具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本实施例提供了一种一次风机的控制方法,参见图1,本实施例提供的方法流程具体如下:
S101,启动当前控制周期。
S102,获取风量控制状态为自动状态的磨煤机的设定风量和实际风量。
火力发电厂的锅炉运行时磨煤机向锅炉燃烧室内输送煤粉。所述磨煤机将原煤研磨成煤粉,然后由一次风机吹入的大部分热风和少部分冷风将煤粉干燥并带入所述锅炉燃烧室。通常,一台300MW及以上的火力机组包括6台磨煤机和2台一次风机,满负荷时5台磨煤机运行,2台一次风机共同向运行的磨煤机输送热风和少部分冷风。
所述磨煤机的风量控制状态包括:手动状态和自动状态。手动状态是指由操作人员手动控制一次风机向所述磨煤机输入一次风,自动状态是指由计算机控制一次风机向所述磨煤机输入一次风。
为了保证火力发电机组的正常运行,所述磨煤机需要在单位时间内向锅炉燃烧室输送特定量的煤粉。所述设定风量即为所述磨煤机在单位时间内向锅炉燃烧室输送特定量煤粉时对应的风量。
磨煤机的设定风量由控制***根据磨煤机的给煤量设定,例如给煤量越大,设定风量也越大;在同一负荷下,运行磨煤机台数越多,磨煤机总的设定风量也相对较大。
由于给煤量的波动和原煤硬度差异的影响,磨煤机的实际风量通常不会始终保持为设定风量,例如:若原煤硬度较小而易磨成粉,则磨煤机的阻力较小,磨煤机入口一次风压较低即可使磨煤机实际风量达到设定风量,此时冷热风门就会关得比较小;若原煤硬度较大而不易磨成粉,则磨煤机的阻力较大,冷热风门全开也不一定能够使磨煤机实际风量达到设定风量。。
S103,获取第一设定值SP1,所述SP1等于所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的设定风量之和。
S104,获取第一测量值PV1,所述PV1等于所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的实际风量之和。
S105,通过对所述SP1与所述PV1进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度调整值。
通常,通过对所述SP1与所述PV1进行第一比例积分微分PID运算会生成一个一次风机动叶或挡板开度指令,该指令中携带有挡板开度调整值。
PID(Proportion Integration Differentiation)控制的基本原理是将测量值PV(Process Value)与设定值SP(set Point)进行对比,然后输出对应的输出值OP(Output Value)。
挡板的作用是调整一次风机向磨煤机输入一次风的风量,挡板开度越大,则一次风机向磨煤机输入的风量越大,挡板开度越小,则一次风机向磨煤机输入的风量越小。
通过对所述SP1与所述PV1进行第一PID运算获取对应一次风机的挡板开度调整值。具体地,若所述PV1大于所述SP1,则需要减小所述一次风机的挡板开度,所述挡板开度调整值将减小;若所述PV1小于所述SP1,则需要增加所述一次风机的挡板开度,所述挡板开度调整值将增大。
S106,获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度当前值。
S107,通过对所述挡板开度当前值和所述挡板开度调整值进行第二PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度目标值。
S108,获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度极限值。
一次风机的挡板开度越大,则一次风机输出的风量越大,输出的风压也越高。若一次风机的输出风压过大,对轴流式风机来说,一次风压过高有可能导致所述一次风机发生喘振。因此需要设置挡板开度极限值来保证所述一次风机能够正常运行。
S109,判断所述挡板开度目标值是否大于所述挡板开度极限值,若是,则将所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度更新为所述挡板开度极限值,
若否,则将所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度更新为所述挡板开度目标值。
当所述挡板开度目标值大于所述挡板开度极限值时,对于所述一次风机为轴流式风机来说,一次风压过高有可能发生喘振。喘振是风机的一种非正常运行状态,对风机的危害极大。因此为保证所述一次风机的安全运行,应该将所述一次风机的挡板开度设置为所述挡板开度极限值。
S110,结束当前控制周期,启动下一控制周期。
火电机组中,维持一定的输出风压并不是一次风机的主要目的,一次风机的主要作用是提供磨煤机磨制煤粉所需的风量,只不过这需要有一定的一次风压作保证。本发明实施例提出的一次风机控制方法,回避了现有技术中以输出风压作为控制变量来控制一次风机输出风量的做法,取而代之直接以风量作为控制变量,将磨煤机设定风量的总和作为控制标准(设定值),将磨煤机实际风量的综合作为反馈变量(测量值),通过对比设定风量总和与实际风量总和来调整一次风机的输出风量。通过以上措施,可以避免现有技术中当磨煤机阻力小时必须通过关小磨煤机风门来降低磨煤机的入口风压而造成的电能浪费,也可以避免当磨煤机阻力大时磨煤机风门虽然全开但仍达不到要求风量。
实施例二
本实施例提供了一种一次风机的控制方法,参见图2a,本实施例提供的方法流程具体如下:
S201,启动当前控制周期。
S202,获取风量控制状态为自动状态的磨煤机的设定风量和实际风量。
S203,获取第一设定值SP1,所述SP1等于所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的设定风量之和。
S204,获取第一测量值PV1,所述PV1等于所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的实际风量之和。
S205,获取风量修正系数。
所述风量修正系数用于对所述PV1进行修正。所述风量修正系数可以由操作人员根据经验预先设定。
本实施例优选地,所述获取风量修正系数具体包括:
S2051,获取处于运行状态的磨煤机的热风门指令或热风门开度反馈,所述热风门指令或热风门开度反馈中包括所述磨煤机的热风门开度。
热风门用于控制磨煤机从一次风机接收的一次风的风量,若所述热风门开度越大,则磨煤机从一次风机接收的一次风的风量越大,若所述热风门开度越小,则磨煤机从一次风机接收的一次风的风量越小。
S2052,获取第二测量值PV2,所述PV2等于所述处于运行状态的磨煤机对应的热风门开度中的热风门开度最大值。
从所有热风门指令或热风门反馈中选择热风门开度最大值。
S2053,获取第二设定值SP2。
所述第二设定值SP2可以由操作人员根据经验预先设定。
S2054,通过对所述SP2与所述PV2进行第三比例积分微分PID运算获取风量修正初始系数。
S2055,根据预设的转换函数将所述风量修正初始系数转化为所述风量修正系数。
通常,经过PID运算输出的风量修正初始系数P为标准信号0~100,所述转换函数fx1用于将PID运算输出的标准信号转换为0.90~1.10的风量修正系数Q。具体地,转换函数fx1为:Q=0.002P+0.9。
S206,计算所述PV1与所述风量修正系数的乘积,并将所述PV1的值更新为该乘积。
本步骤的目的是用所有处于运行状态的磨煤机的热风门开度最大值修正所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的实际风量总和(即所述PV1)。在保证各磨煤机风量满足设定风量要求的前提下,通过修正可以最大限度减少一次风进入磨煤机时的***阻力,从而降低一次风机的电能消耗。
S207,通过对所述SP1与所述PV1进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度调整值。
S208,获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度当前值。
S209,通过对所述挡板开度当前值和所述挡板开度调整值进行第二PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度目标值。
由于一次风机出口一次压力过大会导致喘振发生,因此可以将所述一次风机即将发生喘振时的出口一次风压作为极限值。
相应地,获取所述一次风机即将发生喘振时的一次风压作为输出一次风压极限值。
S210,获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度极限值。
所述挡板的作用是调整一次风机向磨煤机输入的风量,所述挡板开度越大,则对应一次风机的输出风量越大,所述挡板开度越小,则对应一次风机的输出风量越小。
本实施例优选地,可以通过实验的方法获取所述一次风机出口压力与挡板开度之间的关联函数fx2。通过在已知一次风压的情况下,可以通过所述关联函数fx2获取所述一次风机对应的挡板开度。
S211,判断所述挡板开度目标值是否大于所述挡板开度极限值,若是,则将所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度更新为所述挡板开度极限值,
若否,则将所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度更新为所述挡板开度目标值。
S212,结束当前控制周期,启动下一控制周期。
S213,监测处于自动状态的磨煤机是否发生跳闸或者控制状态转换,若是,则:
获取跳闸后或控制状态转换后处于自动状态的磨煤机的第一设定风量新值NSP1和第一实际风量新值NPV1;
获取所述SP1与所述NSP1之间的设定风量递减数组{SP1i},获取所述PV1与所述NPV1之间的实际风量递减数组{PV1i};所述{SP1i}中的元素SP1i为以所述SP1为首所述NSP1为尾的递减序列中的数值,所述{PV1i}中的元素PV1i为以所述PV1为首所述NPV1为尾的递减序列中的数值;其中,i=1,2,3,…,n,n为所述{SP1i}和所述{PV1i}中元素的个数;
在当前控制周期之后的n-1轮控制周期中,所述SP1依次等于SP12,SP13,SP14,…,SP1n;所述PV1依次等于PV12,PV13,PV14,…,PV1n;
从当前控制周期之后的第n轮控制周期开始,所述SP1等于所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的设定风量之和;所述PV1等于所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的实际风量之和。
特别地,本发明实施例中涉及的磨煤机的风量控制状态可以通过手动自动切换M/A装置进行控制。
图2b示出了以本发明实施例提供的控制方法为基础设计的逻辑设计图。
本发明实施例提供的方法在以风量作为控制变量的基础上,通过热风门开度最大值修正实际风量总和(即所述PV),可以实现在保证各磨煤机风量满足设定风量要求的前提下,使风门节流损失降至最小,从而节约了电能。
实施例三
本实施例提供了一种一次风机的控制装置,参见图3,该装置包括:
启动模块301,用于启动当前控制周期;
第一获取模块302,用于获取风量控制状态为自动状态的磨煤机的设定风量和实际风量;
第二获取模块303,用于获取第一设定值SP1,所述SP1等于所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的设定风量之和;
第三获取模块304,用于获取第一测量值PV1,所述PV1等于所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的实际风量之和;
第四获取模块305,用于通过对所述第二获取模块303获取的SP1与所述第三获取模块304获取的PV1进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度调整开度调整值;
第五获取模块306,用于获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度当前值;
第六获取模块307,用于通过对所述第五模块306获取的挡板开度当前值和所述第四模块304获取的挡板开度调整值进行第二PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度目标值;
第七获取模块308,用于获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度极限值;
判断模块309,用于判断所述第六获取模块307获取的挡板开度目标值是否大于所述第七获取模块308获取的挡板开度极限值,若是,则将所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度更新为所述第七获取模块308获取的挡板开度极限值,
若否,则将所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度更新为所述第六获取模块307获取的挡板开度目标值;
所述启动模块301还用于结束当前控制周期,启动下一控制周期。
实施例四
本实施例提供了一种一次风机的控制装置,参见图4,该装置包括:
启动模块401,用于启动当前控制周期。
第一获取模块402,用于获取风量控制状态为自动状态的磨煤机的设定风量和实际风量。
第二获取模块403,用于获取第一设定值SP1,所述SP1等于所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的设定风量之和。
第三获取模块404,用于获取第一测量值PV1,所述PV1等于所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的实际风量之和。
第八获取模块405,用于获取风量修正系数。
具体地,所述第八获取模块405具体包括:
第一获取子模块4051,用于获取处于运行状态的磨煤机的热风门指令或热风门开度反馈,所述热风门指令或热风门开度反馈中包括所述磨煤机的热风门开度;
第二获取子模块4052,用于获取第二测量值PV2,所述PV2等于所述处于运行状态的磨煤机对应的热风门开度中的热风门开度最大值;
第三获取子模块4053,用于获取第二设定值SP2;
第四获取子模块4054,用于通过对所述第三获取子模块4053获取的SP2与所述第二获取子模块4052获取的PV2进行第三比例积分微分PID运算获取风量修正初始系数;
第五转换子模块,用于根据预设的转换函数将所述第四获取子模块4054获取的风量修正初始系数转化为所述风量修正系数;
更新模块406,用于计算所述第三获取模块404获取的PV1与所述第八获取模块405获取的风量修正系数的乘积,并将所述PV1的值更新为该乘积。
第四获取模块407,用于通过对所述第二获取模块403获取的SP1与所述更新模块406获取的PV1进行第一比例积分微分PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度调整开度调整值。
第五获取模块408,用于获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度当前值。
第六获取模块409,用于通过对所述第五模块408获取的挡板开度当前值和所述第四模块407获取的挡板开度调整值进行第二PID运算获取所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度目标值。
第七获取模块410具体用于获取所述磨煤机对应的一次风机的输出风压极限值;
根据预设的关联函数获取所述输出风压极限值对应的挡板开度极限值。
判断模块411,用于判断所述第六获取模块409获取的挡板开度目标值是否大于所述第七获取模块410获取的挡板开度极限值,若是,则将所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度更新为所述第七获取模块410获取的挡板开度极限值,
若否,则将所述磨煤机对应的一次风机的挡板开度更新为所述第六获取模块409获取的挡板开度目标值;
所述启动模块401还用于结束当前控制周期,启动下一控制周期。
监控模块412,用于监测处于自动状态的磨煤机是否发生跳闸或者控制状态转换,若是,则:
获取跳闸后或控制状态转换后处于自动状态的磨煤机的第一设定风量新值NSP1和第一实际风量新值NPV1;
获取所述SP1与所述NSP1之间的设定风量递减数组{SP1i},获取所述PV1与所述NPV1之间的实际风量递减数组{PV1i};所述{SP1i}中的元素SP1i为以所述SP1为首所述NSP1为尾的递减序列中的数值,所述{PV1i}中的元素VPi为以所述PV1为首所述NPV1为尾的递减序列中的数值;其中,i=1,2,3,…,n,n为所述{SP1i}和所述{PV1i}中元素的个数;
在当前控制周期之后的n-1轮控制周期中,命令所述第二获取模块获取所述SP1依次等于SP12,SP13,SP14,…,SP1n;命令所述第三获取模块获取所述PV1依次等于PV12,PV13,PV14,…,PV1n;
从当前控制周期之后的第n轮控制周期开始,命令所述第二获取模块获取所述SP1等于所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的设定风量之和;命令所述第三获取模块获取所述PV1等于所有风量控制状态为自动状态的磨煤机的实际风量之和。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。