CN103309314A - 超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制方法，步骤是：在原协调控制***的逻辑组态高过减温水控制回路中增加高温过热器金属壁温控制回路接口；进行高温过热器金属壁温控制回路逻辑组态，并将其输出引入到高温过热器金属壁温控制回路接口中作为高过减温水控制的前馈信号；控制***投入实际运行，根据实时运行曲线，在线整定高温过热器金属壁温控制回路相关参数，最终达到预期控制效果。本发明通过现有DCS协调控制***，实时性好，现场调试过程简单，便于工程实现。自动兼顾超临界燃煤机组主要参数与高温过热器金属壁温控制，有效防止高温过热器超温爆管事故，降低运行人员劳动强度，大大提高了机组运行的安全性和经济性。
Description
技术领域
本发明属于火力发电机组锅炉安全的热工控制技术领域，尤其涉及一种超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制方法，具体是一种避免电站锅炉高温过热器超温爆管的方法。
背景技术
随着电力工业的发展，火力发电机组的装机容量日益增大，超临界燃煤机组已成为电网中调频调峰的主力机组。为了满足电网AGC及一次调频的需要，大容量机组不得不频繁大范围升降负荷，这对机组参数的稳定运行提出了更高的要求。目前，典型的机组协调控制***一般只针对汽温等主要机组参数进行控制，对金属壁温等其他参数仅具有监视和报警功能。尤其是作为锅炉关键部件的高温过热器，是锅炉的主要受热面之一，其工作条件比较恶劣，随着锅炉参数的不断提高，高温过热器管内工质的温度和压力也不断的提高。发生高温过热器金属壁温超温时，运行人员只能进行手动干预，由于人为干预在时间、空间与能量上的局限性，不可避免地对机组主要参数带来扰动，甚至发生超温爆管事故，严重影响了机组的安全、经济运行。因此，研究兼顾超临界燃煤机组协调控制与高温过热器金属壁温的综合预警优化控制方法具有非常重要的实际意义。
近些年众多研究机构和电厂从不同角度对锅炉高温过热器金属壁温进行了分析研究。例如《热能动力工程》的《高温过热器壁温测试及计算》，为全面掌握过热器壁温状况，实时采集了炉内壁温及炉外壁温的变化情况，在考虑炉膛出口三维烟温、烟速分布的情况下，建立了过热器炉内壁温分布的计算模型，编写了基于MATLAB语言的三维可视化计算程序。北京交通大学硕士论文“电站锅炉过（再）热器壁温特性研究”，建立了锅炉过(再)热器的壁温监控与预测***，壁温监控***实时监控过(再)热器壁温，并通过接口与实时数据库相连，实现数据的实时趋势查询与历史趋势查询。在神经网络的基础上建立的壁温预测***实现了过(再)热器的各种时间间隔的壁温预测。中国专利“一种基于超温风险指标的锅炉受热面监测方法”，专利申请号201010528854.9，能够准确评定超温程度的指标——超温风险，其计算方法具有严格的理论基础，使受热面超温风险评价工作快捷、准确和有据可依。中国专利“电站锅炉高温管系炉外壁温测量采集点的布局方法”，专利申请号201110428271.3，提出一种炉外壁温测量采集点布局的方法，旨在充分发挥高温管系炉内壁温实时监测***的功能，以减小温度偏差和延长高温管屏的使用寿命。
以上这些文献及专利均是从提高壁温监测精度、构建实时监测与评价***的角度开展研究，为电厂运行人员操作提供了可靠的参考依据，但这些研究无法代替运行人员完成金属壁温的有效控制。发生高温过热器金属壁温超温时，只能进行人为干预，由于人为干预在时间、空间与能量上的局限性，不可避免地对机组主要参数带来扰动，甚至发生超温爆管事故，控制效果严重依赖于运行人员的技术水平。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制方法，其目的是通过现有DCS协调控制***，自动兼顾超临界燃煤机组主要参数与高温过热器金属壁温控制，有效防止高温过热器超温爆管事故，降低运行人员的劳动强度，提高机组运行的安全性和经济性。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
第一步：在原协调控制***的逻辑组态高过减温水控制回路中增加高温过热器金属壁温控制回路接口；
第二步：进行高温过热器金属壁温控制回路逻辑组态，并将其输出引入到高温过热器金属壁温控制回路接口中作为高过减温水控制的前馈信号；
第三步：控制***投入实际运行，根据实时运行曲线，在线整定高温过热器金属壁温控制回路相关参数，最终达到预期的控制效果。
所述的高温过热器金属壁温控制回路包括分别增加A侧与B侧高过减温水量两路控制。
所述的增加高过减温水量控制，其作用大小为对应侧高温过热器金属壁温测点最大值与报警值之偏差的函数，并通过对应侧高温过热器金属壁温最大温升速率的校正后，作为前馈信号直接作用于该侧的减温水控制。
所述的对应侧高温过热器金属壁温测点，可直接从DCS实时数据库中读取；所述的对应侧壁温最大温升速率可由该侧壁温测点计算得出，如果DCS实时数据库中有此值，也可直接取用。
所述的高温过热器金属壁温控制回路相关参数的整定方法为，将***投入实际运行，根据机组协调控制运行曲线和高温过热器金属壁温控制曲线，反复在线整定相关参数，保证机组主要参数响应快速稳定的同时，自动将高温过热器金属壁温控制在合理范围内。
本发明提出了一种超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制方法，其优点及有益效果是：
（1）通过现有DCS协调控制***，自动兼顾超临界燃煤机组主要参数与高温过热器金属壁温控制，有效地防止高温过热器超温爆管事故，大大提高了机组运行的安全性和经济性。
（2）可有效降低运行人员的劳动强度，且控制效果不依赖于运行人员的技术水平。
（3）实时性好，现场调试过程简单，便于工程实现。
附图说明
图1是本发明算法逻辑图；
图2是本发明的工作流程图。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
本发明是超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
第一步：在原协调控制***的逻辑组态高过减温水控制回路中增加高温过热器金属壁温控制回路接口；
第二步：进行高温过热器金属壁温控制回路逻辑组态，并将其输出引入到高温过热器金属壁温控制回路接口中作为高过减温水控制的前馈信号；
第三步：控制***投入实际运行，根据实时运行曲线，在线整定高温过热器金属壁温控制回路相关参数，最终达到预期的控制效果。
所述的高温过热器金属壁温控制回路包括分别增加A侧与B侧高过减温水量两路控制。
所述的增加高过减温水量控制，其作用大小为对应侧高温过热器金属壁温测点最大值与报警值之偏差的函数，并通过对应侧高温过热器金属壁温最大温升速率的校正后，作为前馈信号直接作用于该侧的减温水控制。
所述的对应侧高温过热器金属壁温测点，可直接从DCS实时数据库中读取；所述的对应侧壁温最大温升速率可由该侧壁温测点计算得出，如果DCS实时数据库中有此值，也可直接取用。
所述的高温过热器金属壁温控制回路相关参数的整定方法为，将***投入实际运行，根据机组协调控制运行曲线和高温过热器金属壁温控制曲线，反复在线整定相关参数，保证机组主要参数响应快速稳定的同时，自动将高温过热器金属壁温控制在合理范围内。
本发明的核心思想是高温过热器金属壁温超温一般发生在吹灰时，与过热度关系不大，且对高过减温水量敏感。因此增加高温过热器金属壁温超温减温水保护逻辑。当某侧高温过热器金属壁温过高时，直接加大对应侧高过减温水调门开度，其作用大小为对应侧高温过热器金属壁温测点最大值与报警值之偏差的函数，并通过对应侧高温过热器金属壁温最大温升速率的校正后，作为前馈信号直接作用于该侧高过减温水控制。
本发明算法逻辑图，即超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制算法逻辑如图1所示。图1中，T1，T2，...，TN为高温过热器金属壁温测点，可直接从DCS实时数据库中读取。壁温最大温升速率可由对应侧壁温测点计算得出，如果DCS实时数据库中有此值，也可直接取用。f1(x)和f3(x)为非线性函数发生器，其输入为对应侧高温过热器金属壁温测点最大值与报警值的偏差，输出为该侧高温过热器金属壁温过高时，直接增加的高过减温水调门开度。f2(x)和f4(x)也是非线性函数发生器，其输入为对应侧高温过热器金属壁温测点温升速率的最大值，输出分别为f1(x)和f3(x)的校正系数，范围0.9～1.1。f1(x)和f3(x)的功能是根据本侧实际金属壁温相对于报警值的高低程度来提前作用，f2(x)和f4(x)则根据本侧金属壁温超温的趋势增强或减弱这种作用的强度，不同的偏差和速率，作用的强度是不同的。f1(x)、f2(x)、f3(x)和f4(x)的参数可根据实时曲线在线整定，整定的原则是通过现有DCS协调控制***，自动兼顾超临界燃煤机组主要参数与高温过热器金属壁温控制。
下面以某1000MW超超临界燃煤机组为例，介绍算法参数整定结果，如表1所示。
机组概况：该1000MW超超临界机组锅炉由东方锅炉股份有限公司、BHK、BHDB制造，汽轮机由东方汽轮机厂、日立制造，发电机由东方电机股份有限公司、日立制造。该机组锅炉为高效超超临界参数变压直流炉，采用单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构П型锅炉。制粉***采用正压直吹式，配有6台磨煤机；设有两台50%容量的动叶可调轴流式一次风机提供一次热、冷风输送煤粉；采用两台静叶可调引风机和两台动叶可调送风机提供二次风量。控制***采用的是日立技术，协调控制***采用以锅炉跟随为基础的协调控制***，在此基础上汽机主控增加压力拉回回路，锅炉主控增加功率影响回路，采用全协调控制策略，燃水比控制采用煤跟水方式。
表1中与f1(x)和f3(x)对应的x为本侧高温过热器金属壁温测点最大值与报警值的偏差(℃)；与f2(x)和f4(x)对应的x为本侧高温过热器金属壁温测点温升速率的最大值(℃/min)；该机组高温过热器各侧金属壁温测点与温升速率均可直接从DCS实时数据库中读取；完成高温过热器金属壁温控制回路逻辑组态，并将其输出引入到高温过热器金属壁温控制回路接口中作为高过减温水控制前馈信号后，将***投入实际运行，根据机组协调控制运行曲线和高温过热器金属壁温控制曲线，反复在线整定f1(x)、f2(x)、f3(x)和f4(x)相应参数，保证机组主要参数响应快速稳定的同时，自动将高温过热器金属壁温控制在合理范围，有效降低了运行人员的劳动强度；现场调试过程简单，便于工程实现。
表1超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制参数整定。
Claims (5)
1.超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：在原协调控制***的逻辑组态高过减温水控制回路中增加高温过热器金属壁温控制回路接口；
第二步：进行高温过热器金属壁温控制回路逻辑组态，并将其输出引入到高温过热器金属壁温控制回路接口中作为高过减温水控制的前馈信号；
第三步：控制***投入实际运行，根据实时运行曲线，在线整定高温过热器金属壁温控制回路相关参数，最终达到预期的控制效果。
2.根据权利要求1所述的超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制方法，其特征在于：所述的高温过热器金属壁温控制回路包括分别增加A侧与B侧高过减温水量两路控制。
3.根据权利要求2所述的超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制方法，其特征在于：所述的增加高过减温水量控制，其作用大小为对应侧高温过热器金属壁温测点最大值与报警值之偏差的函数，并通过对应侧高温过热器金属壁温最大温升速率的校正后，作为前馈信号直接作用于该侧的减温水控制。
4.根据权利要求3所述的超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制方法，其特征在于：所述的对应侧高温过热器金属壁温测点，可直接从DCS实时数据库中读取；所述的对应侧壁温最大温升速率可由该侧壁温测点计算得出，如果DCS实时数据库中有此值，也可直接取用。
5.根据权利要求1所述的超临界燃煤机组高温过热器金属壁温预警优化控制方法，其特征在于：所述的高温过热器金属壁温控制回路相关参数的整定方法为，将***投入实际运行，根据机组协调控制运行曲线和高温过热器金属壁温控制曲线，反复在线整定相关参数，保证机组主要参数响应快速稳定的同时，自动将高温过热器金属壁温控制在合理范围内。
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