CN117193205A - 基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及火电机组运行技术领域，公开了基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法、系统及装置，本发明提供的基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法，通过接收用户设定的负荷爬升率和选择的以锅炉跟随为基础的协调控制方法，基于负荷爬升率选择目标汽压偏差非线性环节，基于目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度，通过基于负荷爬升率选择合适的不灵敏区范围对应的汽压偏差非线性环节，再与汽压偏差比较，可保证高压调节汽门在快速升负荷期间尽量保持开度不变，消除主蒸汽压力的大幅波动或超压，继而使火电机组处于安全的状态运行。
Description
技术领域
本发明涉及火电机组运行技术领域，具体涉及基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法、系统及装置。
背景技术
火电机组的快速负荷爬升能力是衡量火电机组响应速度的一项重要指标，然而快速升降负荷爬升率会导致火电机组运行参数大幅波动，难以控制，可能使火电机组处于不安全的状态运行。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法、系统及装置，以解决快速升降负荷爬升率会导致火电机组运行参数大幅波动，可能使火电机组处于不安全的状态运行的问题。
第一方面，本发明提供了一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法，所述方法包括：接收用户设定的火电机组运行信息，所述火电机组运行信息至少包括设定的负荷爬升率和选择的以锅炉跟随为基础的协调控制方式；基于所述设定的负荷爬升率，从若干不灵敏区范围不同的汽压偏差非线性环节中选择目标汽压偏差非线性环节；基于所述目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度。
本发明提供的基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法，通过接收用户设定的负荷爬升率和选择的已锅炉跟随为基础的协调控制方法，基于负荷爬升率选择目标汽压偏差非线性环节，基于目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度，通过基于负荷爬升率选择合适的不灵敏区范围对应的汽压偏差非线性环节，再与气压偏差比较，比如当负荷爬升率较大时，可选择不灵敏区范围较大的汽压偏差非线性环节，可保证高压调节汽门在快速升负荷期间尽量保持开度不变，消除主蒸汽压力的大幅波动或超压，继而使火电机组处于安全的状态运行。
在一种可选的实施方式中，所述基于所述设定的负荷爬升率，从若干不灵敏区范围不同的汽压偏差非线性环节中选择目标汽压偏差非线性环节，包括：基于设定的负荷爬升率与不灵敏区范围的对应关系和所述设定的负荷爬升率，确定目标不灵敏区范围，所述不灵敏区范围与负荷爬升率正相关；将所述目标不灵敏区范围对应的汽压偏差非线性环节作为目标汽压偏差非线性环节。
本发明通过设定不同灵敏区范围的汽压偏差非线性环节对应不同的负荷爬升率，其中，不灵敏区范围与负荷爬升率正相关，在接收到用户设定的负荷爬升率后，确定对应的目标不灵敏区范围，通过基于设定的负荷爬升率选择合适的对应的不灵敏区范围的汽压偏差非线性环节，可保证高压调节汽门在快速升负荷期间尽量保持开度不变，又可避免不灵敏区范围过大影响对火电机组负荷的调节。
在一种可选的实施方式中，所述方法还包括：基于所述设定的负荷爬升率确定惯性环节时间常数；在锅炉给水流量指令经延迟设定时间发出后，控制给水流量按所述惯性时间常数缓慢达到预设给水流量值。
本发明可根据用户设定的负荷爬升率确定惯性时间常数，在锅炉给水流量指令经延迟设定时间发出后，控制给水流量按所设惯性时间常数缓慢达到预设给水流量值，使得主蒸汽温度不致发生大幅下降，保证了火电机组运行的安全。
在一种可选的实施方式中，所述基于所述目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度，包括：获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差；若所述当前汽压偏差不在所述目标不灵敏区范围，控制火电机组中汽轮机主控制系统基于所述火电机组当前的负荷调节汽轮机的汽门开度，返回获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差的步骤；若所述当前汽压偏差在所述目标不灵敏区范围，控制火电机组中汽轮机主控制系统维持汽轮机的当前汽门开度不变，返回获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差的步骤。
本发明获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差，并将当前汽压偏差与目标不灵敏区范围进行比较，若当前汽压偏差在目标不灵敏区范围，则维持汽轮机的当前汽门开度不变，实现了在保证负荷响应的快速性的同时，还有利于主蒸汽压力保持稳定。
在一种可选的实施方式中，所述用户设定的火电机组运行信息还包括目标负荷，所述方法还包括：响应于监测到所述火电机组的负荷提升到所述目标负荷，选择不灵敏区范围最小的汽压偏差非线性环节作为所述目标汽压偏差非线性环节，并返回基于所述目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度的步骤。
本发明中火电机组中不灵敏区范围最小的汽压偏差非线性环节为默认原有状态，本发明在火电机组的负荷提升到目标负荷时，则可选择不灵敏区范围最小的汽压偏差非线性环节作为目标汽压偏差非线性环节，则即将设置回归原有状态，方便后续基于负荷爬升率选择目标汽压偏差非线性环节。
在一种可选的实施方式中，通过多选一切换开关选择目标汽压偏差非线性环节。
本发明通过多选一切换开关选择目标汽压偏差非线性环节，即根据上述实施方式有最小不灵敏区范围的汽压偏差非线性环节切换至目标汽压偏差非线性环节，操作更加方便快捷。
在一种可选的实施方式中，所述火电机组采用滑压方式运行。
本发明中火电机组采用滑压方式运行，以使汽轮机高压调节汽门保持较大开度，一方面可防止机组快速升负荷期间主蒸汽超压运行，另一方面采用滑压运行方式可保证流经汽轮机通流部分(尤其是高压缸)的蒸汽温度变化较小，减少热应力，有效减少机组疲劳损耗，具有较好的运行经济性。
第二方面，本发明提供了一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制系统，所述系统包括：负荷管理面板，用于提供用户设定火电机组运行信息的界面；火电机组运行控制单元，所述火电机组运行控制单元包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法。
第三方面，本发明提供了一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制装置，所述装置包括：运行信息接收模块，用于接收用户设定的火电机组运行信息，所述火电机组运行信息至少包括设定的负荷爬升率和选择的以锅炉跟随为基础的协调控制方式；非线性环节选择模块，用于基于所述设定的负荷爬升率，从若干不灵敏区范围不同的汽压偏差非线性环节中选择目标汽压偏差非线性环节；汽门开度调节模块，用于基于所述目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是根据本发明实施例的基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法的流程示意图；
图2是根据本发明实施例的以锅炉跟随为基础的协调控制下的选择不灵敏区范围的逻辑图；
图3是根据本发明实施例的另一基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法的流程示意图；
图4是根据本发明实施例的以锅炉跟随为基础的协调控制方式下的控制图；
图5是根据本发明实施例的又一基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法的流程示意图；
图6是根据本发明实施例的定滑压运行方式下主蒸汽压力比较图；
图7是根据本发明实施例的定滑压运行方式下高压缸排汽温度比较图；
图8是根据本发明实施例的定滑压运行方式下热耗率比较图；
图9是根据本发明实施例的锅炉给水流量指令形成的控制示意图
图10是根据本发明实施例的基于负荷爬升率的火电机组运行控制系统的结构框图；
图11是根据本发明实施例的基于负荷爬升率的火电机组运行控制装置的结构框图；
图12是本发明实施例的火电机组运行控制单元的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
负荷响应速度慢是制约火电灵活性运行的关键因素之一，火电机组的快速爬坡能力是衡量火电机组响应速度的一项重要指标，然而目前火电机组的升负荷速率普遍在1％左右，在当前可再生能源占比日益提高的形势下，难以满足目前电网对火电机组的高灵活性需求。
除了机组设备特性等限制火电机组快速爬坡能力的因素外，快速升降负荷期间运行参数的大幅波动、难以控制不但使机组处于不安全状态，同时也会造成设备疲劳损伤，因此也是不可忽视的限制因素。鉴于此，有必要寻找一种有效的控制方法以降低参数波动。
根据本发明实施例，提供了一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法，可用于上述的火电机组运行控制单元，图1是根据本发明实施例的基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S101，接收用户设定的火电机组运行信息，火电机组运行信息至少包括设定的负荷爬升率和选择的以锅炉跟随为基础的协调控制方式。
本申请实施例用户可在DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)系统负荷管理中心(LMCC，Load Manage control center)相应的界面上直接选择以锅炉跟随为基础的协调控制方式，并可设置负荷爬升率。
步骤S102，基于设定的负荷爬升率，从若干不灵敏区范围不同的汽压偏差非线性环节中选择目标汽压偏差非线性环节。
本申请实施例可在原汽压偏差非线性环节基础上，并联增设另外一路汽压偏差非线性环节，如图2所示，1代表原汽压偏差非线性环节，2代表并联增设的另外一路汽压偏差非线性环节，其不灵敏区范围大于原汽压偏差非线性环节的不灵敏区范围，不灵敏区范围可根据多次试验或人为经验确定，可为选择目标汽压偏差非线性环节设定选择阈值，其中选择阈值也可根据多次试验或人为经验确定，在接收到用户设定的负荷爬升率后，可与设定的选择阈值进行比较，若负荷爬升率大于选择阈值后，可选择不灵敏区范围较大的汽压偏差非线性环节作为目标汽压偏差非线性环节，若负荷爬升率不大于选择阈值后，可选择不灵敏区范围较小的汽压偏差非线性环节，即原汽压偏差非线性环节作为目标汽压偏差非线性环节，仅作为举例，如图2所示的p0表示主蒸汽压力给定值，pT表示主蒸汽压力实际值，P0表示负荷给定值，PE表示负荷实际值，μB表示锅炉调节机构开度，μT表示汽轮机的汽门开度，Δp＝p0-pT表示汽压偏差，其它控制逻辑符号在此不再赘述。
步骤S103，基于目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度。
本申请实施例中火电机组中的负荷增加时，汽轮机主控制系统先改变汽轮机的汽门开度，此时因为汽门开度改变会产生汽压偏差，该汽压偏差仍被送入汽轮机主控制系统，此时汽压偏差与目标汽压偏差非线性环节的不灵敏区范围进行比较，基于汽压偏差是否在不灵敏区范围控制调节汽轮机的汽门开度，若汽压偏差不在不灵敏区范围则控制汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度，若汽压偏差在不灵敏区范围内，则维持汽轮机的汽门开度保持不变。
本发明提供的基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法，通过接收用户设定的负荷爬升率和选择的以锅炉跟随为基础的协调控制方法，基于负荷爬升率选择目标汽压偏差非线性环节，基于目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度，通过基于负荷爬升率选择合适的不灵敏区范围对应的汽压偏差非线性环节，再与气压偏差比较，比如当负荷爬升率较大时，可选择不灵敏区范围较大的汽压偏差非线性环节，可保证高压调节汽门在快速升负荷期间尽量保持开度不变，消除主蒸汽压力的大幅波动或超压，继而使火电机组处于安全的状态运行。
在本实施例中提供了一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法，可用于上述的火电机组运行控制单元，图3是根据本发明实施例的基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：
步骤S301，接收用户设定的火电机组运行信息，火电机组运行信息至少包括设定的负荷爬升率和选择的以锅炉跟随为基础的协调控制方式。详细请参见图1所示实施例的步骤S101，在此不再赘述。
步骤S302，基于设定的负荷爬升率，从若干不灵敏区范围不同的汽压偏差非线性环节中选择目标汽压偏差非线性环节。
具体地，上述步骤S302包括：
步骤S3021，基于设定的负荷爬升率与不灵敏区范围的对应关系和设定的负荷爬升率，确定目标不灵敏区范围，不灵敏区范围与负荷爬升率正相关。
步骤S3022，将目标不灵敏区范围对应的汽压偏差非线性环节作为目标汽压偏差非线性环节。
本申请实施例可在火电机组原汽压偏差非线性环节的基础上，再并联增设多路不灵敏区范围不同的汽压偏差非线性环节，其中增设的汽压偏差非线性环节的不灵敏区范围可根据多次试验或人为经验设置，增设的不灵敏区范围可均大于原汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围，本申请实施例中每一路不灵敏区范围均可对应一个负荷爬升率的阈值，不灵敏区范围越大其对应的负荷爬升率的阈值就可越大，在接收到用户设定的负荷爬升率后，可判断该负荷爬升率大于哪一个爬升率的阈值，且小于另外哪一个爬升率的阈值，则可在包括大于爬升率的阈值对应的不灵敏区范围和小于爬升率的阈值对应的不灵敏区范围之间选择合适的不灵敏区范围作为目标不灵敏区范围，则可选取目标不灵敏区范围对应的汽压偏差非线性环节作为目标汽压偏差非线性环节。
本发明通过设定不同灵敏区范围的汽压偏差非线性环节对应不同的负荷爬升率，其中，不灵敏区范围与负荷爬升率正相关，在接收到用户设定的负荷爬升率后，确定对应的目标不灵敏区范围，通过基于设定的负荷爬升率选择合适的对应的不灵敏区范围的汽压偏差非线性环节，可保证高压调节汽门在快速升负荷期间尽量保持开度不变，又可避免不灵敏区范围过大影响对火电机组负荷的调节。
具体地，步骤S3022包括：
步骤a1，通过多选一切换开关选择目标汽压偏差非线性环节。
如图2所示，3代表多选一切换开关，图2中的目标汽压偏差非线性环节以两路为例，即多选一切换开关为二选一切换开关，在两路并联的汽压偏差非线性环节的下游设置一切换开关，则可根据用户设定的负荷爬升率与设定的选择阈值进行比较，根据比较结果可直接切换至目标汽压偏差非线性环节，仅作为举例。
本发明通过多选一切换开关选择目标汽压偏差非线性环节，即根据上述实施方式有最小不灵敏区范围的汽压偏差非线性环节切换至目标汽压偏差非线性环节，操作更加方便快捷。
步骤S303，基于目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度。
具体地，上述步骤S303包括：
步骤S3031，获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差。
步骤S3032，若当前汽压偏差不在目标不灵敏区范围，控制火电机组中汽轮机主控制系统基于火电机组当前的负荷调节汽轮机的汽门开度，返回获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差的步骤。
步骤S3033，若当前汽压偏差在目标不灵敏区范围，控制火电机组中汽轮机主控制系统维持汽轮机的当前汽门开度不变，返回获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差的步骤。
本申请实施例中火电机组采用以锅炉跟随为基础的协调控制方式，如图4所示，当负荷指令P0增加时，汽轮机主控制系统先改变汽轮机调节汽门的开度μT，充分利用系统金属蓄热产生的蒸汽，使进入汽轮机的蒸汽量增加，从而使机组负荷PE发生改变并趋于给定值p0。由于调节汽门开大将造成主汽压产生汽压偏差Δp＝p0-pT，该偏差一路被送入锅炉主控制系统来改变锅炉的燃烧以补偿金属蓄热的变化并维持机组功率，另一路则仍被送入汽机主控制系统。送入汽轮机主控制系统的回路设有汽压偏差非线性环节，此时将因为汽门开度改变产生的汽压偏差与目标不灵敏区范围进行比较，判断汽压偏差是否在目标不灵敏区范围内，若汽压偏差在目标不灵敏区范围内，则维持汽轮机的汽门开度保持不变，继续获取实时改变的汽压偏差，再与目标不灵敏区范围进行比较，若汽压偏差不在目标不灵敏区范围内，则控制汽轮机主控制系统基于火电机组当前的负荷调节汽轮机的汽门开度，其中，基于火电机组当前的负荷调节汽轮机的汽门开度的方法可以是基于不同的负荷和汽轮机的汽门开度进行多次试验，确定机组负荷与汽门开度的关系曲线，在实际应用中，汽轮机主控制系统可按照确定的机组负荷与汽门开度的关系曲线基于火电机组当前的负荷调节汽轮机的汽门开度，仅作为举例，图4中的其它符号在此不再赘述。
本发明获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差，并将当前汽压偏差与目标不灵敏区范围进行比较，若当前汽压偏差在目标不灵敏区范围，则维持汽轮机的当前汽门开度不变，实现了在保证负荷响应的快速性的同时，还有利于主蒸汽压力保持稳定。
在本实施例中提供了一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法，可用于上述的火电机组运行控制单元，图5是根据本发明实施例的基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法的流程图，如图5所示，该流程包括如下步骤：
步骤S501，火电机组采用滑压方式运行。
本申请实施例中的火电机组可采用滑压方式运行，其中，滑压方式的可在DCS系统负荷管理中心相应的界面上直接选择，也可在其它管理系统上设定，不作限定，图6为定滑压运行主蒸汽压力比较图，给出了机组定压运行和滑压运行方式下主蒸汽压力(MPa)随负荷(MW)的变化规律，由图可知，在低负荷下滑压运行方式的主蒸汽压力远低于运行额定压力，这样保证了在快速升负荷期间各种扰动造成的主蒸汽压力波动引起的超压运行机率大幅下降。图7为定滑压运行高压缸排汽温度比较图，给出了定、滑压运行方式下高压缸排汽温度(℃)随负荷(MW)的变化规律，滑压运行方式下高压缸排汽温度的变化不到定压运行方式的一半，通过计算及试验可知，高压缸内其他部位工质温度变化与此相似，因而可有效减少机组疲劳损耗。图8为定滑压运行热耗率比较图，给出了定、滑压运行方式下机组热耗率(kJ/kWh)随负荷(MW)的变化规律，由图可知，部分负荷下滑压运行方式下的热耗率明显低于定压运行。
本发明中火电机组采用滑压方式运行，以使汽轮机高压调节气门保持较大开度，一方面可防止机组快速升负荷期间主蒸汽超压运行，另一方面采用滑压运行方式可保证流经汽轮机通流部分(尤其是高压缸)的蒸汽温度变化较小，减少热应力，有效减少机组疲劳损耗，具有较好的运行经济性。
步骤S502，接收用户设定的火电机组运行信息，火电机组运行信息至少包括设定的负荷爬升率和选择的以锅炉跟随为基础的协调控制方式。详细请参见图3所示实施例的步骤S301，在此不再赘述。
步骤S503，基于设定的负荷爬升率，从若干不灵敏区范围不同的汽压偏差非线性环节中选择目标汽压偏差非线性环节。详细请参见图3所示实施例的步骤S302，在此不再赘述。
步骤S504，基于目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度。详细请参见图3所示实施例的步骤S303，在此不再赘述。
步骤S505，响应于监测到火电机组的负荷提升到目标负荷，选择不灵敏区范围最小的汽压偏差非线性环节作为目标汽压偏差非线性环节，并返回基于目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度的步骤。
本申请实施例若火电机组的负荷基于负荷爬升率提升到设定的目标负荷后，其中，目标负荷可在DCS系统负荷管理中心相应的界面上由用户直接设定，将当前选择的不灵敏区范围的汽压偏差非线性环节切换到原汽压偏差非线性环节，即不灵敏区范围最小的汽压偏差非线性环节，并基于原汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围与汽压偏差进行比较，控制汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度。
本发明中火电机组中不灵敏区范围最小的汽压偏差非线性环节为默认原有状态，本发明在火电机组的负荷提升到目标负荷时，则可选择不灵敏区范围最小的汽压偏差非线性环节作为目标汽压偏差非线性环节，则即将设置回归原有状态，方便后续基于负荷爬升率选择目标汽压偏差非线性环节。
步骤S506，基于设定的负荷爬升率确定惯性时间常数；在锅炉给水流量指令经延迟设定时间发出后，控制给水流量按所设惯性时间常数缓慢达到预设给水流量值。
本申请实施例可预先基于不同的负荷爬升率和惯性时间进行多次试验，确定不同的负荷爬升率对应的最优惯性时间常数，以得到适当的煤水比，可将不同的负荷爬升率对应的最优惯性时间拟合成曲线，也可统计成表格，仅作为举例，考虑到升负荷指令发出后，燃烧率的改变滞后于给水流量的改变，将造成主蒸汽温度的下降。相较于较低爬坡速率，高爬坡速率下给水流量的升高幅度更大，所以在接收到负荷爬升率后确定负荷提升，则可控制生成锅炉给水流量指令延迟发出并缓慢爬升至预定给水流量，其中爬升所需时长可根据不同的负荷爬升率进行多次试验，并以此确定不同负荷爬升率对应的所设惯性环节中最优惯性时间常数，也可人为经验确定，仅作为举例，如图9所示，在给水流量指令即根据锅炉主控指令按函数关系f(x)生成的控制回路在保持原有延迟环节f(t)的基础上再增设一惯性环节，其传递函数为其中，T为基于负荷爬升率对应的最优惯性时间常数，s为一复数变量，在生成锅炉给水流量指令发出后，控制给水流量按设定的惯性时间常数缓慢达到预设给水流量值，其中给水流量值根据锅炉主控指令生成。
本发明可根据用户设定的负荷爬升率确定惯性时间常数，在锅炉给水流量指令经延迟设定时间发出后，控制给水流量按所设惯性时间常数缓慢达到预设给水流量值，使得主蒸汽温度不致发生大幅下降，保证了火电机组运行的安全。
本发明实施例提供了一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制系统，如图10所示，系统包括：
负荷管理面板1001，用于提供用户设定火电机组运行信息的界面；
火电机组运行控制单元1002，火电机组运行控制单元包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行权利要求上述实施例的基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法。详细描述请参见上述实施例，在此不再赘述。
在本实施例中还提供了一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本实施例提供一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制装置，如图11所示，基于负荷爬升率的火电机组运行控制装置包括：运行信息接收模块1101，用于接收用户设定的火电机组运行信息，火电机组运行信息至少包括设定的负荷爬升率和选择的以锅炉跟随为基础的协调控制方式；非线性环节选择模块1102，用于基于设定的负荷爬升率，从若干不灵敏区范围不同的汽压偏差非线性环节中选择目标汽压偏差非线性环节；汽门开度调节模块1103，用于基于目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度。
在一些可选的实施方式中，非线性环节选择模块1102包括：不灵敏区范围确定单元，用于基于设定的负荷爬升率与不灵敏区范围的对应关系和设定的负荷爬升率，确定目标不灵敏区范围，不灵敏区范围与负荷爬升率正相关；目标环节确定单元，用于将目标不灵敏区范围对应的汽压偏差非线性环节作为目标汽压偏差非线性环节。
在一种可选的实施方式中，基于负荷爬升率的火电机组运行控制装置还包括：惯性时间常数确定模块，用于基于设定的负荷爬升率确定惯性时间常数；给水流量控制模块，用于在锅炉给水流量指令经延迟设定时间发出后，控制给水流量按所述惯性时间常数缓慢达到预设给水流量值。
在一种可选的实施方式中，汽门开度调节模块1103包括：汽压偏差获取单元，用于获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差；汽门开度调节单元，用于若当前汽压偏差不在目标不灵敏区范围，控制火电机组中汽轮机主控制系统基于火电机组当前的负荷调节汽轮机的汽门开度，返回获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差的步骤；汽门开度维持单元，用于若当前汽压偏差在目标不灵敏区范围，控制火电机组中汽轮机主控制系统维持汽轮机的当前汽门开度不变，返回获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差的步骤。
在一种可选的实施方式中，基于负荷爬升率的火电机组运行控制装置还包括：状态恢复模块，用于响应于监测到火电机组的负荷提升到目标负荷，选择不灵敏区范围最小的汽压偏差非线性环节作为目标汽压偏差非线性环节，并返回基于目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度的步骤。
在一种可选的实施方式中，通过多选一切换开关选择目标汽压偏差非线性环节。
在一种可选的实施方式中，火电机组采用滑压方式运行。
上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
本实施例中的基于负荷爬升率的火电机组运行控制装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
本发明实施例还提供一种火电机组运行控制单元，具有上述图11所示的基于负荷爬升率的火电机组运行控制装置。
请参阅图12，图12是本发明可选实施例提供的一种火电机组运行控制单元的结构示意图，如图12所示，该火电机组运行控制单元包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在火电机组运行控制单元内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个火电机组运行控制单元，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图12中以一个处理器10为例。
处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。
其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。
存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据火电机组运行控制单元的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该火电机组运行控制单元。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。
该火电机组运行控制单元还包括输入装置30和输出装置40。处理器10、存储器20、输入装置30和输出装置40可以通过总线或者其他方式连接，图11中以通过总线连接为例。
输入装置30可接收输入的数字或字符信息，以及产生与该火电机组运行控制单元的用户设置以及功能控制有关的信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等。输出装置40可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。上述显示设备包括但不限于液晶显示器，发光二极管，显示器和等离子体显示器。在一些可选的实施方式中，显示设备可以是触摸屏。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法，其特征在于，所述方法包括：
接收用户设定的火电机组运行信息，所述火电机组运行信息至少包括设定的负荷爬升率和选择的以锅炉跟随为基础的协调控制方式；
基于所述设定的负荷爬升率，从若干不灵敏区范围不同的汽压偏差非线性环节中选择目标汽压偏差非线性环节；
基于所述目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述设定的负荷爬升率，从若干不灵敏区范围不同的汽压偏差非线性环节中选择目标汽压偏差非线性环节，包括：
基于设定的负荷爬升率与不灵敏区范围的对应关系和所述设定的负荷爬升率，确定目标不灵敏区范围，所述不灵敏区范围与负荷爬升率正相关；
将所述目标不灵敏区范围对应的汽压偏差非线性环节作为目标汽压偏差非线性环节。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述设定的负荷爬升率确定惯性环节时间常数；
在锅炉给水流量指令经延迟设定时间发出后，控制给水流量按所述惯性时间常数缓慢达到预设给水流量值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度，包括：
获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差；
若所述当前汽压偏差不在所述目标不灵敏区范围，控制火电机组中汽轮机主控制系统基于所述火电机组当前的负荷调节汽轮机的汽门开度，返回获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差的步骤；
若所述当前汽压偏差在所述目标不灵敏区范围，控制火电机组中汽轮机主控制系统维持汽轮机的当前汽门开度不变，返回获取因改变汽轮机的汽门开度，主蒸汽压力实际值与给定值产生的当前汽压偏差的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户设定的火电机组运行信息还包括目标负荷，所述方法还包括：
响应于监测到所述火电机组的负荷提升到所述目标负荷，选择不灵敏区范围最小的汽压偏差非线性环节作为所述目标汽压偏差非线性环节，并返回基于所述目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度的步骤。
6.根据权利要求1或2或5所述的方法，其特征在于，通过多选一切换开关选择目标汽压偏差非线性环节。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述火电机组采用滑压方式运行。
8.一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制系统，其特征在于，所述系统包括：
负荷管理面板，用于提供用户设定火电机组运行信息的界面；
火电机组运行控制单元，所述火电机组运行控制单元包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至7中任一项所述的基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法。
9.一种基于负荷爬升率的火电机组运行控制装置，其特征在于，所述装置包括：
运行信息接收模块，用于接收用户设定的火电机组运行信息，所述火电机组运行信息至少包括设定的负荷爬升率和选择的以锅炉跟随为基础的协调控制方式；
非线性环节选择模块，用于基于所述设定的负荷爬升率，从若干不灵敏区范围不同的汽压偏差非线性环节中选择目标汽压偏差非线性环节；
汽门开度调节模块，用于基于所述目标汽压偏差非线性环节对应的不灵敏区范围和汽压偏差的关系，控制火电机组中汽轮机主控制系统调节汽轮机的汽门开度。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的基于负荷爬升率的火电机组运行控制方法。
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