具体实施方式
以下以具体实施例的方式对本发明方案进行详细说明。
如图1所示,是本发明的燃料热值校正方法实施例的流程示意图,其包括步骤:
步骤S101:采用第一燃料热值校正系数对热值校正前的总燃料流量进行校正,得到热值校正后的校正后燃料量,该校正后燃料量可直接采用将第一燃料热值校正系数与热值校正前的总燃料流量相乘的方式来得到,进入步骤S102;
步骤S102:根据实际的机组负荷确定基准燃料量,进入步骤S103;
步骤S103:对所述基准燃料量与所述校正后燃料量进行比较,通过连续的PID运算计算出第二燃料热值校正系数,进入步骤S104;
步骤S104:根据机组负荷范围、机组负荷变化速率、燃料量变化速率以及给水流量变化速率确定热值校正系数保持条件,进入步骤S105;
步骤S105:根据所述热值校正系数保持条件,确定自动燃料热值校正系数,该自动燃料热值校正系数是所述第一燃料热值校正系数或者所述第二燃料热值校正系数,进入步骤S106;
步骤S106:通过手自动操作器,采用手动给定的第三燃料热值校正系数或者自动接收的所述自动燃料热值校正系数更新所述第一燃料热值校正系数。
根据本发明方法,其是在采用第一燃料热值校正系数对校正前的总燃料量进行校正后,再根据校正后燃料量、机组负荷、热值校正系数保持条件以及手自动切换状态来对该第一燃料热值校正系数实时进行更新,并以更新后的第一燃料热值校正系数来完成后续的燃料热值校正过程,这种燃料热值校正方式,可适用于燃烧各种燃料、各种压力等级的锅炉对输入的燃料量进行热值校正,其既能在机组稳定工矿中对燃料热值进行有效校正,又可以有效克服燃料热值校正过程对机组升降负荷的干扰作用,有效地提高了机组控制***对各种燃料品种的适应性和控制***的稳定性。
其中,上述步骤中校正后燃料量、基准燃料量的计算过程可以是不采用上述先后顺序,可以同时进行。相应地,上述计算第二燃料热值校正系数与确定热值校正系数保持条件的过程也可以是不按照上述顺序,可以同时进行。
以下对上述本发明方法中的各步骤进行详细说明。
在上述根据实际的机组负荷确定基准燃料量时,由于机组负荷的输入值是火电机组控制***中的一个基本输入参数,因此在本发明方法中可以直接引用,计算基准燃料量时,可以根据锅炉厂家提供的性能计算书中的“机组负荷--基准燃料量”的关系来查找得到,也可以根据在锅炉燃料品种不变时机组完整的升负荷过程所对应的负荷--燃料流量关系确定。根据实际需要,也可以采用其他的方式来予以确定。
通过对上述的基准燃料量和校正后燃料量进行比较,并对该差值进行连续的比例-积分-微分(简称PID)运算,可计算得出上述计算第二燃料热值校正系数。在优选情况下,也可以是仅进行积分校正作用的运算过程。
在判定上述燃料热值系数保持条件时,所需应用的机组负荷、燃料量、给水流量等是火电机组中的基本参数,可直接引用;机组负荷范围可确定为机组不投油的最低稳燃负荷至机组满负荷之间的负荷范围,机组负荷实际变化速率、燃料量变化速率、给水流量变化速率可通过对机组负荷、燃料量、给水流量等进行速率监视或进行微分运算得到。
当机组负荷低于不投油的最低稳燃负荷时,即低于进行自动热值校正所要求的机组负荷范围的下限时,进入锅炉的燃料可能包括油、煤等多种成分,这时燃料热值校正系数需要保持,判定满足燃料热值系数保持条件。另外,当机组处于变化工况时:包括机组负荷实际变化速率、燃料量变化速率、给水流量变化速率等中的任意一个高于其对应的预定值时,例如,装机容量为600MW的机组负荷小于240MW、实际负荷变化率大于6MW/min,燃料流量变化速率大于2t/h/min、给水流量变化速率大于20t/h/min,燃料热值校正也需要保持,判定为满足燃料热值系数保持条件。
在满足热值校正系数保持条件的情况下,则说明需要继续使用原来的第一燃料热值校正系数来对燃料热值进行校正,因此采用所述第一燃料热值校正系数作为所述自动燃料热值校正系数;在热值校正投入自动状态且热值校正系数保持条件消失预设时间段后,则采用所述第二燃料热值校正系数作为所述自动燃料热值校正系数。
随后通过手自动切换状态来对上述第一燃料热值校正系数进行操作更新,如果热值校正投入自动状态,则采用上述确定的自动燃料热值校正系数更新上述第一燃料热值校正系数,并用更新后的第一燃料热值校正系数实现对燃料热值的校正;如果已切换到手动状态,则采用用户手动输入燃料热值校正系数(称之为第三燃料热值校正系数)更新上述第一燃料热值校正系数,并用更新后的第一燃料热值校正系数实现对燃料热值的校正。
依据上述本发明的燃料热值校正方法,其相应的信号处理流程示意图如图3所示,根据该信号处理流程示意图可见,本发明方法实现了对燃料热值校正系数的实时更新。
如图2所示,是本发明的燃料热值校正***实施例的结构示意图,其具体包括:
燃料量热值修正回路单元201,用于采用第一燃料热值校正系数对热值校正前的总燃料流量进行校正,得到热值校正后的校正后燃料量;
基准燃料量计算回路单元202,用于根据实际的机组负荷确定基准燃料量;
热值校正控制单元203,用于对所述基准燃料量与所述校正后燃料量进行比较,计算出第二燃料热值校正系数;
跟踪保持判断回路单元204,用于根据机组负荷范围、机组负荷实际变化速率、燃料量变化速率以及给水流量变化速率确定热值校正系数保持条件;
切换单元205,用于根据所述热值校正系数保持条件,确定自动燃料热值校正系数,该自动燃料热值校正系数是所述第一燃料热值校正系数或者所述第二燃料热值校正系数;
手自动操作单元(MA)206,用于接收手动给定的第三燃料热值校正系数,通过手自动切换功能,采用所述第三燃料热值校正系数或者自动接收的所述自动燃料热值校正系数更新所述第一燃料热值校正系数,并将更新后的第一燃料热值校正系数输出至所述燃料量热值修正回路单元201。
根据本发明的燃料热值校正***,其是在采用第一燃料热值校正系数对校正前的总燃料量进行校正后,再根据校正后燃料量、机组负荷、热值校正系数保持条件以及手自动切换状态来对该第一燃料热值校正系数实时进行更新,并以更新后的第一燃料热值校正系数来完成后续的燃料热值校正过程,这种燃料热值校正方式,可适用于燃烧各种燃料、各种压力等级的锅炉对输入的燃料量进行热值校正,其既能在机组稳定工矿中对燃料热值进行有效校正,又可以有效克服燃料热值校正过程对机组升降负荷的干扰作用,有效地提高了机组控制***对各种燃料品种的适应性和控制***的稳定性。
依据上述本发明的燃料热值校正***,图4是依据本发明的燃料热值校正***的具体实施例的原理结构示意图,以下以图4中所示的原理结构示意图对本发明的燃料热值校正***进行详细说明。
如图4所示,本发明方案中的基准燃料量计算回路单元202可包括第一惯性处理单元11、以及负荷燃料函数单元12,其中第一惯性处理单元11接入机组负荷信号,用于对机组负荷信号进行惯性处理,以消除或者减弱输入信号的高频波动;负荷燃料函数单元12的输入端与第一惯性处理单元11的输出端相连接,输出端与上述热值校正控制单元203的输入端相连接,用于根据所述惯性处理后的机组负荷计算确定基准燃料量。
在确定基准燃料量时,由于机组负荷的输入值是火电机组控制***中的一个基本输入参数,因此可以直接引用。而基准燃料量的计算,则可以根据锅炉厂家提供的性能计算书中的“机组负荷--基准燃料量”的关系来查找得到,也可以根据在锅炉燃料品种不变时机组的从机组并网到带满负荷的一个完整升负荷过程所对应的负荷--燃料流量关系确定。根据实际需要,也可以采用其他的方式来予以确定。
通过对上述的基准燃料量和校正后燃料量进行比较,并对该差值进行连续的比例-积分-微分(简称PID)运算,可计算得出上述计算第二燃料热值校正系数。在优选情况下,也可以是仅进行积分校正作用的运算过程。
如图4所示,在该具体示例中,上述燃料量热值修正回路单元201包括第二惯性处理单元31、乘法单元32,第二惯性处理单元31的输入端接入热值校正前的总燃料流量信号,用于对总燃料流量信号进行惯性处理,乘法单元32的输入端与第二惯性处理单元31的输出端以及手自动操作单元206的校正系数输出端连接,输出端与热值校正控制单元203的输入端相连接,用于对所述热值校正前的总燃料流量进行校正,输出校正后燃料量,校正后燃料量可直接采用将第一燃料热值校正系数与热值校正前的总燃料流量相乘的方式来得到。
如图4所示,上述跟踪保持判断回路单元204包括:负荷低限监视单元41、负荷速率监视单元42,燃料量速率监视单元43、主汽流量速率监视单元44、给水流量速率监视单元45、第一或门46、延时断单元47、第二或门48,其中:
负荷低限监视单元41、负荷速率监视单元42的输入端接入机组负荷信号,燃料量速率监视单元43的输入端接入燃料流量信号,主汽流量速率监视单元44的输入端接入主汽流量信号,给水流量速率监视单元45的输入端接入给水流量信号,负荷低限监视单元41、负荷速率监视单元42、燃料量速率监视单元43、主汽流量速率监视单元44、给水流量速率监视单元45的输出端均与第一或门46的输入端相连接,第一或门46的输出端与延时断单元47的输入端相连接,延时断单元47的输出端与第二或门48的输入端相连接,第二或门48的另一个输入端与手自动操作单元206的手自动状态输出端相连接,第二或门48的输出端与切换单元205的输入端相连接。
当上述负荷低限监视单元41、负荷速率监视单元42,燃料量速率监视单元43、主汽流量速率监视单元44、给水流量速率监视单元45中的任意一个输出为真,例如,额定容量为600MW的机组负荷小于240MW、实际负荷变化率大于6MW/min、燃料流量变化速率大于2t/h/min、给水流量变化速率大于20t/h/min,且热值校正处于自动状态,则发出热值校正保持信号。当所有的监视条件消失之后,仍保持一段时间,例如300秒,以确保相关各参数进入稳定状态,然后再进行热值校正的过程。当热值校正处于手动状态时,热值校正立即进入跟踪状态。
其中,上述第二或门48的输出端与热值校正PID控制器21(即热值校正控制单元)的跟踪输入端相连接,同时与手自动操作单元61的跟踪输入端相连接。
以图4中所示的原理结构示意图为例,在一个具体的燃料热值校正过程中:
校正前的总燃料量进入第二惯性处理单元31进行惯性处理,以消除或者减弱输入信号的高频波动,惯性处理后的信号进入乘法单元32,乘法单元32将该惯性处理后的信号与手自动操作单元61传送过来的第一燃料热值校正系数相乘后,得到校正后燃料量。校正后燃料量可直接供给后续使用,校正后燃料量同时还输入给热值校正控制单元21。
机组负荷信号输入给第一惯性处理单元11进行惯性处理,以消除或者减弱输入信号的高频波动,惯性处理后的信号进入负荷燃料函数单元12,负荷燃料函数单元12根据机组负荷确定对应的基准燃料量,确定后的基准燃料量输入给热值校正控制单元21。
热值校正控制单元21接收乘法单元32输出的校正后燃料量、负荷燃料函数单元12输出的基准燃料量,根据校正后燃料量、基准燃料量计算确定出第二燃料热值校正系数,并将计算确定的第二燃料热值校正系数输出给切换单元51。
机组负荷信号同时输入给负荷低限监视单元41,负荷低限监视单元41对机组负荷的值进行判定,当机组负荷低于机组负荷范围的下限时,例如单机容量为600MW的机组负荷低于240MW,负荷低限监视单元41输出真信号,输出1给第一或门46,否则输出假信号,输出0给第一或门46。
机组负荷信号同时输入给负荷速率监视单元42,负荷速率监视单元42对机组负荷的变化速率进行监视,当机组负荷的变化速率高于其对应的设定值时,例如大于6MW/min,负荷速率监视单元42输出真信号,输出1给第一或门46,否则输出假信号,输出0给第一或门46。
燃料流量的信号进入燃料量速率监视单元43,燃料量速率监视单元43对燃料流量的变化速率进行监视,当燃料流量的变化速率高于其对应的设定值时,例如2t/h/min,燃料量速率监视单元43输出真信号,输出1给第一或门46,否则输出假信号,输出0给第一或门46。
主汽流量的信号进入主汽流量速率监视单元44,主汽流量速率监视单元44对主汽流量的变化速率进行监视,当主汽流量的变化速率高于其对应的设定值时,主汽流量速率监视单元44输出真信号,输出1给第一或门46,否则输出假信号,输出0给第一或门46。
给水流量的信号进入给水流量速率监视单元45,给水流量速率监视单元45对给水流量的变化速率进行监视,当给给水流量的变化速率高于其对应的设定值时,给水流量速率监视单元45输出真信号,输出1给第一或门46,否则输出假信号,输出0给第一或门46。
当负荷低限监视单元41、负荷速率监视单元42、燃料量速率监视单元43、主汽流量速率监视单元44、给水流量速率监视单元45中的任意一个输出真信号时,第一或门46输出真信号给延时断单元47,经延时断单元47后进入第二或门48。
同时,手自动操作单元61的手自动状态输出端的输出信号输出至第二或门48,若处于手动状态,则手自动操作单元61输出真信号1给第二或门48,若处于自动状态,则手自动操作单元61输出假信号0给第二或门48。
第二或门48接收到任意一个真信号,则说明满足热值系数保持条件,并将满足热值系数保持条件的真信号1输出到切换单元51。
切换单元51接收到第二或门48发送的满足热值系数保持条件的真信号1,说明需要对当前的第一燃料热值校正系数进行保持,手自动操作单元61输出的第一燃料热值校正系数通过切换单元51的“Y”输入段返回给手自动操作单元61。
若第二或门48没接收到任何一个真信号,则说明不满足热值系数保持条件,切换单元51输出的自动燃料热值校正系数等于热值校正控制单元21的输出值,即等于热值校正控制单元21计算得出的第二燃料热值校正系数。
切换单元51接收到第二或门48发送的不满足热值系数保持条件的假信号0,说明需要对当前的第一燃料热值校正系数进行改变,则将热值校正控制单元21输送过来的第二燃料热值校正系数通过手自动操作单元61输出,作为第一燃料热值校正系数。
手自动操作单元61接收到切换单元51发送过来的自动燃料热值校正系数,在处于自动状态下,将切换单元51发送过来的自动燃料热值校正系数作为第一燃料热值校正系数输出,并给乘法单元32进行燃料热值的校正。手自动操作单元61处于手动状态下,将手动给定第一燃料热值校正系数,并输出给乘法单元32进行燃料热值的校正。
此外,手自动操作单元61的第一燃料热值校正系数还输出给上述热值校正控制单元21的跟踪量输入端、切换单元51的“Y”输入端,手自动操作单元61的手动状态输出端还连接至第二或门48的输入端,在满足热值校正系数保持条件的情况下通知热值校正控制单元21和切换单元51,使热值校正控制单元21的输出值、切换单元51输出的自动燃料热值校正系数的输出值等于当前正在使用的第一热值校正系数,在不满足热值校正系数保持条件的情况下通知热值校正控制单元21、切换单元51,使热值校正控制单元21输出的第二燃料热值校正系数、切换单元51输出的自动燃料校正系数的输出值等于热值校正控制单元21的P-I-D运算得到输出的第二燃料热值校正系数。
以下以一个应用于600MW火电机组的热值校正具体实现方式为例,就其中的参数设定等进行详细说明。
如上所述,在根据机组负荷确定基准燃料量时,假设机组负荷——基准燃料量的关系的设定如下表所示,那么,在根据机组负荷确定基准燃料量时,可通过查找下表即可得到对应的基准燃料量。
负荷(MW) |
240.0 |
270.0 |
303.0 |
352.0 |
403.0 |
453.0 |
504.0 |
543.0 |
600.0 |
650.0 |
基准燃料量(t/h) |
93.2 |
102.9 |
115.3 |
132.3 |
148.7 |
165.9 |
182.8 |
198.6 |
219.5 |
225.5 |
在上述第一惯性处理单元11、第二惯性处理单元31的其中一种实现方式中,其参数描述可做如下设定:
标记名 |
数据类型 |
缺省值 |
描述 |
输出Y |
float |
0.0 |
惯性处理后输出 |
输入X |
float |
0.0 |
以B.I方式表示的指针,或是立即浮点数 |
输入TR |
float |
Null |
以B.I方式表示的指针,或是立即浮点数。被跟踪量,空 |
|
|
|
脚总不跟踪。 |
输入TS |
bool |
F |
以B.I方式表示的指针,或是立即布尔数。跟踪切换开关 |
参数H |
float |
100.0 |
输出高限 |
参数L |
float |
0.0 |
输出低限 |
参数LG |
float |
1.0 |
惯性时间常数,LG必须大于等于1/2T(采样周期) |
参数GN |
float |
1.0 |
增益GN |
相应地,在一个具体的程序示例中,其程序实现方式可以是:
if(TS=1){Y(n)=TR(n)*GN;}
else{K1=GN/(2LG+T);K2=GN/(2LG+T);
K3=1/(2LG+T);
Y(n)=K1*X(n)+K2*X(n-1)+K3*Y(n-1);}
if(Y(n)>H)Y(n)=H;else if(Y(n)<L)Y(n)=L;
其中:T为计算周期;Y的最后稳定值=GN*X。
乘法单元32的一个具体示例中的参数描述可如下表所示:
标记名 |
数据类型 |
缺省值 |
描述 |
输出Y |
float |
0.0 |
乘法输出 |
输入X1,X2 |
float |
1.0 |
以B.I方式表示的指针,或是立即浮点数 |
参数k1,k2 |
float |
1.0 |
输入X1,X2的增益 |
参数C1,C2 |
float |
0.0 |
输入X1,X2的偏置 |
其具体算法可表示为:Y(n)=(k1*X1(n)+C1)*(k2*X2(n)+C2)。
在上述负荷速率监视单元42的一个具体实现方式的示例中,对其参数可做如下设定:
标记名 |
数据类型 |
缺省值 |
描述 |
输出D |
bool |
F |
越速率限指示 |
输出D1 |
bool |
F |
越正向速率限指示 |
输出D2 |
bool |
F |
越负向速率限指示 |
输入X |
float |
0.0 |
以B.I方式表示的指针,或是立即浮点数 |
输入PL |
float |
100.0 |
正向速率限,以每分钟的变化量为单位 |
输入NL |
float |
100.0 |
负向速率限,以每分钟的变化量为单位 |
燃料量速率监视单元43、主汽流量速率监视单元44、给水流量速率监视单元45的实现方式可与上述负荷速率监视单元42的相同,在此不予赘述。
在上述热值校正控制单元21的一个具体实现方式的示例中,对其参数可做如下设定:
标记名 |
数据类型 |
缺省值 |
描述 |
输出Y |
float |
0.0 |
PID输出 |
输入E |
float |
0.0 |
偏差输入 |
输入YH |
float |
100.0 |
输出的上限 |
输入YL |
float |
0.0 |
输出的下限 |
输入TR |
float |
0.0 |
被跟踪变量 |
输入TS |
bool |
F |
跟踪切换开关 |
输入Kp |
float |
1.0 |
比例放大系数,Kp=0.0时无比例项 |
输入Ti |
float |
0.0 |
积分时间,单位为秒,Ti=0.0时无积分项 |
输入Td |
float |
0.0 |
微分时间,单位为秒,Td=0.0时无微分项 |
参数Kd |
float |
0.0 |
微分器放大系数 |
参数Edb |
float |
0.0 |
积分器停止积分时的偏差值,如E>Edb>0,停止积分 |
参数Dk |
float |
0.0 |
积分器停止积分时Kp的修正值,修正后Kp=原Kp+Dk |
热值校正控制单元21在计算燃料热值校正系数时,其计算方式可设定为:
在热值校正处于自动状态下:
E(s)=SP(s)-PV(s)
在热值校正处于跟踪状态下,Y(s)=TR(s)
其中,Y介于YH和YL之间,且确保YH>YL,以提供抗积分饱和的功能。
上述延时断单元47可做如下设定:
标记名 |
数据类型 |
缺省值 |
描述 |
输入Set |
bool |
F |
以B.I方式表示的指针,或是立即布尔数 |
输出D |
bool |
F |
输出,结束指示开关 |
当Set信号从0变到1时,输出D跟随到1,在输出D未被复位前,则在最后一个Set信号的下降沿延时DT后,输出D才被复位。
以上所述的本发明实施方式,仅仅是对本发明的其中一个具体实现方式的详细说明,并不构成对本发明方案和保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。