專利名稱：鍋爐蒸汽溫度的自動控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鍋爐控制技術，特別是指一種鍋爐蒸汽溫度的自動控制方法。
背景技術：
眾所周知，鍋爐蒸汽溫度(以下簡稱汽溫)的控制是一個難題，按目前典型的汽溫自動調(diào)節(jié)方法(以下簡稱典型法)設計的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行效果不理想，汽溫波動大(±15℃，短時間波動超過±20℃)，自動投入率低，不但影響機組的熱效率，還威脅汽輪機組的安全運行。其原因是典型法只是取汽溫作為調(diào)節(jié)參數(shù)(有的還取減溫器前汽溫作為前饋參數(shù))，并以蒸發(fā)量作為修正參數(shù)，但都不能克服燃燒因素對汽溫的擾動，所以汽溫波動勢必很大，當蒸發(fā)量變化比較大時，波動就超出了允許的范圍，只好退出到手動調(diào)節(jié)。鍋爐汽溫自動調(diào)節(jié)非常困難，其根本原因是，燃料量變化之后，鍋爐蒸發(fā)量(以下簡稱蒸發(fā)量)經(jīng)過一段較長的滯后時間才變化；當燃料首先變化時，蒸發(fā)量滯后一段時間才變化，但由于燃料變化后煙氣溫度和煙氣量迅速隨著變化，這樣就造成在滯后時間內(nèi)蒸汽所需要的吸熱量與煙氣的實際供熱量的不平衡；相反，當由于用汽負荷變化而引起蒸發(fā)量首先變化時，為了保持鍋爐負荷的平衡則必須調(diào)節(jié)燃料隨之變化，而燃料量變化后蒸發(fā)量滯后一段時間才變化，這樣也造成在滯后時間內(nèi)蒸汽所需要的吸熱量與煙氣的實際供熱量的不平衡。這兩種情況都是燃燒對汽溫的擾動，前者是主動的，后者是被動的，都造成汽溫大幅度變化。事實上，引起汽溫變化的還有燃料特性和鍋爐運行特性的變化，但這些變化都是比較緩慢的，可以根據(jù)汽溫的變化來自動調(diào)節(jié)。而前述的燃燒對汽溫的擾動是動態(tài)的、迅速的，而且是強度很大的擾動，必須在擾動發(fā)生的同時作出響應，不能等到汽溫變化后再調(diào)節(jié)。另外，在典型法中，不管蒸發(fā)量是多少，相同的汽溫變化量對應相同的減溫水變化量，這樣顯然不合適，因為蒸汽的細熱量與蒸發(fā)量和汽溫變化量的乘積成正比，不同的蒸發(fā)量在相同的汽溫變化量時需要的減溫水變化量是不同的，典型法自動調(diào)節(jié)的結(jié)果是增加了擾動，所以汽溫波動大。
為此，本發(fā)明的申請人對典型法進行了改進，可克服典型法的缺點，實際應用證明，自動投入率和汽溫控制的穩(wěn)定程度都比典型法好很多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種運行穩(wěn)定、汽溫控制準確的鍋爐蒸汽溫度的自動控制方法。
本發(fā)明的技術方案是這樣的一種鍋爐蒸汽溫度的自動控制方法，是將過熱汽溫度偏離設定值的程度換算成需要減溫的熱量，根據(jù)需要減溫的熱量經(jīng)過PID運算后調(diào)節(jié)減溫水流量，與測量到的減溫器前后水溫一起計算得出實際減溫的熱量，直到實際減溫的熱量與需要減溫的熱量平衡為止。
上述的一種鍋爐蒸汽溫度的自動控制方法中所述的需要減溫的熱量＝汽溫修正+負荷修正+燃燒修正，其中汽溫修正＝蒸汽流量×(過熱汽溫度-汽溫設定)，負荷修正＝負荷修正系數(shù)×蒸汽流量×(過熱汽溫度-汽溫設定)，燃燒修正＝燃燒修正系數(shù)×(實際給煤量-理論需煤量)，理論需煤量＝蒸汽流量/原煤熱值；負荷修正系數(shù)為單位質(zhì)量的蒸汽的溫度每變化1℃所需吸收或者釋放的熱量，燃燒修正系數(shù)為單位質(zhì)量的給煤量的變化所產(chǎn)生的熱量并傳遞給蒸汽的熱量的變化。
上述的一種鍋爐蒸汽溫度的自動控制方法中所述的實際減溫熱量＝減溫水流量×(減溫后水溫-給水溫度)，本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術相比，具有下述優(yōu)點(1)本發(fā)明將自動調(diào)節(jié)法中各個環(huán)節(jié)之間的關系都換算為熱量的關系，并使之滿足相互的平衡，這樣的改進對克服汽溫波動起到十分積極的作用。
(2)本發(fā)明增加了一個燃燒修正環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)的輸出變化量是實際燃料供應量和實際蒸發(fā)量所需要的燃料量的函數(shù)，而且輸出的變化量與實際燃料供應量的變化量成正比、與實際蒸發(fā)量所需要的燃料量的變化量成反比。其輸出的變化直接調(diào)節(jié)減溫水量變化，用減溫水吸收蒸汽的熱量變化來補償蒸汽吸熱量與煙氣供熱量的不平衡，使得汽溫未變化之前就有效地遏制了擾動的影響，從而保持汽溫的穩(wěn)定，這就是本發(fā)明與典型法的根本區(qū)別，對自動調(diào)節(jié)汽溫穩(wěn)定起到關鍵作用。
(3)本發(fā)明將汽溫的變化與蒸發(fā)量的乘積換算成吸熱量的變化，同時也將減溫水量的變化換算成熱量的變化，并且按熱量平衡關系進行調(diào)節(jié)，這樣就保證了在不同的蒸發(fā)量和不同的汽溫變化時，減溫水變化量都保持熱量平衡，從而保證適當?shù)臏p溫水變化量，實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)，因此本發(fā)明比典型法更為有效地穩(wěn)定汽溫，可將汽溫控制在±5℃，短時間的最大偏差不超過±10℃，完全可滿足汽輪機組的正常工作溫度要求。


圖1是本發(fā)明的控制方框圖。
具體實施例方式
參閱圖1所示，本發(fā)明的一種鍋爐蒸汽溫度的自動控制方法，其特征是將過熱汽溫度偏離設定值的程度換算成需要減溫的熱量，根據(jù)需要減溫的熱量經(jīng)過PID運算后調(diào)節(jié)減溫水流量，與測量到的減溫器前后水溫一起計算得出實際減溫的熱量，直到實際減溫的熱量與需要減溫的熱量平衡為止。
事實上，汽溫偏離設定值時需要減溫的熱量主要由蒸汽流量和汽溫偏差決定，所以，設計了一個“負荷修正”環(huán)節(jié)，根據(jù)蒸汽流量和汽溫的高低按下式估算需要減去多少熱量負荷修正＝負荷修正系數(shù)×蒸汽流量×(過熱汽溫度-汽溫設定)運行中，影響汽溫變化的主要原因是燃燒的實際熱負荷(即給煤量)與蒸汽流量之間的平衡關系，所以，還設計了一個“燃燒修正”環(huán)節(jié)，修正量的大小按下面各式估算理論需煤量＝蒸汽流量/原煤熱值燃燒修正＝燃燒修正系數(shù)×(實際給煤量-理論需煤量)需要減溫熱量＝汽溫修正+負荷修正+燃燒修正實際減溫熱量＝減溫水流量×(減溫后水溫-給水溫度)為了實現(xiàn)無擾切換，手動狀態(tài)時“溫度修正PID調(diào)節(jié)”的輸出＝實際減溫熱量-燃燒修正-負荷修正“跟蹤PI調(diào)節(jié)”的輸出＝執(zhí)行器的閥位實際開度實施例在佛山市順德區(qū)金紡集團熱電站中，四臺35T/h的燃煤鍋爐上采用本發(fā)明的方法進行過熱蒸汽溫度控制，具體的控制參數(shù)為負荷修正系數(shù)＝1.0，燃燒修正系數(shù)＝4.0，溫度修正PIP＝400、I＝500，跟蹤PIP＝80I＝6，蒸汽的控制溫度設定為445℃。這樣就比采用常規(guī)的控制的方式要好很多，其中過熱蒸汽的溫度在四臺鍋爐上基本穩(wěn)定在435℃±5℃的范圍內(nèi)(其中在鍋爐負荷的變化超過30％的情況下)。在負荷變化很大的時候，偶爾會在435℃±10℃的范圍內(nèi)變化，相比起采用常規(guī)的控制模式，它通常的變化在435℃±15℃的范圍，而且還常常超出，技術上要好很多。
權利要求
1.一種鍋爐蒸汽溫度的自動控制方法，其特征是將過熱汽溫度偏離設定值的程度換算成需要減溫的熱量，根據(jù)需要減溫的熱量經(jīng)過PID運算后調(diào)節(jié)減溫水流量，與測量到的減溫器前后水溫一起計算得出實際減溫的熱量，直到實際減溫的熱量與需要減溫的熱量平衡為止。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鍋爐蒸汽溫度的自動控制方法，其特征是所述的需要減溫的熱量＝汽溫修正+負荷修正+燃燒修正，其中汽溫修正＝蒸汽流量×(過熱汽溫度-汽溫設定)，負荷修正＝負荷修正系數(shù)×蒸汽流量×(過熱汽溫度-汽溫設定)，燃燒修正＝燃燒修正系數(shù)×(實際給煤量-理論需煤量)，理論需煤量＝蒸汽流量/原煤熱值；負荷修正系數(shù)為單位質(zhì)量的蒸汽的溫度每變化1℃所需吸收或者釋放的熱量，燃燒修正系數(shù)為單位質(zhì)量的給煤量的變化所產(chǎn)生的熱量并傳遞給蒸汽的熱量的變化。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種鍋爐蒸汽溫度的自動控制方法，其特征是所述的實際減溫熱量＝減溫水流量×(減溫后水溫-給水溫度)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鍋爐蒸汽溫度的自動控制方法，旨在提供一種運行穩(wěn)定、汽溫控制準確的鍋爐控制方法，是將過熱汽溫度偏離設定值的程度換算成需要減溫的熱量，根據(jù)需要減溫的熱量經(jīng)過PID運算后調(diào)節(jié)減溫水流量，與測量到的減溫器前后水溫一起計算得出實際減溫的熱量，直到實際減溫的熱量與需要減溫的熱量平衡為止；本發(fā)明用于鍋爐的汽溫控制。
文檔編號F22G5/00GK101074772SQ20071002879
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月25日 優(yōu)先權日2007年6月25日
發(fā)明者周振華, 陳雁 申請人:周振華, 陳雁