CN103955193A - 直接能量平衡策略前馈控制方法 - Google Patents

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焦健
叶振起
张戟
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State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本发明提供一种直接能量平衡策略前馈控制方法，该方法在直接能量平衡控制策略基础上，通过前馈控制技术加快锅炉根据能量信号响应汽机的需求，在采用直接能量平衡控制策略时，锅炉在协调控制方式下利用锅炉主控指令以汽机能量需求直接对锅炉输入热量进行控制，调节汽机能量需求信号与热量信号的偏差。本发明是一种直接能量平衡策略的前馈控制方法，通过本发明的实施，使得直接能量平衡控制策略既能保证了主汽压力的稳定，又大大提高了机组负荷快速跟踪的适应性，更好地实现机组的协调控制。

Description

直接能量平衡策略前馈控制方法
技术领域
 本发明涉及一种直接能量平衡策略的前馈控制方法，属于热工控制领域。
背景技术
单元机组协调控制***现已成为大型火电机组普遍采用的控制***。协调控制***根据控制所选的控制目标参数可分为直接能量平衡和间接能量平衡两大类。间接能量平衡控制策略以主汽压力测量值为控制目标参数,调节保持主汽压力为设定值，间接达到机炉能量平衡的控制。直接能量平衡控制策略能及时根据汽机侧能量需求的变化和锅炉释放热量的变化调节燃料量，保证机组内部能量供需的平衡，在保证机组具备快速负荷响应能力的同时，维持机组主要运行参数的稳定。现今国内由于锅炉燃烧煤质的频繁变化使得煤质的实时校正非常困难，控制***的整定变得非常繁琐，需要整定的参数也较多，影响协调控制***的稳定。
发明内容
发明目的：本发明提供一种直接能量平衡策略前馈控制方法，其目的是解决以往由于锅炉燃烧煤质的频繁变化使得煤质实时校正困难的问题、控制***的整定繁琐的问题、需要整定的参数较多的问题和影响协调控制***的稳定的问题。
技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种直接能量平衡策略前馈控制方法，其特征在于：该方法在直接能量平衡控制策略基础上，通过前馈控制技术加快锅炉根据能量信号响应汽机的需求，在采用直接能量平衡控制策略时，锅炉在协调控制方式下利用锅炉主控指令以汽机能量需求直接对锅炉输入热量进行控制，调节汽机能量需求信号与热量信号的偏差。
锅炉主控指令形成方法如下：利用汽机第一级压力1与机前压力5的比值得到P1/Pt，即为汽机调节阀开度6，其中P1为汽机第一级压力1，Pt为机前压力5；再利用获得的汽机调节阀开度6乘以Ptsp机前压力设定值7得到 Ptsp×(P1/Pt)，即为汽机的能量需求信号8，在利用汽机的能量需求信号8经过微分得到d( Ptsp×(P1/Pt) )/dt，即为汽机能量变化率9；利用汽机的能量需求信号8加上汽机能量变化率9获得锅炉负荷指令定值10；
另一方面，利用Pd汽包压力1经过微分获得汽包压力微分2；由汽包压力微分2加上P1汽机第一级压力3获得热量信号4；由锅炉负荷指令定值10与热量信号4的差值获得能量偏差信号11；由能量偏差信号11经过PI调节器调节后获得锅炉主控PI调节器输出12；由Nsp机组负荷指令13经过函数F（X）获得机组负荷指令对应燃料量的函数14，函数F（X）从锅炉说明书中得到；由Nsp机组负荷指令13经过微分得到dNsp/dt，即为机组负荷指令微分15；由机组负荷指令对应燃料量的函数14加上机组负荷指令微分15获得锅炉主控指令前馈16；最后再利用锅炉主控PI调节器输出12加上锅炉主控指令前馈16获得锅炉主控指令17。
机组负荷指令对应燃料量的函数14采用机组负荷指令13经过函数F（X）静态修正，函数F（X）从锅炉说明书中得到；同时根据能量偏差信号11的变化进行动态修正，使得前馈控制更精确。
机组负荷指令微分15的微分时间采用变参数，在机组负荷指令变化过程中微分时间逐渐减少， 受机组负荷指令13的变化影响，采取同方向控制；在机组负荷指令到达改变值后，微分为零，从而提高锅炉的负荷响应速率。
优点及效果：
 本发明提供一种直接能量平衡策略前馈控制方法，其特征在于：该方法在直接能量平衡控制策略基础上，通过前馈控制技术加快锅炉根据能量信号响应汽机的需求，在采用直接能量平衡控制策略时，锅炉在协调控制方式下利用锅炉主控指令以汽机能量需求直接对锅炉输入热量进行控制，调节汽机能量需求信号与热量信号的偏差。
直接能量平衡控制策略因其将双入双出***进行单向解耦,使***结构简化,易于整定，极好地解决了负荷适应性和主蒸汽压力稳定性这一对基本的矛盾。在直接能量平衡控制策略基础上，通过与前馈控制技术的有机结合，来协调控制机组功率与机前压力，协调处理负荷要求与实际能力的平衡。机组协调控制***采用直接能量平衡策略的前馈控制方法，锅炉能根据能量信号快速响应汽机需求，锅炉侧的控制采用经过动态校正的汽机能量需求信号作为锅炉主控指令信号,显著改善协调控制***的性能。
本发明是一种直接能量平衡策略的前馈控制方法，通过本发明的实施，使得直接能量平衡控制策略既能保证了主汽压力的稳定，又大大提高了机组负荷快速跟踪的适应性，更好地实现机组的协调控制。
附图说明：
图1为本发明的控制原理图；
图1中标注：1 Pd汽包压力；2汽包压力微分；3 P1汽机第一级压力；4热量信号；5 Pt机前压力；6汽机调节阀开度；7 Ptsp机前压力设定值；8汽机能量需求信号；9汽机能量变化率；10锅炉负荷指令定值；11能量偏差信号；12锅炉主控PI调节器输出；13 Nsp机组负荷指令；14机组负荷指令对应燃料量的函数；15机组负荷指令微分；16锅炉主控指令前馈；17锅炉主控指令。
具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的描述：
如图1所示，本发明提供一种直接能量平衡策略前馈控制方法，该方法在直接能量平衡控制策略基础上，通过前馈控制技术加快锅炉根据能量信号响应汽机的需求，在采用直接能量平衡控制策略时，锅炉在协调控制方式下利用锅炉主控指令以汽机能量需求直接对锅炉输入热量进行控制，调节汽机能量需求信号与热量信号的偏差。
锅炉主控指令形成方法如下：利用汽机第一级压力1与机前压力5的比值得到P1/Pt，即为汽机调节阀开度6；再利用获得的汽机调节阀开度6乘以Ptsp机前压力设定值7得到 Ptsp×(P1/Pt)，即为汽机的能量需求信号8，在利用汽机的能量需求信号8经过微分得到d( Ptsp×(P1/Pt) )/dt，即为汽机能量变化率9；利用汽机的能量需求信号8加上汽机能量变化率9获得锅炉负荷指令定值10；
另一方面，利用Pd汽包压力1经过微分获得汽包压力微分2；由汽包压力微分2加上P1汽机第一级压力3获得热量信号4；由锅炉负荷指令定值10与热量信号4的差值获得能量偏差信号11；由能量偏差信号11经过PI调节器调节后获得锅炉主控PI调节器输出12；由Nsp机组负荷指令13经过函数F（X）获得机组负荷指令对应燃料量的函数14，函数F（X）从锅炉说明书中得到；由Nsp机组负荷指令13经过微分得到dNsp/dt，即为机组负荷指令微分15；由机组负荷指令对应燃料量的函数14加上机组负荷指令微分15获得锅炉主控指令前馈16；最后再利用锅炉主控PI调节器输出12加上锅炉主控指令前馈16获得锅炉主控指令17。
机组负荷指令对应燃料量的函数14采用机组负荷指令13经过函数F（X）静态修正，函数F（X）从锅炉说明书中得到；同时根据能量偏差信号11的变化进行动态修正，使得前馈控制更精确。
机组负荷指令微分15的微分时间采用变参数，在机组负荷指令变化过程中微分时间逐渐减少， 受机组负荷指令13的变化影响，采取同方向控制；在机组负荷指令到达改变值后，微分为零，从而提高锅炉的负荷响应速率。
本发明采用直接能量平衡策略后使得锅炉能根据能量信号快速响应汽机需求，实现机组协调控制，提高机组自动化程度，保证机组运行安全。

Claims (4)

1. 一种直接能量平衡策略前馈控制方法，其特征在于：该方法在直接能量平衡控制策略基础上，通过前馈控制技术加快锅炉根据能量信号响应汽机的需求，在采用直接能量平衡控制策略时，锅炉在协调控制方式下利用锅炉主控指令以汽机能量需求直接对锅炉输入热量进行控制，调节汽机能量需求信号与热量信号的偏差。
2.根据权利要求1所述的直接能量平衡策略前馈控制方法，其特征在于：锅炉主控指令形成方法如下：利用汽机第一级压力1与机前压力5的比值得到P1/Pt，即为汽机调节阀开度6，其中P1为汽机第一级压力1，Pt为机前压力5；再利用获得的汽机调节阀开度6乘以Ptsp机前压力设定值7得到 Ptsp×(P1/Pt)，即为汽机的能量需求信号8，在利用汽机的能量需求信号8经过微分得到d( Ptsp×(P1/Pt) )/dt，即为汽机能量变化率9；利用汽机的能量需求信号8加上汽机能量变化率9获得锅炉负荷指令定值10；
另一方面，利用Pd汽包压力1经过微分获得汽包压力微分2；由汽包压力微分2加上P1汽机第一级压力3获得热量信号4；由锅炉负荷指令定值10与热量信号4的差值获得能量偏差信号11；由能量偏差信号11经过PI调节器调节后获得锅炉主控PI调节器输出12；由Nsp机组负荷指令13经过函数F（X）获得机组负荷指令对应燃料量的函数14，函数F（X）从锅炉说明书中得到；由Nsp机组负荷指令13经过微分得到dNsp/dt，即为机组负荷指令微分15；由机组负荷指令对应燃料量的函数14加上机组负荷指令微分15获得锅炉主控指令前馈16；最后再利用锅炉主控PI调节器输出12加上锅炉主控指令前馈16获得锅炉主控指令17。
3.根据权利要求1所述的直接能量平衡策略前馈控制方法，其特征在于：机组负荷指令对应燃料量的函数14采用机组负荷指令13经过函数F（X）静态修正，函数F（X）从锅炉说明书中得到；同时根据能量偏差信号11的变化进行动态修正，使得前馈控制更精确。
4.根据权利要求1所述的直接能量平衡策略前馈控制方法，其特征在于：机组负荷指令微分15的微分时间采用变参数，在机组负荷指令变化过程中微分时间逐渐减少， 受机组负荷指令13的变化影响，采取同方向控制；在机组负荷指令到达改变值后，微分为零，从而提高锅炉的负荷响应速率。
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