CN108279572B - 一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法及*** - Google Patents

一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法及*** Download PDF

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CN108279572B CN201810124513.1A CN201810124513A CN108279572B CN 108279572 B CN108279572 B CN 108279572B CN 201810124513 A CN201810124513 A CN 201810124513A CN 108279572 B CN108279572 B CN 108279572B
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Abstract

本发明提供的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法，包括：获取各个设定值；根据获取到的数据分别计算获得锅炉主控指令的积分运算分量、比例运算分量、微分运算分量、锅炉能量偏差需求前馈运算分量和负荷指令的动、静态前馈运算分量；生成锅炉主控指令控制锅炉侧的***。本发明根据主蒸汽压力、主蒸汽设定值、机组负荷设定值、主蒸汽温度、主蒸汽温度设定值来获得机组协调控制***的锅炉主控指令，由锅炉主控指令控制锅炉侧的燃料量和送风量等***。由主蒸汽压力偏差预处理、积分运算和比例微分运算的偏差输入预处理和锅炉能量偏差需求计算等部分组成。实施本发明，能够显著提高CCS***的稳定性能和调节品质。

Description

一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法及***
技术领域
本发明涉及火力发电机组的控制技术领域，尤其涉及一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法及***。
背景技术
单元机组协调控制***(CCS)作为锅炉—汽轮机***的控制中枢，已经成为现代电站自动化***中最为核心的组成单元。但CCS***是一个复杂的多变量控制***，内部存在严重的关联性，机炉控制回路间的耦合特性使得***较难取得良好的控制品质。
常规CCS***主要是通过锅炉侧调节主蒸汽压力，锅炉是一个相对慢速的响应过程，热惯性较大，而汽轮机则是一个相对快速的响应过程，热惯性较锅炉小得多。当锅炉侧发生一个微小的扰动时，会打破锅炉—汽轮机之间的能量平衡，汽轮机功率调节***能够迅速调整调门开度以消除机组负荷偏差，但锅炉的慢速响应和大惯性特性无法与汽轮机功率调节***相适应，造成主蒸汽压力、主蒸汽温度等主要机组运行参数周期性波动，锅炉给煤率和汽轮机调门也跟随着周期性地波动，CCS***需要很长的时间才能使机组恢复到稳定状态，不利于机组的经济运行。
因此，锅炉主控回路的设计对CCS***起到至关重要的作用，一般采用PID控制器和机组负荷指令动、静态前馈的控制方式，PID控制器输出加上前馈组成锅炉主控回路，这种存在参数整定困难，适应机组不同工况能力差，尤其是煤质大幅度变化时，常常引起主蒸汽压力偏差大，或引起参数周期性波动的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法及***，该方法根据主蒸汽压力、主蒸汽设定值、机组负荷设定值、主蒸汽温度、主蒸汽温度设定值来获得机组协调控制***的锅炉主控指令，由锅炉主控指令控制锅炉侧的燃料量和送风量等***。由主蒸汽压力偏差预处理、积分运算和比例微分运算的偏差输入预处理和锅炉能量偏差需求计算等部分组成。实施本发明，能够显著提高CCS***的稳定性能和调节品质。
本发明提供的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法，包括：
获取主蒸汽压力、主蒸汽设定值、机组负荷设定值、主蒸汽温度和主蒸汽温度设定值；
根据获取到的数据分别计算获得锅炉主控指令的积分运算分量、锅炉主控指令的比例运算分量、锅炉主控指令的微分运算分量、锅炉主控指令的锅炉能量偏差需求前馈运算分量和锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量；
生成锅炉主控指令并根据锅炉主控指令控制锅炉侧的***。
优选地，所述生成锅炉主控指令具体为：
根据第一公式计算获得锅炉主控指令；
所述第一公式为：
BD＝OUTi+OUTkp+OUTd+KMWEpd+ULDpd；
其中，BD为锅炉主控指令；OUTi为锅炉主控指令的积分运算分量；OUTkp为锅炉主控指令的比例运算分量；OUTd为锅炉主控指令的微分运算分量；KMWEpd为锅炉主控指令的锅炉能量偏差需求前馈运算分量；ULDpd为锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量。
优选地，所述根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的积分运算分量具体包括：
根据主蒸汽压力、主蒸汽设定值，通过第二公式组计算得到的锅炉主控指令的积分运算分量OUTi；
所述第二公式组为：
Etp＝TPs-TP；
Figure GDA0002658496210000021
Figure GDA0002658496210000031
Figure GDA0002658496210000032
其中，OUTi为锅炉主控指令的积分运算分量；Etp为主蒸汽压力偏差，由主蒸汽压力设定值TPs减去主蒸汽压力TP得到；
Figure GDA0002658496210000033
为主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号；
Figure GDA0002658496210000034
为上一控制周期得到的主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号；Ei为主蒸汽压力偏差经积分输入信号预处理运算
Figure GDA0002658496210000035
后的信号；Di1和Di2为两个预先设定的可调整的正数值的参数，且Di1＜Di2；OUTi为锅炉主控指令的积分运算分量，对Ei信号进行常规积分运算后得到，Ti为积分时间参数。
优选地，
Figure GDA0002658496210000036
中的主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)处理后的
Figure GDA0002658496210000037
信号通过以下步骤计算得到：
预设4个主蒸汽压力偏差阈值Dtp1、Dtp2、Dtp3、Dtp4和4个处理后的主蒸汽压力偏差中间常量
Figure GDA0002658496210000038
预设的数值都为正数，且满足Dtp1＜Dtp2＜Dtp3＜Dtp4，
Figure GDA0002658496210000039
Ktp为主蒸汽压力偏差预处理运算的增益参数，Ktp为正数且其值大于1.0；
根据Dtp1、Dtp2、Dtp3、Dtp4和Ktp，通过第三公式组计算主蒸汽压力偏差中间常量
Figure GDA00026584962100000310
所述第三公式组为：
Figure GDA00026584962100000311
Figure GDA00026584962100000312
Figure GDA00026584962100000313
Figure GDA00026584962100000314
然后根据第四公式计算
Figure GDA00026584962100000315
信号：
所述第四公式为：
Figure GDA0002658496210000041
优选地，所述根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的比例运算分量具体为：通过第五公式组计算锅炉主控指令的比例运算分量；
所述第五公式组为：
Figure GDA0002658496210000042
OUTkp＝KpEpd；
其中，Epd为比例微分运算偏差输入预处理运算f3(E* tp)后的信号；Kpd为比例微分运算偏差输入预处理运算的增益参数，其数值大于1.0；
Figure GDA0002658496210000043
为主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号；Di1为预先设定的可调整的正数值的参数；OUTkp为锅炉主控指令的比例运算分量；Kp为比例调节参数。
优选地，所述根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的微分运算分量具体为：通过带有动态限幅的微分运算函数计算锅炉主控指令的微分运算分量；
所述带有动态限幅的微分运算函数为：
OUTd＝f4(Epd)＝Kd[Epd-LAG(Epd,Tg)]；
其中，OUTd为锅炉主控指令的微分运算分量；Epd为比例微分运算偏差输入预处理运算f3(E* tp)后的信号；Kd为微分增益参数；LAG(Epd,Tg)为一个惯性时间常数可变的惯性环节，其传递函数为
Figure GDA0002658496210000044
其输入信号为Epd，S为拉普拉斯变换算子，Tg为惯性时间常数，其值会动态改变。
优选地，所述惯性时间常数Tg通过以下步骤计算获得，该步骤为：通过第六公式计算惯性时间常数Tg；
所述第六公式为：
Figure GDA0002658496210000051
其中，Tg1和Tg2为两个预设的可调的时间常数参数，且满足Tg1＜Tg2；L为设置的微分运算输出幅度限制值；OUTd(K-1)为上一控制周期按照第六公式计算得到的锅炉主控指令的微分运算分量。
优选地，所述根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的锅炉能量偏差需求前馈运算分量具体包括以下步骤：
根据主蒸汽压力TP、主蒸汽设定值TPS、机组负荷设定值NS、主蒸汽温度MT、主蒸汽温度设定值MTS通过第七公式计算获得锅炉能量偏差需求信号MWE；
对锅炉能量偏差需求信号MWE进行超前滞后环节运算，得到锅炉能量偏差需求前馈运算分量KMWEpd；
其中，所述第七公式为：
Figure GDA0002658496210000052
所述超前滞后环节运算所用公式为：
KMWEpd＝LEADLG1(MWE)；
其中，H(TP,MT)为根据主蒸汽压力TP和主蒸汽温度MT来求得的焓值；H(TPS,MTS)为根据主蒸汽设定值TPS和主蒸汽温度设定值MTS来求得的焓值；LEADLG1(MWE)为对MWE信号进行超前滞后环节运算，超前滞后环节的传递函数为
Figure GDA0002658496210000053
其中S为拉普拉斯变换算子，Td1为超前环节时间常数，Tg1为滞后环节时间常数，Td1和Tg1的数值根据锅炉的实际特性进行整定。
优选地，所述根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量具体为：对机组负荷设定值NS进行一个超前滞后环节运算后得到负荷指令的动、静态前馈运算分量，计算公式为：
ULDpd＝LEADLG2(Ns)；
其中，LEADLG2(NS)为对NS信号进行超前滞后环节运算，超前滞后环节的传递函数为
Figure GDA0002658496210000061
其中S为拉普拉斯变换算子，Td2为超前环节时间常数，Tg2为滞后环节时间常数，Td2和Tg2的数值根据锅炉的实际特性进行整定。
本发明还提供一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制***，包括一种计算机存储介质，该计算机存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法的步骤。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法，包括：获取主蒸汽压力、主蒸汽设定值、机组负荷设定值、主蒸汽温度和主蒸汽温度设定值；根据获取到的数据分别计算获得锅炉主控指令的积分运算分量、锅炉主控指令的比例运算分量、锅炉主控指令的微分运算分量、锅炉主控指令的锅炉能量偏差需求前馈运算分量和锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量；生成锅炉主控指令并根据锅炉主控指令控制锅炉侧的***。本发明根据主蒸汽压力、主蒸汽设定值、机组负荷设定值、主蒸汽温度、主蒸汽温度设定值来获得机组协调控制***的锅炉主控指令，由锅炉主控指令控制锅炉侧的燃料量和送风量等***。由主蒸汽压力偏差预处理、积分运算和比例微分运算的偏差输入预处理和锅炉能量偏差需求计算等部分组成。实施本发明，能够显著提高CCS***的稳定性能和调节品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法的一个实施例的示意图；
图2为本发明提供的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法的一个应用例的示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法及***，该方法根据主蒸汽压力、主蒸汽设定值、机组负荷设定值、主蒸汽温度、主蒸汽温度设定值来获得机组协调控制***的锅炉主控指令，由锅炉主控指令控制锅炉侧的燃料量和送风量等***。由主蒸汽压力偏差预处理、积分运算和比例微分运算的偏差输入预处理和锅炉能量偏差需求计算等部分组成。实施本发明，能够显著提高CCS***的稳定性能和调节品质。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法的一个实施例，包括：
101、获取主蒸汽压力、主蒸汽设定值、机组负荷设定值、主蒸汽温度和主蒸汽温度设定值；
102、根据获取到的数据分别计算获得锅炉主控指令的积分运算分量、锅炉主控指令的比例运算分量、锅炉主控指令的微分运算分量、锅炉主控指令的锅炉能量偏差需求前馈运算分量和锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量；
103、生成锅炉主控指令并根据锅炉主控指令控制锅炉侧的***。
本发明根据主蒸汽压力、主蒸汽设定值、机组负荷设定值、主蒸汽温度、主蒸汽温度设定值来获得机组协调控制***的锅炉主控指令，由锅炉主控指令控制锅炉侧的燃料量和送风量等***。由主蒸汽压力偏差预处理、积分运算和比例微分运算的偏差输入预处理和锅炉能量偏差需求计算等部分组成。实施本发明，能够显著提高CCS***的稳定性能和调节品质。
进一步地，在步骤102的过程中对主蒸汽压力偏差进行了预处理，具体步骤为：
预设4个主蒸汽压力偏差阈值Dtp1、Dtp2、Dtp3、Dtp4和4个处理后的主蒸汽压力偏差中间常量
Figure GDA0002658496210000071
预设的数值都为正数，且满足Dtp1＜Dtp2＜Dtp3＜Dtp4，
Figure GDA0002658496210000081
Ktp为主蒸汽压力偏差预处理运算的增益参数，Ktp为正数且其值大于1.0；
根据Dtp1、Dtp2、Dtp3、Dtp4和Ktp，通过第三公式组计算主蒸汽压力偏差中间常量
Figure GDA0002658496210000082
第三公式组为：
Figure GDA0002658496210000083
Figure GDA0002658496210000084
Figure GDA0002658496210000085
Figure GDA0002658496210000086
然后根据第四公式计算
Figure GDA0002658496210000087
信号：
第四公式为：
Figure GDA0002658496210000088
该对主蒸汽压力偏差进行预处理所达到的效果为：在小偏差时按正常的偏差进行控制运算，保证了***的稳定性能；当出现大偏差时(设为第1道防线)，能够立即加强控制运算，从而快速拉回控制偏差，从而提高***的调节品质，减少控制偏差；当出现更大的偏差时，说明第1防线没能把控制偏差拉回成功，此时回归到正常的控制运算(即不加强控制运算)，防止加强控制运算引起***的不稳定，从而保证了***的稳定性能；当控制偏差继续增大到更大的值时，说明***受到的扰动比较大，此时进入到第2道防线，又加强了控制作用，快速拉回控制偏差，从而提高***的调节品质，减少控制偏差；当控制偏差越过第2道防线时，此时又回归到正常的控制运算，防止加强控制运算引起***的不稳定，保证了***的稳定性能。对主蒸汽压力偏差进行了预处理后，能显著提高主蒸汽压力调节的稳定性和调节品质。
进一步地，本发明还对积分运算和比例微分运算的偏差输入进行了预处理，其中，对积分运算的偏差输入进行预处理的步骤为：
根据主蒸汽压力、主蒸汽设定值，通过第二公式组计算得到的锅炉主控指令的积分运算分量OUTi；
第二公式组为：
Etp＝TPs-TP；
Figure GDA0002658496210000091
Figure GDA0002658496210000092
Figure GDA0002658496210000093
其中，OUTi为锅炉主控指令的积分运算分量；Etp为主蒸汽压力偏差，由主蒸汽压力设定值TPs减去主蒸汽压力TP得到；
Figure GDA0002658496210000094
为主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号；
Figure GDA0002658496210000095
为上一控制周期得到的主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号；Ei为主蒸汽压力偏差经积分输入信号预处理运算
Figure GDA0002658496210000096
后的信号；Di1和Di2为两个预先设定的可调整的正数值的参数，且Di1＜Di2；OUTi为锅炉主控指令的积分运算分量，对Ei信号进行常规积分运算后得到，Ti为积分时间参数。
而对比例微分运算的偏差输入进行预处理的步骤为：
通过第五公式组计算锅炉主控指令的比例运算分量；
第五公式组为：
Figure GDA0002658496210000097
OUTkp＝KpEpd；
其中，Epd为比例微分运算偏差输入预处理运算f3(E* tp)后的信号；Kpd为比例微分运算偏差输入预处理运算的增益参数，其数值大于1.0；
Figure GDA0002658496210000101
为主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号；Di1为预先设定的可调整的正数值的参数；OUTkp为锅炉主控指令的比例运算分量；Kp为比例调节参数。
本发明对积分运算和比例微分运算的偏差输入进行了预处理，在较小的主蒸汽压力偏差下，积分作用减弱，防止积分作用引起锅炉能量输入与汽轮机的能量需求不平衡，引起反复的调节作用过程，有利于***的稳定，同时较小的主蒸汽压力偏差工况下比例微分运算同时加强，有利于快速消除主蒸汽压力偏差，从而提高了***调节品质；当主蒸汽压力偏差向减少的方向变化时，或主蒸汽压力偏差较大时，减弱积分作用，防止积分作用引起锅炉过调，有利于***的稳定；带有动态限幅的微分运算，既能防止微分作用幅度过大引起***不稳定，同时也能实现快速返回，从而提高了***的调节品质。
本发明前馈信号中采用的锅炉能量偏差需求量信号，能精准获得锅炉、汽机之间的能量需求偏差，将其引入到锅炉主控中的前馈信号中，从而快速实现锅炉与汽机之间的能量平衡，显著提高了***的调节品质。
需要说明的是，本发明提到的上一控制周期是指锅炉主控指令控制方法执行的上一个控制周期。本发明提供的锅炉主控指令控制方法执行完一次算一个控制周期。上一次执行本发明提供的锅炉主控指令控制方法时，即上一个控制周期。
以上是对本发明提供的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法的一个实施例进行详细的描述，以下将对本发明提供的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法的另一个实施例进行详细的描述。
本发明提供的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法的另一个实施例，包括：
获取主蒸汽压力、主蒸汽设定值、机组负荷设定值、主蒸汽温度和主蒸汽温度设定值；
根据获取到的数据分别计算获得锅炉主控指令的积分运算分量、锅炉主控指令的比例运算分量、锅炉主控指令的微分运算分量、锅炉主控指令的锅炉能量偏差需求前馈运算分量和锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量；
生成锅炉主控指令并根据锅炉主控指令控制锅炉侧的***。
其中，生成锅炉主控指令具体为：
根据第一公式计算获得锅炉主控指令；
第一公式为：
BD＝OUTi+OUTkp+OUTd+KMWEpd+ULDpd；
其中，BD为锅炉主控指令；OUTi为锅炉主控指令的积分运算分量；OUTkp为锅炉主控指令的比例运算分量；OUTd为锅炉主控指令的微分运算分量；KMWEpd为锅炉主控指令的锅炉能量偏差需求前馈运算分量；ULDpd为锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量。
其中，根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的积分运算分量具体包括：
根据主蒸汽压力、主蒸汽设定值，通过第二公式组计算得到的锅炉主控指令的积分运算分量OUTi；
第二公式组为：
Etp＝TPs-TP；
Figure GDA0002658496210000111
Figure GDA0002658496210000112
Figure GDA0002658496210000113
其中，OUTi为锅炉主控指令的积分运算分量；Etp为主蒸汽压力偏差，由主蒸汽压力设定值TPs减去主蒸汽压力TP得到；
Figure GDA0002658496210000114
为主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号；
Figure GDA0002658496210000115
为上一控制周期得到的主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号；Ei为主蒸汽压力偏差经积分输入信号预处理运算f2(E* tp)后的信号；Di1和Di2为两个预先设定的可调整的正数值的参数，且Di1＜Di2；OUTi为锅炉主控指令的积分运算分量，对Ei信号进行常规积分运算后得到，Ti为积分时间参数。
其中，
Figure GDA0002658496210000121
中的主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)处理后的
Figure GDA0002658496210000122
信号通过以下步骤计算得到：
预设4个主蒸汽压力偏差阈值Dtp1、Dtp2、Dtp3、Dtp4和4个处理后的主蒸汽压力偏差中间常量
Figure GDA0002658496210000123
预设的数值都为正数，且满足Dtp1＜Dtp2＜Dtp3＜Dtp4，
Figure GDA0002658496210000124
预设一个可调参数Ktp，Ktp为正数且其值大于1.0；
根据Dtp1、Dtp2、Dtp3、Dtp4和Ktp，通过第三公式组计算主蒸汽压力偏差中间常量
Figure GDA0002658496210000125
第三公式组为：
Figure GDA0002658496210000126
Figure GDA0002658496210000127
Figure GDA0002658496210000128
Figure GDA0002658496210000129
然后根据第四公式计算
Figure GDA00026584962100001210
信号：
第四公式为：
Figure GDA00026584962100001211
其中，根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的比例运算分量具体为：通过第五公式组计算锅炉主控指令的比例运算分量；
第五公式组为：
Figure GDA0002658496210000131
OUTkp＝KpEpd；
其中，Epd为比例微分运算偏差输入预处理运算f3(E* tp)后的信号；Kpd为比例微分运算偏差输入预处理运算的增益参数，其数值大于1.0；
Figure GDA0002658496210000132
为主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号；Di1为预先设定的可调整的正数值的参数；OUTkp为锅炉主控指令的比例运算分量；Kp为比例调节参数。
其中，根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的微分运算分量具体为：通过带有动态限幅的微分运算函数计算锅炉主控指令的微分运算分量；
带有动态限幅的微分运算函数为：
OUTd＝f4(Epd)＝Kd[Epd-LAG(Epd,Tg)]；
其中，OUTd为锅炉主控指令的微分运算分量；Epd为比例微分运算偏差输入预处理运算f3(E* tp)后的信号；Kd为微分增益参数；LAG(Epd,Tg)为一个惯性时间常数可变的惯性环节，其传递函数为
Figure GDA0002658496210000133
其输入信号为Epd，S为拉普拉斯变换算子，Tg为惯性时间常数，其值会动态改变。
其中，惯性时间常数Tg通过以下步骤计算获得，该步骤为：通过第六公式计算惯性时间常数Tg；
第六公式为：
Figure GDA0002658496210000134
其中，Tg1和Tg2为两个预设的可调的时间常数参数，且满足Tg1＜Tg2；L为设置的微分运算输出幅度限制值；OUTd(K-1)为上一控制周期按照第六公式计算得到的锅炉主控指令的微分运算分量
其中，根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的锅炉能量偏差需求前馈运算分量具体包括以下步骤：
根据主蒸汽压力TP、主蒸汽设定值TPS、机组负荷设定值NS、主蒸汽温度MT、主蒸汽温度设定值MTS通过第七公式计算获得锅炉能量偏差需求信号MWE；
对锅炉能量偏差需求信号MWE进行超前滞后环节运算，得到锅炉能量偏差需求前馈运算分量KMWEpd；
其中，第七公式为：
Figure GDA0002658496210000141
超前滞后环节运算所用公式为：
KMWEpd＝LEADLG1(MWE)；
其中，H(TP,MT)为根据主蒸汽压力TP和主蒸汽温度MT来求得的焓值；H(TPS,MTS)为根据主蒸汽设定值TPS和主蒸汽温度设定值MTS来求得的焓值；LEADLG1(MWE)为对MWE信号进行超前滞后环节运算，超前滞后环节的传递函数为
Figure GDA0002658496210000142
其中S为拉普拉斯变换算子，Td1为超前环节时间常数，Tg1为滞后环节时间常数，Td1和Tg1的数值根据锅炉的实际特性进行整定。
其中，根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量具体为：对机组负荷设定值NS进行一个超前滞后环节运算后得到负荷指令的动、静态前馈运算分量，计算公式为：
ULDpd＝LEADLG2(Ns)；
其中，LEADLG2(NS)为对NS信号进行超前滞后环节运算，超前滞后环节的传递函数为
Figure GDA0002658496210000143
其中S为拉普拉斯变换算子，Td2为超前环节时间常数，Tg2为滞后环节时间常数，Td2和Tg2的数值根据锅炉的实际特性进行整定。
本发明还提供一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制***，包括一种计算机存储介质，该计算机存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法的步骤。
根据上述实施例，本发明相应地提供应用例作更加详细的描述：
如图2所示，本发明根据主蒸汽压力、主蒸汽设定值、机组负荷设定值、主蒸汽温度、主蒸汽温度设定值来获得机组协调控制***的锅炉主控指令，由锅炉主控指令控制锅炉侧的燃料量和送风量等***。具体实施步骤如下：
步骤S101：实时采集主蒸汽压力、主蒸汽设定值、机组负荷设定值、主蒸汽温度、主蒸汽温度设定值，并分别保存到TP、TPS、NS、MT、MTS变量中，以便在后续的计算中被引用；
步骤S102：将主蒸汽设定值TPS和主蒸汽压力TP作差值处理，得到主蒸汽压力偏差，并保存到变量Etp中，即：
Etp＝TPs-TP (2)；
步骤S103：对主蒸汽压力偏差Etp进行预处理运算(附图2中的块100)，得到主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号，并存放到
Figure GDA0002658496210000151
变量中，即：
E* tp＝f1(Etp) (3)
主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)处理后的
Figure GDA0002658496210000152
信号按以下方法得到：
先预设4个主蒸汽压力偏差阈值变量Dtp1、Dtp2、Dtp3、Dtp4和4个处理后的主蒸汽压力偏差中间常量变量
Figure GDA0002658496210000153
他们的数值都是为正数，且满足Dtp1＜Dtp2＜Dtp3＜Dtp4，
Figure GDA0002658496210000154
还预设一个可调参数Ktp变量，Ktp为正数且其值大于1.0。
先根据Dtp1、Dtp2、Dtp3、Dtp4和Ktp，按下列公式顺序计算主蒸汽压力偏差中间常量
Figure GDA0002658496210000155
Figure GDA0002658496210000156
Figure GDA0002658496210000157
Figure GDA0002658496210000158
Figure GDA0002658496210000159
然后按下式计算
Figure GDA00026584962100001510
信号：
Figure GDA00026584962100001511
f1(Etp)运算需要的可调参数，在某台1000MW超超临界机组的实际应用中，4个主蒸汽压力偏差阈值变量Dtp1、Dtp2、Dtp3、Dtp4的值分别取值为0.3MPa、0.6MPa、0.9MPa和1.2MPa；可调参数Ktp变量取值为2.0。
步骤S104：对主蒸汽压力偏差经积分输入信号预处理运算(附图2中的块200)，得主蒸汽压力偏差经积分输入信号预处理运算f2(E* tp)后的信号，并存放到Ei变量中，即：
Figure GDA0002658496210000161
式中，Di1和Di2为两个预先设定的可调整的正数值的参数，且Di1＜Di2；
Figure GDA0002658496210000162
为上一控制周期得到的主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号。
最后，保存本控制周期运算得到的
Figure GDA0002658496210000163
数值到变量
Figure GDA0002658496210000164
中，以便下一控制周期f2(E* tp)运算采用，即公式
Figure GDA0002658496210000165
f2(E* tp)运算需要的可调参数，在某台1000MW超超临界机组的实际应用中，Di1和Di2分别取值为0.15MPa和1.15MPa。
步骤S105：对主蒸汽压力偏差经积分输入信号预处理运算f2(E* tp)后的信号Ei进行积分运算，并将结果存放到OUTi中，OUTi即为锅炉主控指令的积分运算分量，即：
Figure GDA0002658496210000166
步骤S201：对主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)处理后的
Figure GDA0002658496210000167
信号进行比例/微分运算偏差输入预处理运算(附图2中的块300)，得比例/微分运算偏差输入预处理运算f3(E* tp)后的信号，并存放到Epd变量中，即
Figure GDA0002658496210000168
式中，Kpd为比例/微分运算偏差输入预处理运算的增益参数，其数值大于1.0；Di1为步骤S104中的预先设定的可调整的正数值的参数。
f3(E* tp)运算需要的可调参数，在某台1000MW超超临界机组的实际应用中，Kpd和Di1分别取值为2.0和0.15MPa。
步骤S202：对比例/微分运算偏差输入预处理运算f3(E* tp)后的Epd信号进行比例运算，并将结果存放到变量OUTkp中，OUTkp即为锅炉主控指令的比例运算分量，即：
OUTkp＝KpEpd (7)
式中的Kp为比例调节参数。
步骤S301：对比例/微分运算偏差输入预处理运算f3(E* tp)后的Epd信号进行带有动态限幅的微分运算函数计算(附图2中的块400)，得到带有动态限幅的微分运算函数计算f4(Epd)后的结果存入变量OUTd中，OUTd即为锅炉主控指令的微分运算分量，即：
OUTd＝f4(Epd)＝Kd[Epd-LAG(Epd,Tg)] (8)
Kd为微分增益参数；LAG(Epd,Tg)为一个惯性时间常数可变的惯性环节，其传递函数为
Figure GDA0002658496210000171
其输入信号为Epd，S为拉普拉斯变换算子，Tg为惯性时间常数，其值会动态改变，按照以下公式进行计算得到：
Figure GDA0002658496210000172
式中，Tg1和Tg2为两个可调的时间常数参数，且满足Tg1＜Tg2；L为设置的微分运算输出幅度限制值；OUTd(K-1)为上一控制周期按照式(9)计算得到的锅炉主控指令的微分运算分量。
f4(Epd)运算需要的可调参数，在某台1000MW超超临界机组的实际应用中，Kd、L、Tg1和Tg2分别取值为25.0、40MW、85秒和30秒。
步骤S401：根据主蒸汽压力TP、主蒸汽设定值TPS、机组负荷设定值NS、主蒸汽温度MT、主蒸汽温度设定值MTS来获得锅炉能量偏差需求信号MWE，MWE通过以下公式计算得到：
Figure GDA0002658496210000173
式中，H(TP,MT)为根据主蒸汽压力TP和主蒸汽温度MT来求得的焓值；H(TPS,MTS)为根据主蒸汽设定值TPS和主蒸汽温度设定值MTS来求得的焓值。
步骤S402：对获得的锅炉能量偏差需求信号MWE进行一个超前/滞后环节运算，从而得到锅炉能量偏差需求前馈运算分量KMWEpd，按下式进行计算：
KMWEpd＝LEADLG1(MWE) (11)
式中的LEADLG1(MWE)为对MWE信号进行超前/滞后环节运算，超前/滞后环节的传递函数为
Figure GDA0002658496210000181
其中S为拉普拉斯变换算子，Td1为超前环节时间常数，Tg1为滞后环节时间常数，Td1和Tg1的数值根据锅炉的实际特性进行整定。
在某台1000MW超超临界机组的实际应用中，Td1和Tg1的数值分别取值为100秒和60秒。
步骤S501：对机组负荷设定值NS进行一个超前/滞后环节运算，得到锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量ULDpd，即
ULDpd＝LEADLG2(Ns) (12)
式中的LEADLG2(NS)为对NS信号进行超前/滞后环节运算，超前/滞后环节的传递函数为
Figure GDA0002658496210000182
其中S为拉普拉斯变换算子，Td2为超前环节时间常数，Tg2为滞后环节时间常数，Td2和Tg2的数值根据锅炉的实际特性进行整定。
步骤S601：根据上述步骤S101～S501的计算结果，计算锅炉主控指令BD，由锅炉主控指令BD控制锅炉侧的燃料量和送风量等***。锅炉主控指令BD通过以下公式获得：
BD＝OUTi+OUTkp+OUTd+KMWEpd+ULDpd (1)
式(1)中，BD为锅炉主控指令；OUTi为锅炉主控指令的积分运算分量；OUTkp为锅炉主控指令的比例运算分量；OUTd为锅炉主控指令的微分运算分量；KMWEpd为锅炉主控指令的锅炉能量偏差需求前馈运算分量；ULDpd为锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量。
本发明还提供一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制***，包括一种计算机存储介质，该计算机存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法的步骤。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法，其特征在于，包括：
获取主蒸汽压力、主蒸汽设定值、机组负荷设定值、主蒸汽温度和主蒸汽温度设定值；
根据获取到的数据分别计算获得锅炉主控指令的积分运算分量、锅炉主控指令的比例运算分量、锅炉主控指令的微分运算分量、锅炉主控指令的锅炉能量偏差需求前馈运算分量和锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量；
生成锅炉主控指令并根据锅炉主控指令控制锅炉侧的***；
所述根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量具体为：对机组负荷设定值NS进行一个超前滞后环节运算后得到负荷指令的动、静态前馈运算分量，计算公式为：
ULDpd＝LEADLG2(Ns)；
其中，LEADLG2(NS)为对NS信号进行超前滞后环节运算，超前滞后环节的传递函数为
Figure FDA0002637908360000011
其中S为拉普拉斯变换算子，Td2为超前环节时间常数，Tg2为滞后环节时间常数，Td2和Tg2的数值根据锅炉的实际特性进行整定。
2.根据权利要求1所述的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法，其特征在于，所述生成锅炉主控指令具体为：
根据第一公式计算获得锅炉主控指令；
所述第一公式为：
BD＝OUTi+OUTkp+OUTd+KMWEpd+ULDpd；
其中，BD为锅炉主控指令；OUTi为锅炉主控指令的积分运算分量；OUTkp为锅炉主控指令的比例运算分量；OUTd为锅炉主控指令的微分运算分量；KMWEpd为锅炉主控指令的锅炉能量偏差需求前馈运算分量；ULDpd为锅炉主控指令的负荷指令的动、静态前馈运算分量。
3.根据权利要求1所述的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法，其特征在于，所述根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的积分运算分量具体包括：
根据主蒸汽压力、主蒸汽设定值，通过第二公式组计算得到的锅炉主控指令的积分运算分量OUTi；
所述第二公式组为：
Etp＝TPs-TP；
Figure FDA0002637908360000021
Figure FDA0002637908360000022
Figure FDA0002637908360000023
其中，OUTi为锅炉主控指令的积分运算分量，对Ei信号进行常规积分运算后得到；Etp为主蒸汽压力偏差，由主蒸汽压力设定值TPs减去主蒸汽压力TP得到；
Figure FDA0002637908360000024
为主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号；
Figure FDA0002637908360000025
为上一控制周期得到的主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号；Ei为主蒸汽压力偏差经积分输入信号预处理运算f2(E* tp)后的信号；Di1和Di2为两个预先设定的可调整的正数值的参数，且Di1＜Di2；Ti为积分时间参数。
4.根据权利要求3所述的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法，其特征在于，
Figure FDA0002637908360000026
中的主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)处理后的
Figure FDA0002637908360000027
信号通过以下步骤计算得到：
预设4个主蒸汽压力偏差阈值Dtp1、Dtp2、Dtp3、Dtp4和4个处理后的主蒸汽压力偏差中间常量
Figure FDA0002637908360000028
预设的数值都为正数，且满足Dtp1＜Dtp2＜Dtp3＜Dtp4，
Figure FDA0002637908360000029
Ktp为主蒸汽压力偏差预处理运算的增益参数，Ktp为正数且其值大于1.0；
根据Dtp1、Dtp2、Dtp3、Dtp4和Ktp，通过第三公式组计算主蒸汽压力偏差中间常量
Figure FDA00026379083600000210
所述第三公式组为：
Figure FDA00026379083600000211
Figure FDA00026379083600000212
Figure FDA0002637908360000031
Figure FDA0002637908360000032
然后根据第四公式计算
Figure FDA0002637908360000033
信号：
所述第四公式为：
Figure FDA0002637908360000034
5.根据权利要求1所述的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法，其特征在于，所述根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的比例运算分量具体为：通过第五公式组计算锅炉主控指令的比例运算分量；
所述第五公式组为：
Figure FDA0002637908360000035
OUTkp＝KpEpd；
其中，Epd为比例微分运算偏差输入预处理运算f3(E* tp)后的信号；Kpd为比例微分运算偏差输入预处理运算的增益参数；
Figure FDA0002637908360000036
为主蒸汽压力偏差预处理运算f1(Etp)后的信号；Di1为预先设定的可调整的正数值的参数；OUTkp为锅炉主控指令的比例运算分量；Kp为比例调节参数。
6.根据权利要求1所述的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法，其特征在于，所述根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的微分运算分量具体为：通过带有动态限幅的微分运算函数计算锅炉主控指令的微分运算分量；
所述带有动态限幅的微分运算函数为：
OUTd＝f4(Epd)＝Kd[Epd-LAG(Epd,Tg)]；
其中，OUTd为锅炉主控指令的微分运算分量；Epd为比例微分运算偏差输入预处理运算f3(E* tp)后的结果；Kd为微分增益参数；LAG(Epd,Tg)为一个惯性时间常数可变的惯性环节，其传递函数为
Figure FDA0002637908360000041
其输入信号为Epd，S为拉普拉斯变换算子，Tg为惯性时间常数。
7.根据权利要求6所述的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法，其特征在于，所述惯性时间常数Tg通过以下步骤计算获得，该步骤为：通过第六公式计算惯性时间常数Tg；
所述第六公式为：
Figure FDA0002637908360000042
其中，Tg1和Tg2为两个预设的可调的时间常数参数，且满足Tg1＜Tg2；L为设置的微分运算输出幅度限制值；OUTd(K-1)为上一控制周期按照第六公式计算得到的锅炉主控指令的微分运算分量。
8.根据权利要求1所述的一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法，其特征在于，所述根据获取到的数据计算获得锅炉主控指令的锅炉能量偏差需求前馈运算分量具体包括以下步骤：
根据主蒸汽压力TP、主蒸汽设定值TPS、机组负荷设定值NS、主蒸汽温度MT、主蒸汽温度设定值MTS通过第七公式计算获得锅炉能量偏差需求信号MWE；
对锅炉能量偏差需求信号MWE进行超前滞后环节运算，得到锅炉能量偏差需求前馈运算分量KMWEpd；
其中，所述第七公式为：
Figure FDA0002637908360000043
所述超前滞后环节运算所用公式为：
KMWEpd＝LEADLG1(MWE)；
其中，H(TP,MT)为根据主蒸汽压力TP和主蒸汽温度MT来求得的焓值；H(TPS,MTS)为根据主蒸汽设定值TPS和主蒸汽温度设定值MTS来求得的焓值；LEADLG1(MWE)为对MWE信号进行超前滞后环节运算，超前滞后环节的传递函数为
Figure FDA0002637908360000044
其中S为拉普拉斯变换算子，Td1为超前环节时间常数，Tg1为滞后环节时间常数，Td1和Tg1的数值根据锅炉的实际特性进行整定。
9.一种单元机组协调控制***锅炉主控指令控制***，包括一种计算机存储介质，其特征在于，该计算机存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任意一项所述的单元机组协调控制***锅炉主控指令控制方法的步骤。
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