CN205480921U - 用于机炉协调系统的控制设备以及系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃煤发电机组自动控制领域，公开了一种用于机炉协调系统的控制设备以及系统，该设备包括：负荷判断模块，用于根据机炉协调系统的负荷值与负荷目标值确定负荷过程；用于根据确定的负荷过程和压力偏差微分量确定压力偏差前馈量；输出模块，用于将所确定的压力偏差前馈量输出，以控制机炉协调系统的机组的操作；微分算法模块，用于对机炉协调系统的主蒸汽机压力值与主蒸汽机压力目标值之间的压力偏差进行微分计算以获得压力偏差微分量。本实用新型能够实现压力偏差动态补偿与锅炉主控输出同向，避免了由于压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出不同向而造成的机组负荷速率降低的发生，提高了整个机炉协调控制系统的有效性。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃煤发电机组自动控制领域，具体地，涉及一种用于机炉协调系统的控制设备以及一种用于机炉协调系统的控制系统。
背景技术
机炉协调控制系统是将单元机组作为一个整体来考虑，它能够保证机组在安全稳定运行的前提下使得机组的负荷尽可能快的跟随调度系统发出的负荷指令要求，对于锅炉而言，机炉协调控制最终产生的控制指令是锅炉主控指令来控制锅炉的操作。
而现有技术中，锅炉主控指令由PID调节器输出加上两个前馈信号给出，PID调节器的输入为主蒸汽机压力目标值和实际主蒸汽机压力值的偏差。第一项前馈是由机组负荷指令形成的静态前馈。第二项前馈是为了提高主蒸汽压力的控制品质，根据压力偏差产生的微分前馈量作为提高主蒸汽压力调节品质的能量补偿。
但是，针对热力发电厂的协调控制而言，这种微分补偿控制逻辑存在如下问题：根据压力偏差变化的正负关系导致压力偏差微分输出的增加或减小的特性有时会在实际应用生产中产生不良的效果。例如，在升负荷时锅炉主控的输出增大来完成燃料、给水的增加从而达到提高机组出力的目的。但是在提升机组负荷过程中，有可能压力偏差突然出现负值导致产生负向的微分输出(即微分输出向减小方向变化)，这将导致锅炉主控输出的下降，从而导致锅炉升负荷率的下降，即降低了机组的负荷调节能力。同理，在降负荷过程中，锅炉主控指令的输出也将减小来快速降低机组的出力，但是在此工况下主蒸汽机压力偏差为正值时，压力偏差的微分量输出会向增大的方向变动，这种情况的发生也将导致机组降负荷速率的下降。
即现有技术中缺少压力偏差动态补偿与锅炉主控输出(指令)同向的控制方法、设备以及系统，不能保证压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出同向。
实用新型内容
针对现有技术中存在的压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出不同向造成的机组负荷速率降低的问题，本实用新型提供了一种用于机炉协调系统的控制设备，该设备包括：负荷判断模块，用于根据机炉协调系统的负荷值与负荷目标值确定负荷过程，所述负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程；以及用于根据所确定的负荷过程和压力偏差微分量确定压力偏差前馈量；输出模块，与所述负荷判断模块连接，用于将所确定的压力偏差前馈量输出，以控制机炉协调系统的机组的操作；以及微分算法模块，与所述负荷判断模块连接，用于对机炉协调系统的主蒸汽机压力值与主蒸汽机压力目标值之间的压力偏差进行微分计算以获得压力偏差微分量。
优选地，所述负荷判断模块用于：将所述负荷值与所述负荷目标值之间的负荷偏差和负荷阈值进行比较；根据所比较的结果确定负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程。
优选地，所述负荷阈值包括升负荷阈值和降负荷阈值；所述负荷判断模块包括升负荷判断模块、降负荷判断模块、以及稳态负荷判断模块，其中：
所述升负荷判断模块用于在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差为正值且超过升负荷阈值的情况下确定负荷过程为升负荷过程；
所述降负荷判断模块用于在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差为负值且低于降负荷阈值的情况下确定负荷过程为降负荷过程；以及
所述稳态负荷判断模块用于在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差位于升负荷阈值与所述降负荷阈值之间的情况下确定负荷过程为稳态负荷过程。
优选地，所述升负荷判断模块包括绝对值运算模块，以通过对压力偏差微分量取绝对值确定压力偏差前馈量；以及所述降负荷判断模块包括绝对值运算模块和乘法运算模块，以通过对压力偏差微分量取绝对值并将取绝对值后的压力偏差微分量与负一相乘确定压力偏差前馈量。
相应地，本实用新型还提供了一种用于机炉协调系统的控制系统，该系统包括：负荷采集装置，用于获得所述机炉协调系统中的负荷值；压力传感器，用于获得机炉协调系统中的锅炉的主蒸汽机压力值；以及本实用新型所提供的用于机炉协调系统的控制设备，所述用于机炉协调系统的控制设备分别与所述负荷采集装置和所述压力传感器连接。
优选地，该系统还包括：比例-积分-微分PID控制器，用于对主蒸汽机压力值与主蒸汽机压力目标值之间的压力偏差进行PID控制；加法器，用于将所确定的压力偏差前馈量输出与所述PID控制器的输出相加，以控制机炉协调系统的机组的操作。
采用本实用新型提供的用于机炉协调系统的控制设备以及系统，通过负荷判断模块根据机炉协调系统的负荷值与负荷目标值确定负荷过程(所述负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程)，以及之后根据所确定的负荷过程和压力偏差微分量确定压力偏差前馈量并通过输出模块将所确定的压力偏差前馈量输出，以控制机炉协调系统的机组的操作，能够实现压力偏差动态补偿与锅炉主控输出(指令)同向，即保证压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出同向，避免了由于压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出不同向而造成的机组负荷速率降低的发生，大大提高了整个机炉协调控制系统的有效性。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是根据本实用新型的一种实施方式的用于机炉协调系统的控制设备的示意图；以及
图2是根据本实用新型的一种实施方式的用于机炉协调系统的控制方法的示意流程图。
附图标记说明
100 微分算法模块 200 负荷判断模块 300 输出模块
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
下面将举例说明本实用新型的思想，但应当理解的这些示例为非局限性示例，本实用新型的保护范围不限于此：
为了更加清楚地说明本实用新型的思想，下面以用于机炉协调系统的控制系统为例对本实用新型所提供的控制过程进行详细的说明。例如，该用于机炉协调系统的控制系统可以包括：负荷采集装置，用于获得所述机炉协调系统中的负荷值，其中所述负荷采集装置可以是任何能够获得所述负荷值的装置；压力传感器，用于获得机炉协调系统中的锅炉的主蒸汽机压力值，所述负荷采集装置和压力传感器的布置和功能与现有技术相似，在此不再赘述；以及本实用新型所提供的用于机炉协调系统的控制设备(将在下文中详细地描述)，所述用于机炉协调系统的控制设备分别与所述负荷采集装置和所述压力传感器连接，以分别从负荷采集装置和压力传感器接收当前负荷值和主蒸汽机压力值。
图1是根据本实用新型的一种实施方式的用于机炉协调系统的控制设备的示意图，如图1所示，该设备可以包括：负荷判断模块200，用于根据机炉协调系统的负荷值与负荷目标值确定负荷过程，所述负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程；以及之后根据所确定的负荷过程和压力偏差微分量确定压力偏差前馈量；输出模块300，与所述负荷判断模块200连接，用于将所确定的压力偏差前馈量输出，以控制机炉协调系统的机组的操作；以及微分算法模块100，与所述负荷判断模块200连接，用于对机炉协调系统的主蒸汽机压力值与主蒸汽机压力目标值之间的压力偏差进行微分计算以获得压力偏差微分量。其中所述负荷目标值和主蒸汽机压力目标值可以预先存储在用于机炉协调系统的控制设备中，或者经由控制面板等根据实际情况输入至该设备中。
采用这样的实施方式，由于所确定的压力偏差前馈量是根据不同负荷过程和压力偏差微分量来确定的，使得压力偏差微分量的增减是与负荷过程相符的，因此能够实现压力偏差动态补偿与锅炉主控输出(指令)同向，即保证压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出同向，避免了由于压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出不同向而造成的机组负荷速率降低的发生，大大提高了整个机炉协调控制系统的有效性。
具体地，所述负荷判断模块200可将所述负荷值与所述负荷目标值之间的负荷偏差和负荷阈值进行比较；根据所比较的结果确定负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程。
优选地，所述负荷阈值可以包括升负荷阈值和降负荷阈值；所述负荷判断模块200可以包括升负荷判断模块、降负荷判断模块、以及稳态负荷判断模块，其中：
所述升负荷判断模块用于在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差为正值且超过升负荷阈值(例如，5MW)的情况下确定负荷过程为升负荷过程；
所述降负荷判断模块用于在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差为负值且低于降负荷阈值(例如，-5MW)的情况下确定负荷过程为降负荷过程；以及
所述稳态负荷判断模块用于在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差位于升负荷阈值与所述降负荷阈值之间的情况下确定负荷过程为稳态负荷过程。
优选地，所述升负荷判断模块可以包括绝对值运算模块，以通过对压力偏差微分量取绝对值确定压力偏差前馈量，即当判断负荷过程为升负荷的情况下，保证压力偏差微分量为正值，以实现压力偏差动态补偿与锅炉主控输出同向。
以及，所述降负荷判断模块可以包括绝对值运算模块和乘法运算模块，以通过对压力偏差微分量取绝对值并将取绝对值后的压力偏差微分量与负一相乘确定压力偏差前馈量，即当判断负荷过程为降负荷的情况下，保证压力偏差微分量为负值，以实现压力偏差动态补偿与锅炉主控输出同向。
以及，稳态负荷判断模块在所确定的负荷过程为稳态负荷过程的情况下，通过设置所述压力偏差微分量为零值确定压力偏差前馈量，以保证整个系统的稳态。
根据本实用新型的另一种实施方式，本实用新型所提供的用于机炉协调系统的控制系统还可以包括输出锅炉主控指令的比例-积分-微分PID控制器，该PID控制器可以对主蒸汽机压力值与主蒸汽机压力目标值之间的压力偏差进行PID控制，由于PID控制器的控制过程与现有技术相同，因此，为了不混淆本实用新型的保护范围，在此不再赘述。
而本实用新型与现有技术不同的是，将本实用新型所提供的输出模块300的输出(即如上实施方式所描述，压力偏差动态补偿的输出)与PID控制器的输出通过一加法器相加作为锅炉主控输出(指令)来控制机炉协调系统的机组的操作。采用这样的实施方式可以替代现有技术中的控制系统，实现压力偏差动态补偿与锅炉主控输出同向。
图2是根据本实用新型的一种实施方式的用于机炉协调系统的控制方法的示意流程图，如图2所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤1001，根据机炉协调系统的负荷值与负荷目标值确定负荷过程，所述负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程；以及
步骤1002，根据所确定的负荷过程和压力偏差微分量确定压力偏差前馈量并将所确定的压力偏差前馈量输出，以控制机炉协调系统的机组的操作；其中所述压力偏差微分量为对机炉协调系统的主蒸汽机压力值与主蒸汽机压力目标值之间的压力偏差进行微分计算后的压力偏差值。
优选地，根据机炉协调系统的负荷值与负荷目标值确定负荷过程包括：将所述负荷值与所述负荷目标值之间的负荷偏差和负荷阈值进行比较；根据所比较的结果确定负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程。
优选地，根据所确定的负荷过程和压力偏差微分量确定压力偏差前馈量包括：在所确定的负荷过程为升负荷过程的情况下，通过对所述压力偏差微分量取绝对值确定压力偏差前馈量；在所确定的负荷过程为降负荷过程的情况下，通过对所述压力偏差微分量取绝对值并将取绝对值后的压力偏差微分量与负一相乘确定压力偏差前馈量；以及在所确定的负荷过程为稳态负荷过程的情况下，通过设置所述压力偏差微分量为零值确定压力偏差前馈量。
优选地，所述负荷阈值包括升负荷阈值和降负荷阈值；根据所比较的结果确定负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程包括：
在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差为正值且超过升负荷阈值的情况下，确定负荷过程为升负荷过程；
在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差为负值且低于降负荷阈值的情况下，确定负荷过程为降负荷过程；以及
在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差位于升负荷阈值与所述降负荷阈值之间的情况下，确定负荷过程为稳态负荷过程。
优选地，将所确定的压力偏差前馈量输出与所述机炉协调系统中的PID控制器的输出相加，以控制机炉协调系统的机组的操作。
应当理解的是，上述用于机炉协调系统的控制方法的各个具体实施方式，均已在用于机炉协调系统的控制设备和系统的实施方式中做了详细地说明(如上所述)，在此不再赘述。并且，本领域技术人员可以根据本实用新型的公开选择上述各种实施方式中的任一者，或者选择上述各种实施方式的组合来配置用于机炉协调系统的控制设备和系统，并且其他的替换实施方式也落入本实用新型的保护范围。
综上所述，采用本实用新型提供的用于机炉协调系统的控制方法、设备、以及系统，能够实现压力偏差动态补偿与锅炉主控输出(指令)同向，即保证压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出同向，避免了由于压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出不同向而造成的机组负荷速率降低的发生，大大提高了整个机炉协调控制系统的有效性。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (6)
1.一种用于机炉协调系统的控制设备，其特征在于，该设备包括：
负荷判断模块，用于根据机炉协调系统的负荷值与负荷目标值确定负荷过程，所述负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程；以及用于根据所确定的负荷过程和压力偏差微分量确定压力偏差前馈量；
输出模块，与所述负荷判断模块连接，用于将所确定的压力偏差前馈量输出，以控制机炉协调系统的机组的操作；以及
微分算法模块，与所述负荷判断模块连接，用于对机炉协调系统的主蒸汽机压力值与主蒸汽机压力目标值之间的压力偏差进行微分计算以获得压力偏差微分量。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述负荷判断模块用于：将所述负荷值与所述负荷目标值之间的负荷偏差和负荷阈值进行比较；根据所比较的结果确定负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述负荷阈值包括升负荷阈值和降负荷阈值；所述负荷判断模块包括升负荷判断模块、降负荷判断模块、以及稳态负荷判断模块，其中：
所述升负荷判断模块用于在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差为正值且超过升负荷阈值的情况下确定负荷过程为升负荷过程；
所述降负荷判断模块用于在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差为负值且低于降负荷阈值的情况下确定负荷过程为降负荷过程；以及
所述稳态负荷判断模块用于在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差位于升负荷阈值与所述降负荷阈值之间的情况下确定负荷过程为稳态负荷过程。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述升负荷判断模块包括绝对值运算模块，以通过对压力偏差微分量取绝对值确定压力偏差前馈量；以及所述降负荷判断模块包括绝对值运算模块和乘法运算模块，以通过对压力偏差微分量取绝对值并将取绝对值后的压力偏差微分量与负一相乘确定压力偏差前馈量。
5.一种用于机炉协调系统的控制系统，其特征在于，该系统包括：
负荷采集装置，用于获得所述机炉协调系统中的负荷值；
压力传感器，用于获得机炉协调系统中的锅炉的主蒸汽机压力值；以及
根据权利要求1-4中任一项所述的用于机炉协调系统的控制设备，所述用于机炉协调系统的控制设备分别与所述负荷采集装置和所述压力传感器连接。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，该系统还包括：
比例-积分-微分PID控制器，用于对主蒸汽机压力值与主蒸汽机压力目标值之间的压力偏差进行PID控制；
加法器，用于将所确定的压力偏差前馈量输出与所述PID控制器的输出相加，以控制机炉协调系统的机组的操作。
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| CN201521116913.6U CN205480921U (zh) | 2015-12-29 | 2015-12-29 | 用于机炉协调系统的控制设备以及系统 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105402713A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-16 | 神华集团有限责任公司 | 用于机炉协调系统的控制方法、设备、系统 |
| CN111765446A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-10-13 | 浙江力聚热水机有限公司 | 一种基于自动寻优模糊三级pid的锅炉控制方法及系统 |
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| CN111765446A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-10-13 | 浙江力聚热水机有限公司 | 一种基于自动寻优模糊三级pid的锅炉控制方法及系统 |
| CN111765446B (zh) * | 2020-07-07 | 2021-11-02 | 浙江力聚热水机有限公司 | 一种基于自动寻优模糊三级pid的锅炉控制方法及系统 |
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