本發(fā)明涉及調(diào)控制系統(tǒng)鍋爐前饋控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，是一種燃煤機(jī)組鍋爐前饋的給煤量預(yù)控制方法。
背景技術(shù)：
：對于燃煤發(fā)電單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)主要任務(wù)是協(xié)調(diào)控制機(jī)組負(fù)荷和主蒸汽壓力兩個(gè)參數(shù)。前者與機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰直接聯(lián)系，根據(jù)電網(wǎng)需求及時(shí)做出負(fù)荷變化；后者關(guān)系到鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，控制主蒸汽壓力的手段主要為給煤量控制，因?yàn)殄仩t燃料的能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多、過程復(fù)雜，具有大慣性、大時(shí)延特性，其控制方式是通過鍋爐協(xié)調(diào)PID及附屬多前饋控制，前饋控制發(fā)揮相關(guān)參數(shù)變化的預(yù)測作用，利用整定良好的參數(shù)計(jì)算出的燃料量直接疊加在鍋爐協(xié)調(diào)PID輸出，在主蒸汽壓力反應(yīng)至PID輸入偏差并改變輸出偏差前完成給煤量開環(huán)預(yù)調(diào)整，使機(jī)組具備更快速的調(diào)節(jié)速率。當(dāng)前燃煤機(jī)組鍋爐前饋包含：實(shí)際負(fù)荷指令(LDC)函數(shù)，給煤量預(yù)加減控制，汽包壓力微分(直流爐無)，主蒸汽壓力偏差微分，主蒸汽壓力設(shè)定微分。其中通過提前達(dá)到目標(biāo)負(fù)荷給煤量以適應(yīng)負(fù)荷快速變化的要求，加入了給煤量預(yù)加減控制前饋，能夠在機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷變化的開始點(diǎn)就根據(jù)目標(biāo)負(fù)荷的變化大小預(yù)先在鍋爐主控PID輸出進(jìn)行大幅度給煤量增加或減少，并保持一段時(shí)間后最終恢復(fù)至0?，F(xiàn)有給煤量預(yù)控制技術(shù)方案是在負(fù)荷進(jìn)行信號觸發(fā)后由目標(biāo)負(fù)荷指令與實(shí)際負(fù)荷之差與0的切換，切換選擇后數(shù)據(jù)分別進(jìn)入兩個(gè)函數(shù)的輸入，其一用于控制脈沖時(shí)長，另一個(gè)用于控制預(yù)加減給煤量大小，負(fù)荷進(jìn)行信號觸發(fā)前者賦予的可變時(shí)長的脈沖信號，脈沖期間選擇后者定義的給煤量大小以較快速率輸出至鍋爐主控前饋，當(dāng)脈沖時(shí)長結(jié)束，又以較慢速率恢復(fù)至0，實(shí)現(xiàn)給煤量的預(yù)加減控制?，F(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)主要是該項(xiàng)前饋?zhàn)饔妙A(yù)加減給煤量后恢復(fù)至0的速率是固定的，僅依靠鍋爐主控PID閉環(huán)調(diào)節(jié)主蒸汽壓力來抵消恢復(fù)過程的擾動(dòng)，與直接被控對象鍋爐的主蒸汽壓力沒有建立任何控制聯(lián)系。在出現(xiàn)被控量機(jī)組負(fù)荷與主蒸汽壓力均有下降趨勢的同時(shí)，該前饋?zhàn)饔萌砸怨潭ㄋ俾氏陆捣较蚧謴?fù)，則需要鍋爐主控PID來閉環(huán)補(bǔ)償這部分前饋反作用量，使該前饋?zhàn)饔贸蔀樾碌母蓴_量，增加鍋爐主控PID對主蒸汽壓力調(diào)節(jié)時(shí)間，降低機(jī)組負(fù)荷與主蒸汽壓力控制精度及協(xié)調(diào)控制性能。另一個(gè)缺點(diǎn)是該項(xiàng)前饋?zhàn)饔妙A(yù)加減給煤量大小是固定的，無法自適應(yīng)燃煤發(fā)熱量的變化。電廠燃煤發(fā)熱量是一個(gè)不固定無規(guī)律變化的，當(dāng)它發(fā)生變化時(shí)，單位功率所需煤量大小隨之變化，此時(shí)，固定的預(yù)加減給煤量會(huì)達(dá)不到要求的量，只能通過鍋爐PID閉環(huán)補(bǔ)償這部分給煤量，這樣將增加調(diào)節(jié)過程時(shí)間，降低協(xié)調(diào)控制性能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種燃煤機(jī)組鍋爐前饋的給煤量預(yù)控制方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有技術(shù)中主蒸汽壓力及負(fù)荷與各自設(shè)定值的動(dòng)態(tài)偏差的問題以及煤質(zhì)變化導(dǎo)致的預(yù)加減給煤量不匹配的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的：一種上述燃煤機(jī)組鍋爐前饋的給煤量預(yù)控制方法，包括以下步驟：第一步,負(fù)荷進(jìn)行信號觸發(fā)：由目標(biāo)負(fù)荷指令與實(shí)際負(fù)荷之差與0的切換模塊T1控制，切換選擇后數(shù)據(jù)分別進(jìn)入脈沖時(shí)長控制函數(shù)f1(x)、預(yù)控制給煤量函數(shù)f2(x)的輸入值；第二步,負(fù)荷進(jìn)行信號觸發(fā)脈沖：f1(x)輸出數(shù)據(jù)用于控制脈沖時(shí)長，脈沖信號分別輸出至三個(gè)數(shù)據(jù)切換模塊T2、T6、T7以及非門；第三步,在脈沖期間內(nèi)，T2輸出由控制預(yù)控制給煤量函數(shù)f2(x)的輸出切換至0，T2輸出存入In2。第四步，總?cè)剂狭颗c實(shí)際負(fù)荷比值經(jīng)功-煤比修正函數(shù)f3(x)輸出修正系數(shù)至切換模塊T3，T3輸出至In1，In1與In2相乘后輸出至速率限制模塊輸入；第五步，預(yù)加減煤恢復(fù)速率控制實(shí)現(xiàn)過程：鍋爐主蒸汽壓力經(jīng)過速率計(jì)算函數(shù)f4(x)求得其變化率，速率計(jì)算函數(shù)f4(x)輸出Out=In(t)-In(t-1)Stime]]>其中In(t)為當(dāng)前輸入值，In(t-1)為上個(gè)掃描周期的輸入值，Stime為掃描周期時(shí)間(s)；當(dāng)變化率大于0.0002MPa/s時(shí)說明其有上升趨勢，且與AND脈沖時(shí)間非門后即預(yù)加減煤量進(jìn)入恢復(fù)階段，則T5切換至0，實(shí)現(xiàn)閉鎖減負(fù)荷時(shí)給煤量預(yù)減后向加方向恢復(fù)的控制，當(dāng)壓力沒有上升趨勢后繼續(xù)以速率A恢復(fù)，經(jīng)過T7輸出至速率限制模塊使預(yù)減煤恢復(fù)的上升速率限制為0，實(shí)現(xiàn)閉鎖減負(fù)荷時(shí)給煤量預(yù)減后向加方向恢復(fù)的控制，當(dāng)壓力沒有上升趨勢后繼續(xù)以速率A恢復(fù)；當(dāng)實(shí)時(shí)求得的主蒸汽壓力變化率小于-0.0002MPa/s即說明其有下降趨勢，且與AND預(yù)加減煤量進(jìn)入恢復(fù)階段，則T4切換至0，經(jīng)過T6輸出至速率限制模塊使預(yù)加煤恢復(fù)的下降速率限制為0，實(shí)現(xiàn)閉鎖加負(fù)荷時(shí)給煤量預(yù)加后向減方向恢復(fù)的控制，當(dāng)壓力沒有下降趨勢后繼續(xù)以速率A恢復(fù)；第六步，當(dāng)T4、T5未觸發(fā)時(shí)，定值A(chǔ)為預(yù)加減后段的恢復(fù)速率；第七步，T6、T7是負(fù)荷進(jìn)行時(shí)的脈沖信號觸發(fā)切換至速率B，定值B為起始快速預(yù)加減的發(fā)生速率，T6輸出控制限制下降速率值，T7輸出控制限制上升速率值；第八步，速率限制模塊將T6輸出控制限制下降速率值、T7輸出控制限制上升速率值以及In1與In2相乘后輸出值進(jìn)行匯總分析后，以變化的速率輸出至預(yù)加減煤控制指令得出結(jié)果。下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：本發(fā)明通過在控制系統(tǒng)改變協(xié)調(diào)控制在變負(fù)荷過程中前饋給煤量控制邏輯，能夠提高變負(fù)荷過程主蒸汽壓力及負(fù)荷控制速率，縮小主蒸汽壓力及負(fù)荷與各自設(shè)定值的動(dòng)態(tài)偏差。通過增加煤質(zhì)修正函數(shù)，解決煤質(zhì)變化導(dǎo)致的預(yù)加減給煤量不匹配的問題，提高預(yù)加減煤量在煤質(zhì)變化時(shí)的自適應(yīng)性。本發(fā)明通過燃煤機(jī)組大負(fù)荷變動(dòng)時(shí)超前預(yù)給定給煤量，負(fù)荷變動(dòng)并快速穩(wěn)定控制主蒸汽壓力，提高協(xié)調(diào)控制性能，取得優(yōu)化的效果。附圖說明附圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的方法流程圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實(shí)際情況來確定具體的實(shí)施方式。在本發(fā)明中，為了便于描述，各部件的相對位置關(guān)系的描述均是根據(jù)說明書附圖1的布圖方式來進(jìn)行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置關(guān)系是依據(jù)說明書附圖的布圖方向來確定的。下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：實(shí)施例1：如附圖1所示，一種燃煤機(jī)組鍋爐前饋的給煤量預(yù)控制方法，包括以下步驟：第一步,負(fù)荷進(jìn)行信號觸發(fā)：由目標(biāo)負(fù)荷指令與實(shí)際負(fù)荷之差與0的切換模塊T1控制，切換選擇后數(shù)據(jù)分別進(jìn)入脈沖時(shí)長控制函數(shù)f1(x)、預(yù)控制給煤量函數(shù)f2(x)的輸入值。第二步,負(fù)荷進(jìn)行信號觸發(fā)脈沖：f1(x)輸出數(shù)據(jù)用于控制脈沖時(shí)長，脈沖信號分別輸出至三個(gè)數(shù)據(jù)切換模塊T2、T6、T7以及非門；第三步,在脈沖期間內(nèi)，T2輸出由控制預(yù)控制給煤量函數(shù)f2(x)的輸出切換至0，T2輸出存入In2；第四步，總?cè)剂狭颗c實(shí)際負(fù)荷比值經(jīng)功-煤比修正函數(shù)f3(x)輸出修正系數(shù)至切換模塊T3，T3輸出至In1，In1與In2相乘后輸出至速率限制模塊輸入；第五步，預(yù)加減煤恢復(fù)速率控制實(shí)現(xiàn)過程：鍋爐主蒸汽壓力經(jīng)過速率計(jì)算函數(shù)f4(x)求得其變化率，速率計(jì)算函數(shù)f4(x)輸出Out=In(t)-In(t-1)Stime]]>其中In(t)為當(dāng)前輸入值，In(t-1)為上個(gè)掃描周期的輸入值，Stime為掃描周期時(shí)間(s)；當(dāng)變化率大于0.0002MPa/s時(shí)說明其有上升趨勢，且與AND脈沖時(shí)間非門后即預(yù)加減煤量進(jìn)入恢復(fù)階段，則T5切換至0，實(shí)現(xiàn)閉鎖減負(fù)荷時(shí)給煤量預(yù)減后向加方向恢復(fù)的控制，當(dāng)壓力沒有上升趨勢后繼續(xù)以速率A恢復(fù)，經(jīng)過T7輸出至速率限制模塊使預(yù)減煤恢復(fù)的上升速率限制為0，實(shí)現(xiàn)閉鎖減負(fù)荷時(shí)給煤量預(yù)減后向加方向恢復(fù)的控制，當(dāng)壓力沒有上升趨勢后繼續(xù)以速率A恢復(fù)；當(dāng)實(shí)時(shí)求得的主蒸汽壓力變化率小于-0.0002MPa/s即說明其有下降趨勢，且與AND預(yù)加減煤量進(jìn)入恢復(fù)階段，則T4切換至0，經(jīng)過T6輸出至速率限制模塊使預(yù)加煤恢復(fù)的下降速率限制為0，實(shí)現(xiàn)閉鎖加負(fù)荷時(shí)給煤量預(yù)加后向減方向恢復(fù)的控制，當(dāng)壓力沒有下降趨勢后繼續(xù)以速率A恢復(fù)；第六步，當(dāng)T4、T5未觸發(fā)時(shí)，定值A(chǔ)為預(yù)加減后段的恢復(fù)速率；第七步，T6、T7是負(fù)荷進(jìn)行時(shí)的脈沖信號觸發(fā)切換至速率B，定值B為起始快速預(yù)加減的發(fā)生速率，T6輸出控制限制下降速率值，T7輸出控制限制上升速率值；第八步，速率限制模塊將T6輸出控制限制下降速率值、T7輸出控制限制上升速率值以及In1與In2相乘后輸出值進(jìn)行匯總分析后，以變化的速率輸出至預(yù)加減煤控制指令得出結(jié)果。該切換閉鎖控制邏輯能夠在不反向調(diào)節(jié)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行恢復(fù)，使該前饋?zhàn)饔貌桓蓴_鍋爐主控PID控制調(diào)節(jié)，縮短主蒸汽壓力調(diào)節(jié)穩(wěn)定時(shí)間，進(jìn)而提高變負(fù)荷過程主蒸汽壓力及負(fù)荷控制速率，如此的變化率監(jiān)測調(diào)整能夠縮小主蒸汽壓力及負(fù)荷與各自設(shè)定值的動(dòng)態(tài)偏差。如附圖1所示，在第四步中，功-煤比修正函數(shù)f3(x)能夠補(bǔ)償由于煤質(zhì)變化引起的煤量差異化給定，具備預(yù)加減給煤量的修正能力。如附圖1所示，在第五步中，完成快速預(yù)加減給煤量發(fā)生回路的同時(shí)，根據(jù)速率計(jì)算函數(shù)f4(x)輸出的主蒸汽變化速率大小及其利用多切換組合模塊的選擇，在預(yù)加減恢復(fù)階段控制恢復(fù)速率，達(dá)到在該階段根據(jù)主蒸汽壓力趨勢變化無擾恢復(fù)預(yù)加減煤量的目的，未對鍋爐主控PID給以反向調(diào)整。實(shí)施例2：如表1、2、3所示，下面以300MW亞臨界汽包爐機(jī)組為例，介紹函數(shù)參數(shù)設(shè)置：機(jī)組相關(guān)設(shè)備概況：機(jī)組額定功率為300MW，鍋爐為東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司生產(chǎn)的燃煤、亞臨界、自然循環(huán)、單汽包、單爐膛、四角切圓燃燒、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、緊身封閉、全鋼構(gòu)架、固態(tài)排渣、煤粉爐。汽輪機(jī)為東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司制造的亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、單軸雙缸雙排汽、供熱間接空冷汽輪機(jī)。如表1所示，脈沖時(shí)長控制函數(shù)f1(x)輸入(In)為目標(biāo)與實(shí)際負(fù)荷偏差(MW)，輸出(Out)為預(yù)加減煤量脈沖時(shí)間(s)；如表2所示，預(yù)控制給煤量函數(shù)f2(x)輸入(In)為目標(biāo)與實(shí)際負(fù)荷偏差(MW)，輸出(Out)為預(yù)加減給煤量(t/h)；如表3所示，功-煤比修正函數(shù)f3(x)輸入(In)為功煤比，輸出(Out)為預(yù)加減煤修正系數(shù)；如附圖1所示，速率計(jì)算函數(shù)f4(x)輸出Out=In(t)-In(t-1)Stime]]>其中In(t)為當(dāng)前輸入值，In(t-1)為上個(gè)掃描周期的輸入值，Stime為掃描周期時(shí)間(s)。如附圖1所示，所述的發(fā)生速率A＝40.0(t/h)/min；恢復(fù)速率B＝4.0(t/h)/min。實(shí)施例3：如表4、5、6所示，以350MW超臨界直流爐機(jī)組為例，介紹函數(shù)的參數(shù)設(shè)置：機(jī)組相關(guān)設(shè)備概況：機(jī)組容量為350MW，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、π型、緊身封閉布置、一次中間再熱、超臨界壓力變壓運(yùn)行、采用不帶再循環(huán)泵的大氣擴(kuò)容式啟動(dòng)系統(tǒng)的直流鍋爐。汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司制造的超臨界、一次中間再熱、間接空冷雙缸雙排汽凝汽式汽輪機(jī)。如表4所示，脈沖時(shí)長控制函數(shù)f1(x)輸入(In)為目標(biāo)與實(shí)際負(fù)荷偏差(MW)，輸出(Out)為預(yù)加減煤量脈沖時(shí)間(s)：如表5所示，預(yù)控制給煤量函數(shù)f2(x)輸入(In)為目標(biāo)與實(shí)際負(fù)荷偏差(MW)，輸出(Out)為預(yù)加減給煤量(t/h)如表6所示，功-煤比修正函數(shù)f3(x)輸入(In)為功煤比，輸出(Out)為預(yù)加減煤修正系數(shù):如附圖1所示，速率計(jì)算函數(shù)f4(x)公式同上。如附圖1所示，所述的發(fā)生速率A＝30.0(t/h)/min；恢復(fù)速率B＝5.0(t/h)/min。實(shí)施例4：實(shí)例以660MW超臨界直流爐機(jī)組為例，介紹函數(shù)的參數(shù)設(shè)置：機(jī)組相關(guān)設(shè)備概況：機(jī)組容量為660MW，鍋爐由上海電氣集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、四角切圓切向燃燒、平衡通風(fēng)、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架直流煤粉鍋爐。汽輪機(jī)由東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，型號為超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)。如表7所示，脈沖時(shí)長控制函數(shù)f1(x)輸入(In)為目標(biāo)與實(shí)際負(fù)荷偏差(MW)，輸出(Out)為預(yù)加減煤量脈沖時(shí)間(s)：如表8所示，預(yù)控制給煤量函數(shù)f2(x)輸入(In)為目標(biāo)與實(shí)際負(fù)荷偏差(MW)，輸出(Out)為預(yù)加減給煤量(t/h)如表9所示，功-煤比修正函數(shù)f3(x)輸入(In)為功煤比，輸出(Out)為預(yù)加減煤修正系數(shù):如附圖1所示，速率計(jì)算函數(shù)f4(x)公式同上。如附圖1所示，所述的發(fā)生速率A＝50.0(t/h)/min；恢復(fù)速率B＝6.0(t/h)/min。以上技術(shù)特征構(gòu)成了本發(fā)明的實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和實(shí)施效果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要的技術(shù)特征，來滿足不同情況的需求。表1為300MW機(jī)組脈沖時(shí)長控制函數(shù)f1(x)折線函數(shù)對應(yīng)關(guān)系表表2為300MW機(jī)組預(yù)控制給煤量函數(shù)f2(x)折線函數(shù)對應(yīng)關(guān)系表表3為300MW機(jī)組功-煤比修正函數(shù)f3(x)折線函數(shù)對應(yīng)關(guān)系表12345IN((t/h)/MW)00.40.60.70.8OUT0.850.851.01.11.12表4為350MW機(jī)組脈沖時(shí)長控制函數(shù)f1(x)折線函數(shù)對應(yīng)關(guān)系表表5為350MW機(jī)組預(yù)控制給煤量函數(shù)f2(x)折線函數(shù)對應(yīng)關(guān)系表表6為350MW機(jī)組功-煤比修正函數(shù)f3(x)折線函數(shù)對應(yīng)關(guān)系表表7為660MW機(jī)組脈沖時(shí)長控制函數(shù)f1(x)折線函數(shù)對應(yīng)關(guān)系表表8為660MW機(jī)組預(yù)控制給煤量函數(shù)f2(x)折線函數(shù)對應(yīng)關(guān)系表表9為660MW機(jī)組功-煤比修正函數(shù)f3(x)折線函數(shù)對應(yīng)關(guān)系表當(dāng)前第1頁1 2 3