高压旁路供热、再热热段工业供汽及低压旁路热网供热的联合运行控制，提高热电机组宽负荷供热系统的调节范围，提高供热系统调节的稳定性和安全性。

Description

一种宽负荷热电机组供热系统控制方法
技术领域
本发明属于热电厂工业供汽及热网供汽领域，涉及一种宽负荷热电机组供热系统控制方法。
背景技术
对于具有稳定的用汽企业客户及承担区域热网供热任务的电厂，为了满足现有用汽企业的用汽及区域热网供热需求，保证供汽品质及热网供热质量，提高市场竞争力。
随着国家对煤电机组提出了灵活性要求，要求机组在宽负荷运行条件下都为用汽企业及区域供热热网提供稳定、可靠并满足用户需求的蒸汽。
在宽负荷条件下提供工业供汽及热网供热蒸汽的技术路线有很多，其中对汽轮机影响较小的技术路线是：高压旁路、再热热段与低压旁路联合供热技术。即机组高负荷运行时从再热冷段抽气用于工业供汽，从中压缸排汽抽气用于热网供热用汽；机组低负荷运行时采用从主蒸汽高压旁路取部分蒸汽进入再热冷段管道，经过锅炉再热器后进入再热热段管道，从再热热段抽取蒸汽经减温减压用于工业供汽，从再热热段低压旁路阀后抽取蒸汽用于热网供汽。
在机组宽负荷工况下，当机组处于低负荷运行状态时，用于工业供汽的低温再热蒸汽参数不断变化，蒸汽压力、流量难以满足工业用汽参数要求。此时需要匹配锅炉主给水泵、再热热端工业供汽、再热冷段工业供汽、高压旁路、高压旁路减温水、工业供汽减温水之间的流量，流量不匹配可能造成系统超压、锅炉过热器或再热器超温等问题。机组在宽负荷工况运行调节时，宽负荷工业供汽及热网供汽系统的自动控制存在一定困难，尤其是在深度调峰工况。
对于没有负荷要求，汽轮机需要停机，但是工业供汽及热网供汽需要持续运行的热电机组，也就是机组处于停机不停炉运行工况，低温再热蒸汽无法继续提供工业供汽，中压缸也无法再提供热网供热蒸汽。此时需要匹配锅炉主给水泵、工业供汽、高压旁路阀、高压旁路减温水、工业供汽减温水、低压旁路减温水、低压旁路热网供汽管道之间的流量，实现利用高压旁路、再热热段与低压旁路联合供热。流量不匹配可能造成系统超压、锅炉过热器或再热器超温等问题。
综上所述，采用宽负荷工业供汽及热网供汽系统的热电机组，对锅炉主给水泵、工业供汽、高压旁路阀、高压旁路减温水、工业供汽减温水、低压旁路减温水、低压旁路热网供汽管道流量的准确调节，直接影响系统的安全性及稳定性，因此提供热电机组宽负荷供热系统控制方法将对此产生积极作用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种宽负荷热电机组供热系统控制方法，该方法能够实现热电厂宽负荷运行工况下工业供汽及热网供汽的稳定控制，提高供汽系统运行稳定性及安全性。
为达到上述目的，本发明所述的宽负荷热电机组供热系统控制方法包括以下步骤：
10)获取热再热冷段管道压力实测值P2、温度实测值T2与工业供汽母管所需压力P2sp及其所需温度T2sp，当P2≥P2sp且T2≥T2sp时，则关闭再热热段工业供汽模块，打开再热冷段管道电动阀，转至步骤11)；否则，则转至步骤12)；
11)系统进入再热冷段工业供汽模式，调节再热冷段工业供汽减温水调节阀及再热冷段工业供汽压力调节阀的开度，使再热冷段工业供汽满足工业供汽母管设定温度及压力要求，然后转至步骤20)；
12)打开再热热段工业供汽模块，关闭再热冷段管道电动阀，系统进入再热热段工业供汽模式，计算再热热段工业供汽减温水流量Dw3j及高压旁路阀工业供汽流量D13j，根据再热热段工业供汽减温水流量Dw3j及高压旁路阀工业供汽流量D13j调节再热热段工业供汽减温水调节阀及再热热段工业供汽压力调节阀的开度，使再热热段工业供汽满足工业供汽母管设定温度及压力要求，然后转至步骤20)；
20)获取中压缸排气管道压力实测值P5、温度实测值T5与热网供热母管所需压力P5sp及其所需温度T5sp，当P5≥P5sp且T5≥T5sp时，则关闭低压旁路热网供热模块，打开中压缸排气管道电动阀，再转至步骤21)；否则，则转至步骤22)；
21)系统进入中压缸排气热网供热模式，调节中压缸热网供热压力调节阀，使中压缸热网供热蒸汽压力满足热网供热母管的要求，然后转至步骤30)；
22)打开低压旁路热网供热模块，关闭中压缸排气管道电动阀，系统进入低压旁路热网供汽模式，计算低压旁路减温水流量Dw4j及高压旁路热网供汽流量D14j，根据低压旁路减温水流量Dw4j及高压旁路热网供汽流量D14j调节低压旁路热网供热减温水调节阀及低压旁路热网供热压力调节阀，使低压旁路热网供热满足热网供热母管设定温度及压力要求，然后转至步骤30)；
30)计算高压旁路热网供汽流量D1j以及高压旁路减温水流量Dw1j，当D1j等于零，则关闭高压旁路联合供热模块，否则，则打开高压旁路联合供热模块，以调节高压旁路流量及高压旁路减温水的流量。
步骤11)的具体操作为：
111)将工业供汽母管压力设定值P2sp与工业供汽母管压力实测值P2的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果；
112)将工业供汽母管压力设定值P2sp与步骤111)得到的PID运算的输出结果进行求和，再将求和结果作为工业供汽母管压力的加权值P2sp′；
113)将工业供汽母管压力的加权值P2sp′与再热冷段管道压力实测值PC的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为再热冷段工业供汽压力调节阀开度指令，然后根据再热冷段工业供汽压力调节阀开度指令控制再热冷段工业供汽压力调节阀的开度，完成对工业供汽母管压力的调节；
114)将工业供汽母管温度设定值T2sp与工业供汽母管温度实测值T2的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果；
115)将工业供汽母管温度设定T2sp与步骤114)得到的PID运算的输出进行求和，并将求和结果作为工业供汽母管温度的加权值T2sp′；
116)根据工业供汽母管压力实测值P2及工业供汽母管温度的加权值T2sp′计算工业供汽母管蒸汽焓值计算值h2j，根据再热冷段工业供汽减温水压力实测值Pw2及温度实测值Tw2计算再热热段工业供汽减温水焓值计算值hw2j，根据再热冷段管道压力实测值PC及温度实测值TC计算再热冷段蒸汽焓值计算值hcj；
117)根据工业供汽母管流量实测值D2、工业供汽母管蒸汽焓值计算值h2j、再热冷段蒸汽焓值计算值hcj及再热冷段工业供汽焓值减温水计算值hw2j计算再热冷段工业供汽减温水流量计算值Dw2j，其中，
Figure BDA0003773866440000051
118)将再热冷段工业供汽减温水流量计算值Dw2j与再热冷段工业供汽减温水流量实测值Dw2的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为再热冷段工业供汽减温水流量调节阀开度指令，然后根据再热冷段工业供汽减温水流量调节阀开度指令控制再热冷段工业供汽减温水流量调节阀的开度，完成对再热冷段工业供汽减温水流量的调节。
步骤12)的具体操作为：
121)将工业供汽母管压力设定值P2sp与再热热段管道压力实测值Pb的偏差作进行PID运算，得PID运算的输出结果；
122)将工业供汽母管压力设定值P2sp与步骤121)得到的PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为工业供汽母管压力的加权值P2sp′；
123)将工业供汽母管压力的加权值P2sp′与再热热段管道压力实测值Pb的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为再热热段工业供汽压力调节阀开度指令，然后根据再热热段工业供汽压力调节阀开度指令控制再热热段工业供汽压力调节阀的开度，完成对再热热段工业供汽压力的调节；
124)将工业供汽母管温度设定值T2sp与再热热段工业供汽温度实测值T3的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果，将工业供汽母管温度设定T2sp与所述PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为再热热段工业供汽温度的加权值T3sp′；
125)根据再热热段工业供汽压力实测值P3及再热热段工业供汽温度的加权值T3sp′计算再热热段工业供汽焓值计算值h3j，根据再热冷段工业供汽减温水压力实测值Pw3及温度实测值Tw3计算再热热段工业供汽减温水焓值计算值hw3j，根据再热热段管道压力实测值Pb及温度实测值Tb计算再热热段蒸汽焓值计算值hbj；
126)根据再热热段工业供汽流量实测值D3、再热热段工业供汽焓值计算值h3j、再热热段蒸汽焓值计算值hcj及再热热段工业供汽焓值减温水计算值hw3j计算再热热段工业供汽减温水流量计算值Dw3j，其中，
Figure BDA0003773866440000061
127)将再热热段工业供汽减温水流量计算值Dw3j与再热热段工业供汽减温水流量实测值Dw3的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为再热热段工业供汽减温水流量调节阀开度指令，然后根据再热热段工业供汽减温水流量调节阀开度指令控制再热热段工业供汽减温水流量调节阀的开度，完成对再热热段工业供汽减温水流量的调节；
128)根据再热热段工业供汽流量实测值D3及再热热段工业供汽减温水流量实测值Dw3计算高压旁路阀工业供汽流量计算值D13j，其中，
D13j＝D3-Dw3。
步骤21)的具体操作为：
211)将热网供热母管压力设定值P5sp与中压缸排气管道压力实测值P5的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为中压缸热网供热压力调节阀开度指令，然后根据中压缸热网供热压力调节阀开度指令控制中压缸热网供热压力调节阀的开度，完成对中压缸排气热网供热系统压力的调节。
步骤22)的具体操作为：
221)将热网供热母管压力设定值P5sp与低压旁路热网供热管道压力实测值P4的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果；
222)将热网供热母管压力设定值P5sp与步骤221)得到的PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为低压旁路热网供热管道压力的加权值P4sp′；
223)将低压旁路热网供热管道压力的加权值P4sp′与再热热段管道压力实测值Pb的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为低压旁路热网供热压力调节阀开度指令，然后根据低压旁路热网供热压力调节阀开度指令控制低压旁路热网供热压力调节阀的开度，完成对低压旁路热网供热系统压力的调节；
224)将热网供热母管温度设定值T5sp与低压旁路热网供热管道温度实测值T4的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果，将热网供热母管温度设定值T5sp与所述PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为低压旁路热网供热管道温度的加权值T4sp′；
225)根据低压旁路热网供热压力实测值P4及低压旁路热网供热管道温度的加权值T4sp′计算低压旁路热网供热焓值计算值h4j，根据低压旁路热网供热减温水压力实测值Pw4及温度实测值Tw4计算低压旁路热网供热减温水焓值计算值hw4j，根据再热热段管道压力实测值Pb及温度实测值Tb计算再热热段蒸汽焓值计算值hbj；
226)根据低压旁路热网供热流量实测值D4、低压旁路热网供热焓值计算值h4j、再热热段蒸汽焓值计算值hbj及低压旁路热网供热减温水焓值计算值hw4j计算低压旁路热网供热减温水流量计算值Dw4j，其中，
Figure BDA0003773866440000081
227)将低压旁路热网供热减温水流量计算值Dw4j与低压旁路热网供热减温水流量实测值Dw4j的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为低压旁路热网供热减温水流量调节阀开度指令，然后根据低压旁路热网供热减温水流量调节阀开度指令控制低压旁路热网供热减温水流量调节阀的开度，完成对低压旁路热网供热减温水的调节；
228)根据低压旁路热网供热流量实测值D4及低压旁路热网供热减温水流量实测值Dw4计算高压旁路阀热网供热流量计算值D14j，其中，
D14j＝D4-Dw4。
步骤30)的具体操作为：
31)将步骤128)高压旁路工业供汽流量计算值D13j与步骤228)高压旁路热网供热流量计算值D14j进行求和，得高压旁路热网供汽流量D1j，其中，
D1j＝D13j+D14j；
32)将高压旁路流量实测值D1与步骤31)高压旁路流量计算值D1j的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为高压旁路流量调节阀开度指令，然后根据高压旁路流量调节阀开度指令控制高压旁路流量调节阀的开度，完成对高压旁路流量的调节；
33)将再热冷段管道温度实测值TC与高压旁路管道温度实测值T1的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果，将再热冷段管道温度实测值TC与所述PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为高压旁路管道温度的加权值T1sp′；
34)根据高压旁路管道压力实测值P1及高压旁路管道温度的加权值T1sp′计算高压旁路蒸汽焓值计算值h1j，根据高压旁路减温水压力实测值Pw1及温度实测值Tw1计算高压旁路减温水焓值计算值hw1j，根据主蒸汽管道压力实测值Pa及温度实测值Ta计算再热热段蒸汽焓值计算值haj；
35)根据高压旁路流量实测值D1、高压旁路蒸汽焓值计算值h1j、主蒸汽管道蒸汽焓值计算值haj及高压旁路减温水焓值计算值hw1j计算高压旁路减温水流量计算值Dw1j，其中，
Figure BDA0003773866440000091
36)将高压旁路减温水流量计算值Dw1j与高压旁路减温水流量实测值Dw1的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为高压旁路减温水流量调节阀开度指令，然后根据高压旁路减温水流量调节阀开度指令控制高压旁路减温水流量调节阀的开度，完成对高压旁路减温水的调节
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的宽负荷热电机组供热系统控制方法在具体操作时，利用三个独立控制模块采用串级PID控制原理对分别对工业供汽、热网供热及高压旁路供热系统进行控制调节，使得热电机组在宽负荷运行条件下可以对工业供汽、热网供热汽源做出快速选择及控制调节，提高热电机组宽负荷供热的调节范围，提高供热系统调节的稳定性和安全性。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的第1控制模块逻辑框架图；
图3为本发明的第2控制模块逻辑框架图；
图4为本发明的第3控制模块逻辑框架图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1及图2，本发明所述的宽负荷热电机组供热系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
10)获取热再热冷段管道压力实测值P2、温度实测值T2与工业供汽母管所需压力P2sp及其所需温度T2sp，当P2≥P2sp且T2≥T2sp时，则关闭再热热段工业供汽模块，打开再热冷段管道电动阀，转至步骤11)；否则，则转至步骤12)；
11)系统进入再热冷段工业供汽模式，调节再热冷段工业供汽减温水调节阀及再热冷段工业供汽压力调节阀的开度，使再热冷段工业供汽满足工业供汽母管设定温度及压力要求，然后转至步骤20)；
具体的，步骤11)的具体操作为：
111)将工业供汽母管压力设定值P2sp与工业供汽母管压力实测值P2的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果；
112)将工业供汽母管压力设定值P2sp与步骤111)得到的PID运算的输出结果进行求和，再将求和结果作为工业供汽母管压力的加权值P2sp′；
113)将工业供汽母管压力的加权值P2sp′与再热冷段管道压力实测值PC的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为再热冷段工业供汽压力调节阀开度指令，然后根据再热冷段工业供汽压力调节阀开度指令控制再热冷段工业供汽压力调节阀的开度，完成对工业供汽母管压力的调节；
114)将工业供汽母管温度设定值T2sp与工业供汽母管温度实测值T2的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果；
115)将工业供汽母管温度设定T2sp与步骤114)得到的PID运算的输出进行求和，并将求和结果作为工业供汽母管温度的加权值T2sp′；
116)根据工业供汽母管压力实测值P2及工业供汽母管温度的加权值T2sp′计算工业供汽母管蒸汽焓值计算值h2j，根据再热冷段工业供汽减温水压力实测值Pw2及温度实测值Tw2计算再热热段工业供汽减温水焓值计算值hw2j，根据再热冷段管道压力实测值PC及温度实测值TC计算再热冷段蒸汽焓值计算值hcj；
117)根据工业供汽母管流量实测值D2、工业供汽母管蒸汽焓值计算值h2j、再热冷段蒸汽焓值计算值hcj及再热冷段工业供汽焓值减温水计算值hw2j计算再热冷段工业供汽减温水流量计算值Dw2j，其中，
Figure BDA0003773866440000121
118)将再热冷段工业供汽减温水流量计算值Dw2j与再热冷段工业供汽减温水流量实测值Dw2的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为再热冷段工业供汽减温水流量调节阀开度指令，然后根据再热冷段工业供汽减温水流量调节阀开度指令控制再热冷段工业供汽减温水流量调节阀的开度，完成对再热冷段工业供汽减温水流量的调节。
12)打开再热热段工业供汽模块，关闭再热冷段管道电动阀，系统进入再热热段工业供汽模式，计算再热热段工业供汽减温水流量Dw3j及高压旁路阀工业供汽流量D13j，根据再热热段工业供汽减温水流量Dw3j及高压旁路阀工业供汽流量D13j调节再热热段工业供汽减温水调节阀及再热热段工业供汽压力调节阀的开度，使再热热段工业供汽满足工业供汽母管设定温度及压力要求，然后转至步骤20)；
具体的，步骤12)的具体操作为：
121)将工业供汽母管压力设定值P2sp与再热热段管道压力实测值Pb的偏差作进行PID运算，得PID运算的输出结果；
122)将工业供汽母管压力设定值P2sp与步骤121)得到的PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为工业供汽母管压力的加权值P2sp′；
123)将工业供汽母管压力的加权值P2sp′与再热热段管道压力实测值Pb的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为再热热段工业供汽压力调节阀开度指令，然后根据再热热段工业供汽压力调节阀开度指令控制再热热段工业供汽压力调节阀的开度，完成对再热热段工业供汽压力的调节；
124)将工业供汽母管温度设定值T2sp与再热热段工业供汽温度实测值T3的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果，将工业供汽母管温度设定T2sp与所述PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为再热热段工业供汽温度的加权值T3sp′；
125)根据再热热段工业供汽压力实测值P3及再热热段工业供汽温度的加权值T3sp′计算再热热段工业供汽焓值计算值h3j，根据再热冷段工业供汽减温水压力实测值Pw3及温度实测值Tw3计算再热热段工业供汽减温水焓值计算值hw3j，根据再热热段管道压力实测值Pb及温度实测值Tb计算再热热段蒸汽焓值计算值hbj；
126)根据再热热段工业供汽流量实测值D3、再热热段工业供汽焓值计算值h3j、再热热段蒸汽焓值计算值hcj及再热热段工业供汽焓值减温水计算值hw3j计算再热热段工业供汽减温水流量计算值Dw3j，其中，
Figure BDA0003773866440000141
127)将再热热段工业供汽减温水流量计算值Dw3j与再热热段工业供汽减温水流量实测值Dw3的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为再热热段工业供汽减温水流量调节阀开度指令，然后根据再热热段工业供汽减温水流量调节阀开度指令控制再热热段工业供汽减温水流量调节阀的开度，完成对再热热段工业供汽减温水流量的调节；
128)根据再热热段工业供汽流量实测值D3及再热热段工业供汽减温水流量实测值Dw3计算高压旁路阀工业供汽流量计算值D13j，其中，
D13j＝D3-Dw3。
20)获取中压缸排气管道压力实测值P5、温度实测值T5与热网供热母管所需压力P5sp及其所需温度T5sp，当P5≥P5sp且T5≥T5sp时，则关闭低压旁路热网供热模块，打开中压缸排气管道电动阀，再转至步骤21)；否则，则转至步骤22)；
21)系统进入中压缸排气热网供热模式，调节中压缸热网供热压力调节阀，使中压缸热网供热蒸汽压力满足热网供热母管的要求，然后转至步骤30)；
具体的，步骤21)的具体操作为：
211)将热网供热母管压力设定值P5sp与中压缸排气管道压力实测值P5的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为中压缸热网供热压力调节阀开度指令，然后根据中压缸热网供热压力调节阀开度指令控制中压缸热网供热压力调节阀的开度，完成对中压缸排气热网供热系统压力的调节。
22)打开低压旁路热网供热模块，关闭中压缸排气管道电动阀，系统进入低压旁路热网供汽模式，计算低压旁路减温水流量Dw4j及高压旁路热网供汽流量D14j，根据低压旁路减温水流量Dw4j及高压旁路热网供汽流量D14j调节低压旁路热网供热减温水调节阀及低压旁路热网供热压力调节阀，使低压旁路热网供热满足热网供热母管设定温度及压力要求，然后转至步骤30)；
具体的，步骤22)的具体操作为：
221)将热网供热母管压力设定值P5sp与低压旁路热网供热管道压力实测值P4的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果；
222)将热网供热母管压力设定值P5sp与步骤221)得到的PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为低压旁路热网供热管道压力的加权值P4sp′；
223)将低压旁路热网供热管道压力的加权值P4sp′与再热热段管道压力实测值Pb的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为低压旁路热网供热压力调节阀开度指令，然后根据低压旁路热网供热压力调节阀开度指令控制低压旁路热网供热压力调节阀的开度，完成对低压旁路热网供热系统压力的调节；
224)将热网供热母管温度设定值T5sp与低压旁路热网供热管道温度实测值T4的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果，将热网供热母管温度设定值T5sp与所述PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为低压旁路热网供热管道温度的加权值T4sp′；
225)根据低压旁路热网供热压力实测值P4及低压旁路热网供热管道温度的加权值T4sp′计算低压旁路热网供热焓值计算值h4j，根据低压旁路热网供热减温水压力实测值Pw4及温度实测值Tw4计算低压旁路热网供热减温水焓值计算值hw4j，根据再热热段管道压力实测值Pb及温度实测值Tb计算再热热段蒸汽焓值计算值hbj；
226)根据低压旁路热网供热流量实测值D4、低压旁路热网供热焓值计算值h4j、再热热段蒸汽焓值计算值hbj及低压旁路热网供热减温水焓值计算值hw4j计算低压旁路热网供热减温水流量计算值Dw4j，其中，
Figure BDA0003773866440000161
227)将低压旁路热网供热减温水流量计算值Dw4j与低压旁路热网供热减温水流量实测值Dw4j的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为低压旁路热网供热减温水流量调节阀开度指令，然后根据低压旁路热网供热减温水流量调节阀开度指令控制低压旁路热网供热减温水流量调节阀的开度，完成对低压旁路热网供热减温水的调节；
228)根据低压旁路热网供热流量实测值D4及低压旁路热网供热减温水流量实测值Dw4计算高压旁路阀热网供热流量计算值D14j，其中，
D14j＝D4-Dw4。
30)计算高压旁路热网供汽流量D1j以及高压旁路减温水流量Dw1j，当D1j等于零，则关闭高压旁路联合供热模块，否则，则打开高压旁路联合供热模块，以调节高压旁路流量及高压旁路减温水的流量。
具体的，步骤30)的具体操作为：
31)将步骤128)高压旁路工业供汽流量计算值D13j与步骤228)高压旁路热网供热流量计算值D14j进行求和，得高压旁路热网供汽流量D1j，其中，
D1j＝D13j+D14j；
32)将高压旁路流量实测值D1与步骤31)高压旁路流量计算值D1j的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为高压旁路流量调节阀开度指令，然后根据高压旁路流量调节阀开度指令控制高压旁路流量调节阀的开度，完成对高压旁路流量的调节；
33)将再热冷段管道温度实测值TC与高压旁路管道温度实测值T1的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果，将再热冷段管道温度实测值TC与所述PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为高压旁路管道温度的加权值T1sp′；
34)根据高压旁路管道压力实测值P1及高压旁路管道温度的加权值T1sp′计算高压旁路蒸汽焓值计算值h1j，根据高压旁路减温水压力实测值Pw1及温度实测值Tw1计算高压旁路减温水焓值计算值hw1j，根据主蒸汽管道压力实测值Pa及温度实测值Ta计算再热热段蒸汽焓值计算值haj；
35)根据高压旁路流量实测值D1、高压旁路蒸汽焓值计算值h1j、主蒸汽管道蒸汽焓值计算值haj及高压旁路减温水焓值计算值hw1j计算高压旁路减温水流量计算值Dw1j，其中，
Figure BDA0003773866440000171
36)将高压旁路减温水流量计算值Dw1j与高压旁路减温水流量实测值Dw1的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为高压旁路减温水流量调节阀开度指令，然后根据高压旁路减温水流量调节阀开度指令控制高压旁路减温水流量调节阀的开度，完成对高压旁路减温水的调节。
参考图2、图3及图4，本发明利用三个独立控制模块采用串级PID控制原理对分别对工业供汽、热网供热及高压旁路供热系统进行控制调节，使得热电机组在宽负荷运行条件下可以对工业供汽、热网供热汽源做出快速选择及控制调节，能够实现热电机组在宽负荷条件下再热冷段和再热热段工业供汽汽源、热网供热汽源的灵活切换，能够实现高压旁路供热、再热热段工业供汽及低压旁路热网供热的联合运行控制。提高了热电机组宽负荷供热系统的调节范围，提高供热系统调节的稳定性和安全性。
参考图2，对于工业供汽部分，本发明根据再热冷段管道压力、温度及工业供汽母管压力、温度设定值自动选择在再热冷段工业供汽及再热热段工业供汽模式之间切换，再热冷段工业供汽的压力和温度控制分别采用了两级PID运算，以减少系统控制滞后带来的不利影响，对控制目标的偏差进行快速的响应。在再热冷段管道压力或温度不满足工业供汽需要时自动切换到再热热段工业供汽模式。再热热段工业供汽的压力和温度控制分别采用两级PID运算，以减少系统控制滞后带来的不利影响，对控制目标的偏差进行快速的响应，同时，通过再热热段工业供汽流量及再热热段工业供汽减温水流量计算高压旁路对应的高压旁路工业供汽流量，并将高压旁路工业供汽流量反馈到高压旁路供热模块，实现高压旁路与再热热段工业供汽的联动控制。
参考图3，对于热网供热部分，本发明根据中压缸管道压力、温度及热网供热母管压力、温度设定值自动选择在中压缸热网供热及低压旁路热网供热模式之间切换。在中压缸压力或温度不满足热网供热需要时自动切换到低压旁路热网供热模式。低压旁路热网供热的压力和温度控制分别采用两级PID运算，以减少系统控制滞后带来的不利影响，对控制目标的偏差进行快速的响应。同时，通过低压旁路热网供热流量及低压旁路热网减温水流量计算高压旁路对应的高压旁路热网供热流量，并将高压旁路热网供热流量反馈到高压旁路供热模块，实现高压旁路与低压旁路供热的联动控制。
参考图4，本发明根据再热热段工业供汽控制模块反馈的高压旁路工业供汽流量及低压旁路热网供热控制模块反馈的高压旁路热网供热流量求和计算高压旁路供热流量，利用高压旁路供热流量实测值与高压旁路计算值的PID运算实现高压旁路流量的准确控制，使得热电机组在宽负荷条件下实现高压旁路、再热热段、低压旁路联合供热流量的匹配，保证去汽轮机高压缸及低压缸蒸汽流量的匹配，不受系统供热抽气的影响，确保宽负荷供热系统调节时汽轮机运行安全。
需要说明的是，本发明在热电机组没有电负荷要求时，即汽轮机需要停机时，此时采用“高压旁路供热+再热热段工业供汽+低压旁路热网供热”运行模式时，使得主蒸汽管道流量等于高压旁路管道流量减去高压旁路减温水流量，上述控制系统同样能实现此运行模式下工业供汽、热网供热的稳定、快速调节。

Claims (6)

1.一种宽负荷热电机组供热系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
10)获取热再热冷段管道压力实测值P2、温度实测值T2与工业供汽母管所需压力P2sp及其所需温度T2sp，当P2≥P2sp且T2≥T2sp时，则关闭再热热段工业供汽模块，打开再热冷段管道电动阀，转至步骤11)；否则，则转至步骤12)；
11)系统进入再热冷段工业供汽模式，调节再热冷段工业供汽减温水调节阀及再热冷段工业供汽压力调节阀的开度，使再热冷段工业供汽满足工业供汽母管设定温度及压力要求，然后转至步骤20)；
12)打开再热热段工业供汽模块，关闭再热冷段管道电动阀，系统进入再热热段工业供汽模式，计算再热热段工业供汽减温水流量Dw3j及高压旁路阀工业供汽流量D13j，根据再热热段工业供汽减温水流量Dw3j及高压旁路阀工业供汽流量D13j调节再热热段工业供汽减温水调节阀及再热热段工业供汽压力调节阀的开度，使再热热段工业供汽满足工业供汽母管设定温度及压力要求，然后转至步骤20)；
20)获取中压缸排气管道压力实测值P5、温度实测值T5与热网供热母管所需压力P5sp及其所需温度T5sp，当P5≥P5sp且T5≥T5sp时，则关闭低压旁路热网供热模块，打开中压缸排气管道电动阀，再转至步骤21)；否则，则转至步骤22)；
21)系统进入中压缸排气热网供热模式，调节中压缸热网供热压力调节阀，使中压缸热网供热蒸汽压力满足热网供热母管的要求，然后转至步骤30)；
22)打开低压旁路热网供热模块，关闭中压缸排气管道电动阀，系统进入低压旁路热网供汽模式，计算低压旁路减温水流量Dw4j及高压旁路热网供汽流量D14j，根据低压旁路减温水流量Dw4j及高压旁路热网供汽流量D14j调节低压旁路热网供热减温水调节阀及低压旁路热网供热压力调节阀，使低压旁路热网供热满足热网供热母管设定温度及压力要求，然后转至步骤30)；
30)计算高压旁路热网供汽流量D1j以及高压旁路减温水流量Dw1j，当D1j等于零，则关闭高压旁路联合供热模块，否则，则打开高压旁路联合供热模块，以调节高压旁路流量及高压旁路减温水的流量。
2.根据权利要求1所述的宽负荷热电机组供热系统控制方法，其特征在于，步骤11)的具体操作为：
111)将工业供汽母管压力设定值P2sp与工业供汽母管压力实测值P2的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果；
112)将工业供汽母管压力设定值P2sp与步骤111)得到的PID运算的输出结果进行求和，再将求和结果作为工业供汽母管压力的加权值P2sp′；
113)将工业供汽母管压力的加权值P2sp′与再热冷段管道压力实测值PC的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为再热冷段工业供汽压力调节阀开度指令，然后根据再热冷段工业供汽压力调节阀开度指令控制再热冷段工业供汽压力调节阀的开度，完成对工业供汽母管压力的调节；
114)将工业供汽母管温度设定值T2sp与工业供汽母管温度实测值T2的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果；
115)将工业供汽母管温度设定T2sp与步骤114)得到的PID运算的输出进行求和，并将求和结果作为工业供汽母管温度的加权值T2sp′；
116)根据工业供汽母管压力实测值P2及工业供汽母管温度的加权值T2sp′计算工业供汽母管蒸汽焓值计算值h2j，根据再热冷段工业供汽减温水压力实测值Pw2及温度实测值Tw2计算再热热段工业供汽减温水焓值计算值hw2j，根据再热冷段管道压力实测值PC及温度实测值TC计算再热冷段蒸汽焓值计算值hcj；
117)根据工业供汽母管流量实测值D2、工业供汽母管蒸汽焓值计算值h2j、再热冷段蒸汽焓值计算值hcj及再热冷段工业供汽焓值减温水计算值hw2j计算再热冷段工业供汽减温水流量计算值Dw2j，其中，
Figure FDA0003773866430000031
118)将再热冷段工业供汽减温水流量计算值Dw2j与再热冷段工业供汽减温水流量实测值Dw2的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为再热冷段工业供汽减温水流量调节阀开度指令，然后根据再热冷段工业供汽减温水流量调节阀开度指令控制再热冷段工业供汽减温水流量调节阀的开度，完成对再热冷段工业供汽减温水流量的调节。
3.根据权利要求1所述的宽负荷热电机组供热系统控制方法，其特征在于，步骤12)的具体操作为：
121)将工业供汽母管压力设定值P2sp与再热热段管道压力实测值Pb的偏差作进行PID运算，得PID运算的输出结果；
122)将工业供汽母管压力设定值P2sp与步骤121)得到的PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为工业供汽母管压力的加权值P2sp′；
123)将工业供汽母管压力的加权值P2sp′与再热热段管道压力实测值Pb的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为再热热段工业供汽压力调节阀开度指令，然后根据再热热段工业供汽压力调节阀开度指令控制再热热段工业供汽压力调节阀的开度，完成对再热热段工业供汽压力的调节；
124)将工业供汽母管温度设定值T2sp与再热热段工业供汽温度实测值T3的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果，将工业供汽母管温度设定T2sp与所述PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为再热热段工业供汽温度的加权值T3sp′；
125)根据再热热段工业供汽压力实测值P3及再热热段工业供汽温度的加权值T3sp′计算再热热段工业供汽焓值计算值h3j，根据再热冷段工业供汽减温水压力实测值Pw3及温度实测值Tw3计算再热热段工业供汽减温水焓值计算值hw3j，根据再热热段管道压力实测值Pb及温度实测值Tb计算再热热段蒸汽焓值计算值hbj；
126)根据再热热段工业供汽流量实测值D3、再热热段工业供汽焓值计算值h3j、再热热段蒸汽焓值计算值hcj及再热热段工业供汽焓值减温水计算值hw3j计算再热热段工业供汽减温水流量计算值Dw3j，其中，
Figure FDA0003773866430000041
127)将再热热段工业供汽减温水流量计算值Dw3j与再热热段工业供汽减温水流量实测值Dw3的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为再热热段工业供汽减温水流量调节阀开度指令，然后根据再热热段工业供汽减温水流量调节阀开度指令控制再热热段工业供汽减温水流量调节阀的开度，完成对再热热段工业供汽减温水流量的调节；
128)根据再热热段工业供汽流量实测值D3及再热热段工业供汽减温水流量实测值Dw3计算高压旁路阀工业供汽流量计算值D13j，其中，
D13j＝D3-Dw3。
4.根据权利要求3所述的宽负荷热电机组供热系统控制方法，其特征在于，步骤21)的具体操作为：
211)将热网供热母管压力设定值P5sp与中压缸排气管道压力实测值P5的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为中压缸热网供热压力调节阀开度指令，然后根据中压缸热网供热压力调节阀开度指令控制中压缸热网供热压力调节阀的开度，完成对中压缸排气热网供热系统压力的调节。
5.根据权利要求3所述的宽负荷热电机组供热系统控制方法，其特征在于，步骤22)的具体操作为：
221)将热网供热母管压力设定值P5sp与低压旁路热网供热管道压力实测值P4的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果；
222)将热网供热母管压力设定值P5sp与步骤221)得到的PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为低压旁路热网供热管道压力的加权值P4sp′；
223)将低压旁路热网供热管道压力的加权值P4sp′与再热热段管道压力实测值Pb的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为低压旁路热网供热压力调节阀开度指令，然后根据低压旁路热网供热压力调节阀开度指令控制低压旁路热网供热压力调节阀的开度，完成对低压旁路热网供热系统压力的调节；
224)将热网供热母管温度设定值T5sp与低压旁路热网供热管道温度实测值T4的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果，将热网供热母管温度设定值T5sp与所述PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为低压旁路热网供热管道温度的加权值T4sp′；
225)根据低压旁路热网供热压力实测值P4及低压旁路热网供热管道温度的加权值T4sp′计算低压旁路热网供热焓值计算值h4j，根据低压旁路热网供热减温水压力实测值Pw4及温度实测值Tw4计算低压旁路热网供热减温水焓值计算值hw4j，根据再热热段管道压力实测值Pb及温度实测值Tb计算再热热段蒸汽焓值计算值hbj；
226)根据低压旁路热网供热流量实测值D4、低压旁路热网供热焓值计算值h4j、再热热段蒸汽焓值计算值hbj及低压旁路热网供热减温水焓值计算值hw4j计算低压旁路热网供热减温水流量计算值Dw4j，其中，
Figure FDA0003773866430000061
227)将低压旁路热网供热减温水流量计算值Dw4j与低压旁路热网供热减温水流量实测值Dw4j的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为低压旁路热网供热减温水流量调节阀开度指令，然后根据低压旁路热网供热减温水流量调节阀开度指令控制低压旁路热网供热减温水流量调节阀的开度，完成对低压旁路热网供热减温水的调节；
228)根据低压旁路热网供热流量实测值D4及低压旁路热网供热减温水流量实测值Dw4计算高压旁路阀热网供热流量计算值D14j，其中，
D14j＝D4-Dw4。
6.根据权利要求5所述的宽负荷热电机组供热系统控制方法，其特征在于，步骤30)的具体操作为：
31)将步骤128)高压旁路工业供汽流量计算值D13j与步骤228)高压旁路热网供热流量计算值D14j进行求和，得高压旁路热网供汽流量D1j，其中，
D1j＝D13j+D14j；
32)将高压旁路流量实测值D1与步骤31)高压旁路流量计算值D1j的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为高压旁路流量调节阀开度指令，然后根据高压旁路流量调节阀开度指令控制高压旁路流量调节阀的开度，完成对高压旁路流量的调节；
33)将再热冷段管道温度实测值TC与高压旁路管道温度实测值T1的偏差进行PID运算，得PID运算的输出结果，将再热冷段管道温度实测值TC与所述PID运算的输出结果进行求和，并将求和结果作为高压旁路管道温度的加权值T1sp′；
34)根据高压旁路管道压力实测值P1及高压旁路管道温度的加权值T1sp′计算高压旁路蒸汽焓值计算值h1j，根据高压旁路减温水压力实测值Pw1及温度实测值Tw1计算高压旁路减温水焓值计算值hw1j，根据主蒸汽管道压力实测值Pa及温度实测值Ta计算再热热段蒸汽焓值计算值haj；
35)根据高压旁路流量实测值D1、高压旁路蒸汽焓值计算值h1j、主蒸汽管道蒸汽焓值计算值haj及高压旁路减温水焓值计算值hw1j计算高压旁路减温水流量计算值Dw1j，其中，
Figure FDA0003773866430000071
36)将高压旁路减温水流量计算值Dw1j与高压旁路减温水流量实测值Dw1的偏差进行PID运算，并将PID运算的输出结果作为高压旁路减温水流量调节阀开度指令，然后根据高压旁路减温水流量调节阀开度指令控制高压旁路减温水流量调节阀的开度，完成对高压旁路减温水的调节。
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