專利名稱：火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火電廠的控制技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)主要有爐跟機(jī)(BF)、機(jī)跟爐(BF)、協(xié)調(diào)(CC)三種控制方式。如 圖1所示，BM是控制鍋爐燃燒的指令，TM是控制汽機(jī)調(diào)節(jié)汽門的指令。當(dāng)Kl = K4 = 1，K2 = K3 = 0時(shí)，系統(tǒng)為“爐跟機(jī)(BF) ”方式，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門調(diào)節(jié) 機(jī)組功率，鍋爐燃燒率調(diào)節(jié)汽壓，這種方式變負(fù)荷性能好，但機(jī)組汽壓、汽溫變化較大，運(yùn)行 穩(wěn)定性差，有利于電網(wǎng)。當(dāng)Kl = K4 = 1，K2 = K3 = 0時(shí)，系統(tǒng)為“爐跟機(jī)(TF) ”方式，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門調(diào)節(jié) 汽壓，鍋爐燃燒率調(diào)節(jié)機(jī)組功率，這種方式變負(fù)荷性能差，但機(jī)組汽壓、汽溫變化較小，運(yùn)行 穩(wěn)定性好，有利于電廠。目前一般采用協(xié)調(diào)(CC)控制方式，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門和鍋爐燃燒率調(diào)節(jié)機(jī)組功率和 汽壓的綜合偏差。Kl K4不同的設(shè)置，可以產(chǎn)生不同的協(xié)調(diào)效果，K1/K2大說明汽機(jī)側(cè)重 調(diào)節(jié)負(fù)荷，反之說明汽機(jī)側(cè)重調(diào)節(jié)主汽壓力；K4/K3大說明鍋爐側(cè)重調(diào)節(jié)主汽壓力，反之說 明鍋爐側(cè)重調(diào)節(jié)負(fù)荷?？梢姡琓F和BF是二種特殊的情況。不管哪種協(xié)調(diào)方式，都設(shè)計(jì)了負(fù)荷指令到鍋爐指令(BM)的前饋，使鍋爐燃燒率正 確、快速地隨負(fù)荷指令變化，由于鍋爐蒸汽熱負(fù)荷對(duì)燃料量響應(yīng)較慢，在變負(fù)荷時(shí)鍋爐燃燒 率應(yīng)有適當(dāng)?shù)某{(diào)，一方面加快機(jī)組的變負(fù)荷速率，同時(shí)補(bǔ)償鍋爐的蓄熱變化。K5是為了變 負(fù)荷時(shí)加快調(diào)門的變化，提高機(jī)組功率的調(diào)節(jié)性能。隨著國內(nèi)電力裝備制造業(yè)的跨越式發(fā)展，大量600麗及以上等級(jí)超臨界機(jī)組投 產(chǎn)，這些機(jī)組都為直流鍋爐，由于直流鍋爐是強(qiáng)制循環(huán)且受熱區(qū)段之間無固定界限，參數(shù)間 存在有大量的耦合現(xiàn)象，而超臨界參數(shù)的直流鍋爐因調(diào)峰范圍內(nèi)熱力特性變化更大，其動(dòng) 態(tài)特性所表現(xiàn)出的滯后、時(shí)變和非線性就更強(qiáng)；同時(shí)由于超臨界鍋爐蓄能能力相對(duì)更小，發(fā) 電負(fù)荷控制與鍋爐參數(shù)控制的矛盾就更為突出。汽包爐的給水對(duì)蒸汽汽壓和溫度、機(jī)組發(fā)電功率基本上沒有影響，所以汽包爐機(jī) 組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可以簡化成鍋爐燃燒率和汽機(jī)調(diào)門二個(gè)輸入，機(jī)組功率和蒸汽壓力二個(gè) 輸出的對(duì)象。而直流爐的給水對(duì)蒸汽汽壓和溫度、機(jī)組發(fā)電功率功都有顯著的影響，所以它 起碼是一個(gè)鍋爐燃燒率、給水量和汽機(jī)調(diào)門三個(gè)輸入，機(jī)組功率、蒸汽壓力和溫度(或焓) 三個(gè)輸出的對(duì)象。但目前超臨界機(jī)組仍沿用著主要適用于汽包爐機(jī)組的傳統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系 統(tǒng)，難以滿足超臨界機(jī)組運(yùn)行要求。直流爐的鍋爐蒸發(fā)量隨給水量同步變化，控制給水能快速變化機(jī)組發(fā)電功率。汽 溫對(duì)給水的響應(yīng)也比燃料快，尤其是配直吹式制粉系統(tǒng)的機(jī)組，由于原煤磨成煤粉需要1 分鐘左右的時(shí)間，燃燒率調(diào)節(jié)汽溫有 較長的延遲，所以目前直流爐機(jī)組一般采用給水調(diào)節(jié) 分離溫度(或焓)，變負(fù)荷時(shí)為了維持汽溫，要求給水隨鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣熱量同步變化，則給水必須滯后于燃料量變化，這樣這類發(fā)電機(jī)組的變負(fù)荷性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，通過對(duì)傳統(tǒng)協(xié)調(diào)控制改進(jìn)，提 高機(jī)組的變負(fù)荷性能，更好地滿足電網(wǎng)的變負(fù)荷要求，提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，減 小機(jī)組的變負(fù)荷成本，更好地協(xié)調(diào)廠網(wǎng)利益。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，包括進(jìn)行機(jī)組智能化協(xié)調(diào)控制；進(jìn)行直流爐智能化給水控制；進(jìn)行智能化快速反向變負(fù)荷處理；進(jìn)行智能化超調(diào)控制，其中所述智能化超調(diào)控制包括直流爐的智能化超調(diào)控制和 汽包爐的智能化超調(diào)控制。進(jìn)一步的，所述機(jī)組智能化協(xié)調(diào)控制在加負(fù)荷過程中主汽壓力低于壓力定值，如 偏低在允許值內(nèi)，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門調(diào)節(jié)發(fā)電功率，機(jī)組功率與功率指令基本相等，機(jī)組有最好 的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，機(jī)組功率能快速跟隨功率指令變化；如果主汽壓力低于壓力定值超過允許值，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門增加了主汽壓力的調(diào)節(jié)作 用，防止主汽壓力過低，此時(shí)機(jī)組功率會(huì)低于功率指令，如果主汽壓力繼續(xù)下降，則應(yīng)閉鎖 汽機(jī)調(diào)門開大，保證機(jī)組安全。進(jìn)一步的，所述機(jī)組智能化協(xié)調(diào)控制在減負(fù)荷過程中主汽壓力高于壓力定值，如 偏高在允許值內(nèi)，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門調(diào)節(jié)發(fā)電功率，機(jī)組功率與功率指令基本相等，機(jī)組有最好 的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，機(jī)組功率能快速跟隨功率指令變化；如果主汽壓力高于壓力定值超過允許值，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門增加了主汽壓力的調(diào)節(jié)作 用，防止主汽壓力過高，此時(shí)機(jī)組功率會(huì)高于功率指令，如果主汽壓力繼續(xù)上升，則應(yīng)閉鎖 汽機(jī)調(diào)門關(guān)小，保證機(jī)組安全。進(jìn)一步的，所述智能化直流爐給水控制系統(tǒng)在變負(fù)荷時(shí)，適當(dāng)放棄汽溫的控制，協(xié) 助汽機(jī)調(diào)門控制功率，使機(jī)組有較好的持續(xù)變負(fù)荷性能，完成變負(fù)荷后，給水平滑過渡到控 制汽溫，這樣即提高直流爐機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，汽溫的變化也控制在合理的范圍內(nèi)。進(jìn)一步的，在加負(fù)荷過程，給水提前增加，汽溫低于溫度定值，如分離器溫度偏低 在允許值內(nèi)，則不會(huì)出現(xiàn)因汽溫下降而減小給水流量，使機(jī)組功率下降情況，此時(shí)給水主要 用于輔助調(diào)節(jié)機(jī)組功率，使機(jī)組有較好的持續(xù)加負(fù)荷性能；如果分離器溫度偏低超過允許值，則此時(shí)給水恢復(fù)調(diào)節(jié)分離器溫度，防止汽溫過 低，保證機(jī)組安全，加負(fù)荷性能會(huì)有所下降。進(jìn)一步的，在減負(fù)荷過程，給水提前減小，汽溫高于溫度定值，如分離器溫度偏高 在允許值內(nèi)，則不會(huì)出現(xiàn)因汽溫上升而增加給水流量，使機(jī)組功率上升情況，此時(shí)給水主要 用于輔助調(diào)節(jié)機(jī)組功率，使機(jī)組有較好的持續(xù)減負(fù)荷性能；如果分離器溫度偏高超過允許值，則此時(shí)給水恢復(fù)調(diào)節(jié)分離器溫度，防止汽溫過 高，保證機(jī)組安全，減負(fù)荷性能會(huì)有所下降。進(jìn)一步的，所述智能化快速反向變負(fù)荷處理在加負(fù)荷過程中，如此時(shí)突然出現(xiàn)反 向減負(fù)荷要求，汽機(jī)組調(diào)門快速朝著關(guān)的方向變化，直流爐的給水快速朝著減小的方向變化，機(jī)組功率能隨電網(wǎng)要求同步變化，有效提高機(jī)組的變負(fù)荷性能。 進(jìn)一步的，所述智能化快速反向變負(fù)荷處理在加負(fù)荷過程中突然反向減負(fù)荷，此 時(shí)機(jī)組功率低于功率指令，主汽壓力低于壓力定值，汽機(jī)調(diào)門變成調(diào)節(jié)汽壓，調(diào)門快速關(guān) 小，變負(fù)荷速率優(yōu)于電網(wǎng)要求，而且有助汽壓恢復(fù)。進(jìn)一步的，所述智能化快速反向變負(fù)荷處理在加負(fù)荷過程中突然反向減負(fù)荷，此 時(shí)直流爐汽溫低于壓力定值，給水變?yōu)檎{(diào)節(jié)汽溫，給水量減小，加速機(jī)組功率下降，變負(fù)荷 性能提高，而且有助汽溫恢復(fù)。進(jìn)一步的，所述直流爐的智能化超調(diào)控制在有加負(fù)荷要求時(shí)，系統(tǒng)觸發(fā)燃燒率和 給水量的超調(diào)，此時(shí)由于調(diào)門開大加負(fù)荷，而鍋爐熱負(fù)荷還沒有來得及增加，蒸汽壓力和溫 度下降，其中超調(diào)分為二部分，第一部分按煤水配比關(guān)系隨同步變化給水量和燃料量，第二 部分是燃料量的單獨(dú)超調(diào)，主要用于恢復(fù)由于給水提前變化引起的溫度變化；系統(tǒng)根據(jù)汽溫、汽壓的變化修正給水和燃燒率的超調(diào)幅度，由于燃燒率和給水的 超調(diào)，在加負(fù)荷過程的后期，鍋爐熱量會(huì)大于發(fā)電量，蒸汽壓力和溫度上升，當(dāng)蒸汽壓力接 近其定值時(shí)復(fù)位第一部分超調(diào)，當(dāng)蒸汽溫度接近其定值時(shí)，復(fù)位第二部分燃燒率超調(diào)，由于 鍋爐熱慣性最終使蒸汽壓力和溫度恢復(fù)至目標(biāo)值。進(jìn)一步的，所述汽包爐的智能化超調(diào)控制在加負(fù)荷時(shí)，調(diào)門開大，利用機(jī)組的蓄熱 使電負(fù)荷快速增加，主汽壓力下降；同時(shí)鍋爐燃燒率快速超調(diào)地變化，當(dāng)鍋爐負(fù)荷超過電負(fù) 荷時(shí)，主汽壓力開始回升，當(dāng)壓力回升接近其定值時(shí)結(jié)束超調(diào)，主汽壓力由鍋爐負(fù)荷的慣性 回升到其定值。本發(fā)明提出的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，使得火電廠通過協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷控制，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)一般通過調(diào)節(jié)鍋爐燃燒率(及給水量)、汽機(jī)進(jìn)汽量的調(diào)節(jié) 汽門，在保證機(jī)組安全的前提下盡快響應(yīng)電網(wǎng)的負(fù)荷變化要求，并維持汽壓(汽溫)，使機(jī) 組經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定地運(yùn)行。


圖1所示為傳統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖。圖2所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法流程圖。圖3所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的汽包爐智能協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖。圖4所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的直流爐智能協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。請(qǐng)參考圖2，圖2所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法流 程圖。本發(fā)明提出一種火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，包括步驟SlOO 進(jìn)行機(jī)組智能化協(xié)調(diào)控制；步驟S200 進(jìn)行直流爐智能化給水控制；步驟S300 進(jìn)行智能化快速反向變負(fù)荷處理；步驟S400 進(jìn)行智能化超調(diào)控制，其中所述智能化超調(diào)控制包括直流爐的智能化 超調(diào)控制和汽包爐的智能化超調(diào)控制。
目前的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用如圖1所示的傳統(tǒng)固定控制方式，本智能化協(xié)調(diào)控制系 統(tǒng)根據(jù)功率指令的變化確定機(jī)組加負(fù)荷、減負(fù)荷、穩(wěn)定三種工況，機(jī)組在變負(fù)荷工況時(shí)切到 BF方式，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門在保證機(jī)組安全的前提下控制功率，發(fā)揮出機(jī)組最快的變負(fù)荷性能， 及時(shí)滿足電網(wǎng)的AGC變負(fù)荷要求。完成變負(fù)荷后過渡到TF或有利于機(jī)組的協(xié)調(diào)方式，汽機(jī) 調(diào)門平滑地過渡為主要調(diào)節(jié)汽壓，使機(jī)組在穩(wěn)定工況下，處于最穩(wěn)定、最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式。 較好地實(shí)現(xiàn)了廠網(wǎng)協(xié)調(diào)。 如圖3，PIDl構(gòu)成的汽機(jī)調(diào)門調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)快速系統(tǒng)，使輸入偏差El為0。通 過協(xié)調(diào)方式控制模塊，使El有不同的模型，汽機(jī)調(diào)門承擔(dān)不同的調(diào)節(jié)任務(wù)。符號(hào)說明N 機(jī)組功率，N0 功率指令，N0i 加負(fù)荷時(shí)的功率指令，Nod 減負(fù)荷時(shí)的負(fù)荷指令。Pt 主汽壓力；P0 壓力定值；P0i 加負(fù)荷時(shí)的壓力定值；Pod 減負(fù)荷時(shí)的壓力定值， δ 允許的壓力偏差。加負(fù)荷時(shí)的功率指令Ncii = MAX (N。，N)式 1加負(fù)荷時(shí)的壓力定值P0i = MAX [ (P0- δ )，MIN (P0, P1)]式 2加負(fù)荷時(shí)的PIDl輸入偏差Eli = (N0i-N) -K(P0i-Pt)式 3由于加負(fù)荷過程中機(jī)組功率一般低于功率指令，由式1得到NQi = N。，主汽壓力一 般低于壓力定值，如偏低在允許值內(nèi)，由式2得到ΡΜ = Pt,由式3得到El = (N0-N)式 4由式4可見，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門調(diào)節(jié)發(fā)電功率，機(jī)組功率基本上與功率指令相等，機(jī)組 有最好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，機(jī)組功率能快速跟隨功率指令變化，這是在加負(fù)荷過程中正常的 情況。如果主汽壓力低于壓力定值超過允許值(δ )，由式2得到PQi = Pq- δ，由式3得 到El = (N0-N)-K (P0- δ -Pt)式 5由式5可見，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門增加了主汽壓力的調(diào)節(jié)作用，防止主汽壓力過低，此時(shí) 機(jī)組功率會(huì)偏低于功率指令，如果主汽壓力繼續(xù)下降，則應(yīng)閉鎖汽機(jī)調(diào)門開大，保證機(jī)組安全。減負(fù)荷時(shí)的功率指令Ntld = MIN (N。，N)式 6減負(fù)荷時(shí)的壓力定值Pod = MIN [ (P0+ δ )，MAX (P0，Pt)]式 7減負(fù)荷時(shí)的PIDl輸入偏差Eld = (Nod-N)-K(Pod-Pt)式 8由于減負(fù)荷過程中發(fā)電功率一般高于功率指令，由式6得到NQd = NQ，主汽壓力一 般高于壓力定值，如偏高在允許值內(nèi)，由式7得到=Ptld = Pt,由式8得到El = (N0-N)式 9
由式9可見，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門調(diào)節(jié)發(fā)電功率，機(jī)組功率基本上與功率指令相等，機(jī)組 有最好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，機(jī)組功率能快速跟隨功率指令變化，這是在減負(fù)荷過程中正常的 情況。如果主汽壓力高于壓力定值超過允許值(δ )，由式7得到PQd = PQ+ δ，由式8得 到El = (N0-N) -K (P0+ δ -Pt)式 10 由式10可見，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門增加了主汽壓力的調(diào)節(jié)作用，防止主汽壓力過高，此 時(shí)機(jī)組功率會(huì)偏高于功率指令，如果主汽壓力繼續(xù)上升，則應(yīng)閉鎖汽機(jī)調(diào)門關(guān)小，保證機(jī)組安全。在變負(fù)荷過程中，鍋爐側(cè)PID2，作相應(yīng)的變化，Ε2—般為主汽壓力與壓力定值的偏差。從變負(fù)荷過渡到穩(wěn)態(tài)后，協(xié)調(diào)方式切回TF或較穩(wěn)定的協(xié)調(diào)方式。請(qǐng)參考圖4，超臨界機(jī)組沒有汽包爐那樣大的蓄熱，所以調(diào)門變化時(shí)機(jī)組功率變化 較小，只能滿足電網(wǎng)初期和很小幅度變負(fù)荷要求，不能滿足較大幅度持續(xù)的變負(fù)荷要求。直 流爐的鍋爐蒸發(fā)量隨給水量同步變化，控制給水能快速變化機(jī)組發(fā)電功率，這也是超臨界 機(jī)組儲(chǔ)能利用的主要途徑。汽溫對(duì)給水的響應(yīng)遠(yuǎn)比燃料快，通過給水調(diào)節(jié)負(fù)荷，變負(fù)荷性能 好，但汽溫偏差較大，反之給水調(diào)節(jié)汽溫，則汽溫變化較小，但變負(fù)荷性能差，可見直流爐機(jī) 組的負(fù)荷控制與汽溫控制是有矛盾的。本智能化給水控制系統(tǒng)在變負(fù)荷時(shí)，適當(dāng)放棄汽溫的控制，協(xié)助汽機(jī)調(diào)門控制功 率，使機(jī)組有較好的持續(xù)變負(fù)荷性能，完成變負(fù)荷后，給水平滑過渡到控制汽溫，這樣即提 高超臨界機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，汽溫的變化也控制在合理的范圍內(nèi)。符號(hào)說明T 分離器溫度；T0 溫度定值；T0i 加負(fù)荷時(shí)的溫度定值；Τ0d 減負(fù)荷時(shí)的溫度定 值，σ 允許的溫度偏差。加負(fù)荷時(shí)的溫度定值T0i = MAX [ (T0- σ )，MIN (T0, Τ)]式 11由于加負(fù)荷過程，給水提前增加，汽溫一般會(huì)低于溫度定值，如分離器溫度偏低在 允許值內(nèi)，由式11得到=T0i = T，PID3的輸入為0，不會(huì)出現(xiàn)因汽溫下降而減小給水流量， 使機(jī)組功率下降情況，此時(shí)給水主要用于輔助調(diào)節(jié)機(jī)組功率，使機(jī)組有較好的持續(xù)變負(fù)荷 性能。如果分離器溫度偏低超過允許值，則由式11得到=T0i = T0-σ，此時(shí)給水恢復(fù)調(diào)節(jié)分離器溫度，防止汽溫過低，保證機(jī)組安全，變負(fù)荷性能會(huì)有所下降。減負(fù)荷時(shí)的溫度定值Tod = ΜΙΝ[(Τ0+σ )，MAX(T0，T)]式 12同樣減負(fù)荷過程，給水提前減小，汽溫一般會(huì)高于溫度定值，如分離器溫度偏高在 允許值內(nèi)，由式12得到T0d = Τ, PID3的輸入為0，不會(huì)出現(xiàn)因汽溫上升而增加給水流量， 使機(jī)組功率上升情況，此時(shí)給水主要用于輔助調(diào)節(jié)機(jī)組功率，使機(jī)組有較好的持續(xù)變負(fù)荷 性能。如果分離器溫度偏高超過允許值，則由式12得到=T0i = T0+σ，此時(shí)給水恢復(fù)調(diào)節(jié)分 離器溫度，防止汽溫過高，保證機(jī)組安全，變負(fù)荷性能會(huì)有所下降。電網(wǎng)一個(gè)要求發(fā)電和用電及時(shí)平衡的系統(tǒng)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)上下來回的變負(fù)荷要求，本專利具有使機(jī)組功率隨電網(wǎng)要求快速反向變負(fù)荷的功能。在加負(fù)荷過程中，如此時(shí)突然出現(xiàn)反向減負(fù)荷要求，在目前的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)下，由 于功率指令有速率限制，在一段時(shí)間內(nèi)機(jī)組功率仍低于功率指令，所以汽機(jī)調(diào)門會(huì)朝著開 大方向變化，造成負(fù)荷反向變化的延遲，也浪費(fèi)發(fā)電能源。在本專利中，出現(xiàn)由加轉(zhuǎn)減的變 負(fù)荷要求時(shí)，由式6得到Nq = N, PIDl功率指令由Ntl變?yōu)镹，汽機(jī)組調(diào)門快速朝著關(guān)的方 向變化?？梢姍C(jī)組功率能隨電網(wǎng)要求同步變化，有效地提高了機(jī)組的變負(fù)荷性能。在頻繁的變負(fù)荷過程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)加負(fù)荷時(shí)主汽壓力偏高于其定值和減負(fù)荷時(shí) 主汽壓力偏低于其定值，如加負(fù)荷過程中突然反向減負(fù)荷，此時(shí)不僅機(jī)組功率低于功率指 令，而且主汽壓力也低于壓力定值，由式6、7、、8得到E1 =K(Ptl-Pt),汽機(jī)調(diào)門變成調(diào)節(jié)汽 壓，調(diào)門快速關(guān)小，變負(fù)荷速率會(huì)優(yōu)于電網(wǎng)要求，這樣做對(duì)電網(wǎng)和機(jī)組都是有利的，因?yàn)榇?時(shí)調(diào)門變負(fù)荷與恢復(fù)主汽壓力的方向是一致。同樣在頻繁的變負(fù)荷過程中時(shí)直流爐常會(huì)出現(xiàn)加負(fù)荷時(shí)汽溫偏高于其定值和減 負(fù)荷時(shí)汽溫偏低于其定值，如加負(fù)荷過程中突然反向減負(fù)荷，此時(shí)汽溫仍低于壓力定值，由 式12得到TM = Ttl，給水變?yōu)檎{(diào)節(jié)汽溫，PID3使給水量減小，加速機(jī)組功率下降，不僅變負(fù) 荷性能提高，而且有助汽溫恢復(fù)。根據(jù)火電機(jī)組的變負(fù)荷特性，沒有燃燒率(或給水)的超調(diào)，變負(fù)荷速率較差，過 大的超調(diào)造成負(fù)荷過調(diào)，過小的超調(diào)變負(fù)荷速率達(dá)不到要求，超調(diào)不當(dāng)機(jī)組參數(shù)變化也較 大，影響機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。常規(guī)的協(xié)調(diào)控制采用固定的超調(diào)，當(dāng)機(jī)組工況變化 時(shí)，控制性能變差。本專利提出了智能化超調(diào)控制策略，能根據(jù)變負(fù)荷幅度、速率，機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)等 預(yù)估超調(diào)幅度，使機(jī)組有較好的變負(fù)荷性能，超調(diào)的總量應(yīng)是變負(fù)荷時(shí)機(jī)組蓄熱變化的總 量，本專利并根據(jù)機(jī)組的參數(shù)變化趨勢(shì)判斷超調(diào)總量，使機(jī)組完成變負(fù)荷后能量基本平衡， 蒸汽的壓力(和溫度)恢復(fù)到額定值。智能化超調(diào)較好解決了滯后、時(shí)變、非線性的鍋爐控 制難點(diǎn)。請(qǐng)參考圖4，直流爐給水超調(diào)主要作用是加快機(jī)組的變負(fù)荷速度，及時(shí)平衡汽機(jī)對(duì) 鍋爐蒸發(fā)量的要求，它還根據(jù)汽壓的變化修正給水超調(diào)量，減小汽壓的變化幅度，并最終使 汽壓恢復(fù)。燃料量的超調(diào)主要是及時(shí)補(bǔ)充鍋爐的儲(chǔ)能變化，平衡機(jī)組的能量，它還根據(jù)蒸汽 比焓的變化修正燃料量的超調(diào)，減小汽溫的變化，最終使汽溫恢復(fù)。當(dāng)汽機(jī)調(diào)門快速跟隨負(fù)荷指令變化，充分利用機(jī)組的蓄熱，提高機(jī)組初期的負(fù)荷響應(yīng)性能時(shí)，直流爐給水量超前變化，機(jī)組電負(fù)荷會(huì)快速變化，但由于鍋爐熱負(fù)荷客觀上存 在著較大的延遲，它總是滯后于電負(fù)荷的變化，蒸汽壓力和溫度會(huì)有較大的變化，所以必須 適當(dāng)?shù)爻{(diào)給煤量指令，才能減小蒸汽壓力和溫度的變化。燃燒率的超調(diào)分為二部分，第一 部分按煤水配比關(guān)系隨給水量同步變化，第二部分主要用于恢復(fù)由于給水提前變化引起的 溫度變化。有加負(fù)荷要求時(shí)，系統(tǒng)觸發(fā)燃燒率和給水量的超調(diào)，此時(shí)由于調(diào)門開大加負(fù)荷，而鍋爐熱負(fù)荷還沒有來得及增加，蒸汽壓力和溫度下降。系統(tǒng)根據(jù)汽溫、汽壓的變化修正給水 和燃燒率的超調(diào)幅度，由于燃燒率和給水的超調(diào)，在加負(fù)荷過程的后期，鍋爐熱量會(huì)大于發(fā) 電量，蒸汽壓力和溫度上升，當(dāng)蒸汽壓力接近其定值時(shí)復(fù)位給水和第一部燃燒率超調(diào)，當(dāng)蒸 汽溫度接近其定值時(shí)，復(fù)位第二部燃燒率超調(diào)，由于鍋爐熱慣性最終使蒸汽壓力和溫度恢復(fù)至目標(biāo)值。減負(fù)荷的控制與加負(fù)荷相似。
請(qǐng)參考圖3，本專利的汽包爐超調(diào)量采用智能判斷，其數(shù)量應(yīng)等于調(diào)門調(diào)節(jié)電負(fù)荷 時(shí)利用掉的蓄熱變化量。它是一定量的能量，對(duì)應(yīng)于一定量的煤，是超調(diào)幅度與超調(diào)持續(xù)時(shí) 間形成的面積，其大小與變負(fù)荷速率和負(fù)荷的變化量有關(guān)。如超調(diào)幅度減小，超調(diào)持續(xù)時(shí)間 就會(huì)延長；如超調(diào)幅度增大，超調(diào)持續(xù)時(shí)間就會(huì)減小，超調(diào)幅度增大，主汽壓力的動(dòng)態(tài)偏差 會(huì)減小，但對(duì)鍋爐的擾動(dòng)會(huì)比較大。加負(fù)荷時(shí)，調(diào)門開大，利用機(jī)組的蓄熱使電負(fù)荷快速增加，主汽壓力下降；同時(shí)鍋 爐燃燒率快速超調(diào)地變化，當(dāng)鍋爐負(fù)荷超過電負(fù)荷時(shí)，主汽壓力開始回升，當(dāng)壓力回升接近 其定值時(shí)結(jié)束超調(diào)，主汽壓力由鍋爐負(fù)荷的慣性回升到其定值。減負(fù)荷的過程相似。超調(diào) 的結(jié)束采用智能判斷，相當(dāng)于控制超調(diào)持續(xù)時(shí)間，其目標(biāo)是使完成變負(fù)荷任務(wù)后主汽壓力 正好恢復(fù)到其定值。減負(fù)荷的控制與加負(fù)荷相似。綜上所述，本發(fā)明提出的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，使得火電廠通過協(xié)調(diào) 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷控制，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)一般通過調(diào)節(jié)鍋爐燃燒率(及給水量)、汽機(jī) 進(jìn)汽量的調(diào)節(jié)汽門，在保證機(jī)組安全的前提下盡快響應(yīng)電網(wǎng)的負(fù)荷變化要求，并維持汽壓 (汽溫)，使機(jī)組經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定地運(yùn)行。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾。因 此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，包括進(jìn)行機(jī)組智能化協(xié)調(diào)控制；進(jìn)行直流爐智能化給水控制；進(jìn)行智能化快速反向變負(fù)荷處理；進(jìn)行智能化超調(diào)控制，其中所述智能化超調(diào)控制包括直流爐的智能化超調(diào)控制和汽包爐的智能化超調(diào)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述機(jī)組智 能化協(xié)調(diào)控制在加負(fù)荷過程中，主汽壓力低于壓力定值，如偏低在允許值內(nèi)，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門 調(diào)節(jié)發(fā)電功率，機(jī)組功率與功率指令基本相等，機(jī)組有最好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，機(jī)組功率能快 速跟隨功率指令變化；如果主汽壓力低于壓力定值超過允許值，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門增加了主汽壓力的調(diào)節(jié)作用， 防止主汽壓力過低，此時(shí)機(jī)組功率會(huì)低于功率指令，如果主汽壓力繼續(xù)下降，則應(yīng)閉鎖汽機(jī) 調(diào)門開大，保證機(jī)組安全。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述機(jī)組智 能化協(xié)調(diào)控制在減負(fù)荷過程中主汽壓力高于壓力定值，如偏高在允許值內(nèi)，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門 調(diào)節(jié)發(fā)電功率，機(jī)組功率與功率指令基本相等，機(jī)組有最好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，機(jī)組功率能快 速跟隨功率指令變化；如果主汽壓力高于壓力定值超過允許值，此時(shí)汽機(jī)調(diào)門增加了主汽壓力的調(diào)節(jié)作用， 防止主汽壓力過高，此時(shí)機(jī)組功率會(huì)高于功率指令，如果主汽壓力繼續(xù)上升，則應(yīng)閉鎖汽機(jī) 調(diào)門關(guān)小，保證機(jī)組安全。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述智能化 直流爐給水控制系統(tǒng)在變負(fù)荷時(shí)，適當(dāng)放棄汽溫的控制，協(xié)助汽機(jī)調(diào)門控制功率，使機(jī)組有 較好的持續(xù)變負(fù)荷性能，完成變負(fù)荷后，給水平滑過渡到控制汽溫，這樣即提高直流爐機(jī)組 的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，汽溫的變化也控制在合理的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，在加負(fù)荷過 程，給水提前增加，汽溫低于溫度定值，如分離器溫度偏低在允許值內(nèi)，則不會(huì)出現(xiàn)因汽溫 下降而減小給水流量，使機(jī)組功率下降情況，此時(shí)給水主要用于輔助調(diào)節(jié)機(jī)組功率，使機(jī)組 有較好的持續(xù)加負(fù)荷性能；如果分離器溫度偏低超過允許值，則此時(shí)給水恢復(fù)調(diào)節(jié)分離器溫度，防止汽溫過低，保 證機(jī)組安全，加負(fù)荷性能會(huì)有所下降。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，在減負(fù)荷過 程，給水提前減小，汽溫高于溫度定值，如分離器溫度偏高在允許值內(nèi)，則不會(huì)出現(xiàn)因汽溫 上升而增加給水流量，使機(jī)組功率上升情況，此時(shí)給水主要用于輔助調(diào)節(jié)機(jī)組功率，使機(jī)組 有較好的持續(xù)減負(fù)荷性能；如果分離器溫度偏高超過允許值，則此時(shí)給水恢復(fù)調(diào)節(jié)分離器溫度，防止汽溫過高，保 證機(jī)組安全，減負(fù)荷性能會(huì)有所下降。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述智能化 快速反向變負(fù)荷處理在加負(fù)荷過程中，如此時(shí)突然出現(xiàn)反向減負(fù)荷要求，汽機(jī)組調(diào)門快速 朝著關(guān)的方向變化，直流爐的給水快速朝著減小的方向變化，機(jī)組功率能隨電網(wǎng)要求同步變化，有效提高機(jī)組的變負(fù)荷性能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述智能化 快速反向變負(fù)荷處理在加負(fù)荷過程中突然反向減負(fù)荷，此時(shí)機(jī)組功率低于功率指令，主汽 壓力低于壓力定值，汽機(jī)調(diào)門變成調(diào)節(jié)汽壓，調(diào)門快速關(guān)小，變負(fù)荷速率優(yōu)于電網(wǎng)要求，而 且有助汽壓恢復(fù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述智能化 快速反向變負(fù)荷處理在加負(fù)荷過程中突然反向減負(fù)荷，此時(shí)直流爐汽溫低于壓力定值，給 水變?yōu)檎{(diào)節(jié)汽溫，給水量減小，加速機(jī)組功率下降，變負(fù)荷性能提高，而且有助汽溫恢復(fù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述直流爐 的智能化超調(diào)控制在有加負(fù)荷要求時(shí)，系統(tǒng)觸發(fā)燃燒率和給水量的超調(diào)，此時(shí)由于調(diào)門開 大加負(fù)荷，而鍋爐熱負(fù)荷還沒有來得及增加，蒸汽壓力和溫度下降，其中超調(diào)分為二部分， 第一部分按煤水配比關(guān)系同步變化給水量和燃料量，第二部分是燃料量的單獨(dú)超調(diào)，主要 用于恢復(fù)由于給水提前變化引起的溫度變化；系統(tǒng)根據(jù)汽溫、汽壓的變化修正給水和燃燒率的超調(diào)幅度，由于燃燒率和給水的超調(diào)， 在加負(fù)荷過程的后期，鍋爐熱量會(huì)大于發(fā)電量，蒸汽壓力和溫度上升，當(dāng)蒸汽壓力接近其定 值時(shí)復(fù)位第一部超調(diào)，當(dāng)蒸汽溫度接近其定值時(shí)，復(fù)位第二部超調(diào)，由于鍋爐熱慣性最終使 蒸汽壓力和溫度恢復(fù)至目標(biāo)值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述汽包爐 的智能化超調(diào)控制在加負(fù)荷時(shí)，調(diào)門開大，利用機(jī)組的蓄熱使電負(fù)荷快速增加，主汽壓力下 降；同時(shí)鍋爐燃燒率快速超調(diào)地變化，當(dāng)鍋爐負(fù)荷超過電負(fù)荷時(shí)，主汽壓力開始回升，當(dāng)壓 力回升接近其定值時(shí)結(jié)束超調(diào)，主汽壓力由鍋爐負(fù)荷的慣性回升到其定值。
全文摘要
本發(fā)明提出一種火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，包括進(jìn)行機(jī)組智能化協(xié)調(diào)控制；進(jìn)行直流爐智能化給水控制；進(jìn)行智能化快速反向變負(fù)荷處理；進(jìn)行智能化超調(diào)控制，其中所述智能化超調(diào)控制包括直流爐的智能化超調(diào)控制和汽包爐的智能化超調(diào)控制。本發(fā)明提出的火電機(jī)組智能化的協(xié)調(diào)控制方法，通過對(duì)傳統(tǒng)協(xié)調(diào)控制改進(jìn)，提高機(jī)組的變負(fù)荷性能，更好地滿足電網(wǎng)的變負(fù)荷要求，提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，減小機(jī)組的變負(fù)荷成本，更好地協(xié)調(diào)廠網(wǎng)利益。
文檔編號(hào)F22B35/00GK101988697SQ20091005612
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者沈叢奇 申請(qǐng)人:華東電力試驗(yàn)研究院有限公司;上海明華電力技術(shù)工程有限公司