CN103791482B

CN103791482B - 一种火电机组炉膛压力分段控制方法

Info

Publication number: CN103791482B
Application number: CN201410029653.2A
Authority: CN
Inventors: 李军
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Priority date: 2014-01-22
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2034-01-22
Also published as: CN103791482A

Abstract

本发明公开了一种火电机组炉膛压力分段控制方法，包括：采集炉膛压力测点的压力值，通过选择器THRSEL输出参与炉膛压力调节的测量值PV；测量值PV与炉膛压力设定值SP求差值后,输出测量值PV和设定值SP的偏差值；对测量值PV和设定值SP的偏差值依据设备具体情况进行非线性处理，生成分段函数F(x)；分段函数F(x)的各区段输出值送至PID运算模块进行调节控制，PID模块的输出经过平衡运算，然后送至A/B引风机中进行实际控制。本发明有益效果：既能保证炉膛压力不至于偏差过大，又能有效防止测量偏差以及炉膛燃烧变化等造成的炉膛压力小波动使引风机频繁小幅震荡问题，有效延长了设备的使用寿命。

Description

一种火电机组炉膛压力分段控制方法

技术领域

本发明涉及一种分段控制方法，尤其是一种火电机组炉膛压力分段控制方法。

背景技术

随着我国电力事业的飞速发展，火力发电厂在我国电力工业中占有重要地位。如何保证单元机组在额定参数下安全、稳定、经济的运行是一个相当重要的问题。作为一个复杂的***，锅炉控制的首要任务是保证设备稳定运行，通过对风、煤和水三者的量进行调节，使锅炉出口的蒸汽压力、流量和温度达到需要的目标值。其中，对于大多数锅炉保证其安全运行的最基本条件是维持合适的炉膛负压，相对安全而言，炉膛负压控制（引风控制）的地位极为重要。而且炉膛负压对经济燃烧影响较大，他影响着燃烧状况和排热量损失，所以实际锅炉控制***中，把炉膛负压控制（引风控制）回路定义为第一控制回路，以表示负压控制安全级别最高。对于负压燃烧锅炉，如果炉膛压力接近于大气压力，则炉烟往外冒出，能源浪费且影响设备和工作人员的安全；反之，如果炉膛压力太低，又会使大量的冷空气漏入炉膛内，降低炉膛温度，增大了引风机负荷和排烟带走的热量损失。一般炉膛压力维持在比大气压力低20-50Pa左右。炉膛负压对经济燃烧影响较大，他影响着燃烧状况和排热量损失。

引风机控制的任务是保持炉膛负压在规定的范围之内。由于引风调节对象的动态响应快，测量也较为容易，所以引风控制***一般只需采用以炉膛负压作为被调量的单回路控制***。由于送风量的变化时引起负压波动的主要原因，为了使引风量快速地跟踪送风量，以保持二者的比例，可将送风量作为前馈引入引风调节器。这样当送风控制***动作时，引风控制***也立即跟着动作，而不是等炉膛负压偏离给定值后再动作，从而能使炉膛负压基本保持不变。所以引风控制***引入送风前馈信号以后，将有利于提高引风控制***的稳定性和减小炉膛负压的动态偏差。但由于炉膛压力变送器的测量精度、测量点容易堵塞等问题，以及炉膛燃烧情况复杂，受煤质变化等诸多因素影响，在实际机组运行中，经常会出现炉膛压力调节***输出指令波动频繁影响设备寿命以及自动不能正常投运等问题。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种火力发电机组炉膛压力控制方法，它能有效改善机组引风机控制性能，有效确保自动调节***的正常投运，避免引风机频繁波动，有利于提高引风控制***的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种火电机组炉膛压力分段控制方法，包括：

(1)采集炉膛压力测点的压力值，通过选择器THRSEL输出参与炉膛压力调节的测量值PV；测量值PV与炉膛压力设定值SP求差值后,输出测量值PV和设定值SP的偏差值。

(2)对测量值PV和设定值SP的偏差值依据设备具体情况进行非线性处理，生成分段函数F(x)。

(3)分段函数F(x)的各区段输出值送至PID运算模块进行调节控制，PID模块的输出经过平衡运算，然后送至A/B引风机中进行实际控制：

F(x)处于第一区段时，引风机不参与炉膛压力调节。

F(x)处于第二区段时，引风机微量调节炉膛压力。

F(x)处于第三区段时，引风机线性快速调整炉膛压力。

所述分段函数F(x)具体为：

其中，A为F(x)的区间限值；B为机组允许引风机控制的最大偏差。

所述步骤(1)中炉膛压力测点为3个，若3个测点均为好点，则测量值PV取三个测点的平均值。

若有一个炉膛压力测点变为坏点，则输出测量值PV取其余2个好点的平均值。

若有2个炉膛压力测点变为坏点，则输出测量值PV取剩余1个好点的测量值。

若3个炉膛压力测点都为坏点，则输出保持为变坏点前的测量值。

所述F(x)的第一区段具体为：

当减法模块DEV的输出在分段区间-Ld～+Ld时，F(x)的输出值为0，此时引风机不参与调节，指令保持不变。

其中，±Ld为F(x)的死区范围；取Ld=（30%～50%）*Le，Le为根据炉膛压力变送器精度和压力变送器的测量范围计算出的测量值允许的误差值。

所述F(x)的第二区段具体为：

DEV的输出为-Ld～-Le和+Ld～+Le时，F(x)对应的输出值分别为-A～0和0～+A，此时引风机可适度调整开度，微量调节炉膛压力。

其中，A为F(x)的区间限值。

所述F(x)的第三区段具体为：

DEV的输出为-Le～-B和+Le～+B时，F(x)对应的输出值分别为-A～-B和+A～+B，此时引风机线性快速调整炉膛压力，确保炉膛实际压力能够快速拉回，使其运行在设定值附近。

其中，B为机组允许引风机控制的最大偏差。

所述区间限值A在±5～±10之间。

F(x)的函数化表示如表1所示。此表中，区间限值A取±5，机组允许引风机控制的最大偏差B取±500。

表1

本发明的有益效果是：

本发明通过对炉膛压力的设定值和实际测量值进行分区间段化处理，采用函数对偏差修正，能有效改善机组引风机控制性能，有利于提高引风控制***的稳定性，有效确保自动调节***的正常投运,既能保证炉膛压力不至于偏差过大，又能有效防止测量偏差以及炉膛燃烧变化等造成的炉膛压力小波动使引风机频繁小幅震荡问题，有效延长了设备的使用寿命。

附图说明

图1为常规火电机组炉膛压力控制逻辑图；

图2为优化后火电机组炉膛压力控制逻辑图；

图3优化后火电机组炉膛压力实际运行曲线图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

对某300MW亚临界、中间再热、凝汽式燃煤机组炉膛压力进行控制。

传统的控制方法如图1所示。通过三选一选择器THRSEL进行选择，一般设置为选取中值，若有一个炉膛压力测点变为坏点，则THRSEL模块输出为其余2个好点的平均值；若有2个炉膛压力测点变为坏点，则THRSEL模块输出为剩余1个好点的测量值；如果三个都为坏点，则输出不变，保持为变坏点前测量值。THRSEL模块的输出即为参与炉膛压力调节的测量值PV，它与通过模拟量设定模块A设定的炉膛压力设定值SP经过减法模块DEV求差值，差值送至PID（比例-积分-微分）运算模块进行调节控制；FF代表PID控制器的前馈，由送风机调节指令乘以一比例值生成，代表锅炉需要风量的指令信号，目的是尽量减小炉膛压力调节的波动；PID模块的输出送至增益平衡模块BALANCE中进行平衡运算，然后送至A/B引风机中进行实际控制。

此方法由于炉膛压力变送器的测量精度、测量点容易堵塞等问题，以及炉膛燃烧情况复杂，受煤质变化等诸多因素影响，在实际机组运行中，经常会出现炉膛压力调节***输出指令波动频繁影响设备寿命以及自动不能正常投运等问题。

本发明的控制方法为：

(1)将炉膛压力测点通过选择器THRSEL进行选择,输出参与炉膛压力调节的测量值PV。

(2)测量值PV与通过模拟量设定模块A设定的炉膛压力设定值SP经过减法模块DEV求差值,得到测量值PV和设定值SP的偏差值。

(3)对测量值PV和设定值SP的偏差值依据设备具体情况进行非线性处理，生成非线性函数F(x)。具体步骤为：

根据电力行业相关标准，炉膛压力变送器的精度不低于0.3级，也就最大允许误差为0.3%，通常炉膛压力变送器的测量范围为-3000Pa至3000Pa。

步骤1.根据炉膛压力变送器精度和压力变送器的测量范围计算出测量值允许的误差值，Le=[3000-(-3000)]*0.3=18；

步骤2.根据计算出的测量值允许的偏差值，设置F(x)的死区范围±Ld，该机组的炉膛压力区间限值取Ld=30%Le=5.4≈5，当DEV的输出也就是F(x)的输入值在第一分段区间-5～+5时，对应F(x)的输出值为0，即此时引风机不参与调节，指令保持不变；

步骤3.设置第二分段区间，DEV的输出为-Ld～-Le和+Ld～+Le时，即在-5～-18时，F(x)的输出值为0～-5，在+5～+18时F(x)的输出值为0～+5，即引风机可适度调整开度，微量调节炉膛压力；

步骤4.设置第三分段区间，DEV的输出为-18～100和+18～+100时，此时F(x)对应的输出值分别为-5～-100和+5～+100，即引风机此时线性调整炉膛压力，已确保炉膛实际压力运行在设定值附近，此处上限值500变为100是因为该机组提出要求在偏差超过±100时，退出引风机自动，变为手动控制。

F(x)的函数化表示如表2所示：

表2

本发明火电机组炉膛压力实际运行曲线如图3所示，从图3中可以看出，在第一分段区间即炉膛压力区间限值内时，引风机调节指令保持不变；从指令的斜率可以看出，在第二分段区间的引风机调节指令的调节速率低于第二分段区间的引风机调节指令的调节速率。这样既能保证炉膛压力不至于偏差过大，又能有效防止测量偏差以及炉膛燃烧变化等造成的炉膛压力小波动使引风机频繁小幅震荡问题，有效延长了设备的使用寿命。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种火电机组炉膛压力分段控制方法，其特征是，包括：

(1)采集炉膛压力测点的压力值，通过选择器THRSEL输出参与炉膛压力调节的测量值PV；测量值PV与炉膛压力设定值SP求差值后,输出测量值PV和设定值SP的偏差值；

(2)对测量值PV和设定值SP的偏差值依据设备具体情况进行非线性处理，生成分段函数F(x)；

所述分段函数F(x)具体为：

其中，A为F(x)的区间限值；B为机组允许引风机控制的最大偏差；

F(x)处于第一区段，即减法模块DEV的输出在分段区间-Ld～+Ld时，引风机不参与炉膛压力调节；

F(x)处于第二区段，即DEV的输出为-Ld～-Le和+Ld～+Le时，引风机微量调节炉膛压力；

F(x)处于第三区段，即DEV的输出为-Le～-B和+Le～+B时，引风机线性快速调整炉膛压力。

2.如权利要求1所述的一种火电机组炉膛压力分段控制方法，其特征是，所述步骤(1)中炉膛压力测点为3个，若3个测点均为好点，则测量值PV取三个测点的平均值；

若有一个炉膛压力测点变为坏点，则输出测量值PV取其余2个好点的平均值；

若有2个炉膛压力测点变为坏点，则输出测量值PV取剩余1个好点的测量值；

3.如权利要求1所述的一种火电机组炉膛压力分段控制方法，其特征是，所述F(x)的第一区段具体为：

当减法模块DEV的输出在分段区间-Ld～+Ld时，F(x)的输出值为0，此时引风机不参与调节，指令保持不变；

其中，±Ld为F(x)的死区范围；取Ld＝(30％～50％)*Le，Le为根据炉膛压力变送器精度和压力变送器的测量范围计算出的测量值允许的误差值。

4.如权利要求1所述的一种火电机组炉膛压力分段控制方法，其特征是，所述F(x)的第二区段具体为：

DEV的输出为-Ld～-Le和+Ld～+Le时，F(x)对应的输出值分别为-A～0和0～+A，此时引风机可适度调整开度，微量调节炉膛压力；

其中，A为F(x)的区间限值。

5.如权利要求1所述的一种火电机组炉膛压力分段控制方法，其特征是，所述F(x)的第三区段具体为：

DEV的输出为-Le～-B和+Le～+B时，F(x)对应的输出值分别为-A～-B和+A～+B，此时引风机线性快速调整炉膛压力，确保炉膛实际压力能够快速拉回，使其运行在设定值附近；

其中，B为机组允许引风机控制的最大偏差。

6.如权利要求4所述的一种火电机组炉膛压力分段控制方法，其特征是，所述区间限值A在±5～±10之间。