CN109960143A - 火电机组的协调控制方法 - Google Patents

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钱麟
李麟
张丰
沈辰杰
李宝兴
邬敏佳
程伟龙
金麒麟
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    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
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Abstract

本发明公开了一种火电机组的协调控制方法，火电机组包括燃料机，协调控制方法包括以下步骤：根据火电机组中燃料转换成机组能量的惯性时间生成惯性时间特性函数；通过惯性时间特性函数对前馈控制器输出的控制信号进行修正，得到燃料输出量控制信号；输出燃料输出量控制信号至所述燃料机，以控制所述燃料机的燃料输出量。本发明通过惯性时间特性函数对前馈控制器输出的控制信号进行修正，将修正后的燃料输出量控制信号输出至燃料机，以实现根据负荷指令快速、稳定的控制燃料机的燃料输出量，缩短机组调节的反应时间，优化了控制***的时效性，避免了因负荷速率变化快，超调量幅度较大，造成的炉膛负压、磨煤机、给水控制的不稳定的现象。

Description

火电机组的协调控制方法
技术领域
本发明涉及自动化控制领域，特别涉及一种火电机组的协调控制方法。
背景技术
目前，在火电燃煤汽轮发电机组CCS(单元机组的协调控制***)的调试过程中，普遍强调PID(比例-积分-导数控制器)调节器的作用，动态前馈也只是根据负荷指令采用简单微分环节或带速率的固定系数实现对给燃料机(一般为给煤机)的控制，并未考虑燃料转换成机组能量的惯性时间(3min-7min)，而该惯性时间是机组特性不可能改变的。现有技术中，若负荷速率变化，由于惯性时间的存在，会延迟补充燃料的时间，此时当负荷变化率变快，超调量幅度较大，就会增加机组中的炉膛负压、磨煤机、给水控制的不稳定性，给火电机组带来风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中火电机组负荷速率变化时，由于燃料的惯性时间，会延迟补充燃料的时间，此时当负荷变化率变快，超调量幅度较大，就会增加机组中的炉膛负压、磨煤机、给水控制的不稳定性，给火电机组带来风险的缺陷，提供一种火电机组的协调控制方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种火电机组的协调控制方法，所述火电机组包括燃料机，其特点在于，所述协调控制方法包括以下步骤：
S1、根据火电机组中燃料转换成机组能量的惯性时间生成惯性时间特性函数；
S2、通过惯性时间特性函数对前馈控制器输出的控制信号进行修正，得到燃料输出量控制信号；
S3、输出燃料输出量控制信号至所述燃料机，以控制所述燃料机的燃料输出量。
较佳地，在步骤S1中，还包括：
根据火电机组的增负荷压力偏差或减负荷压力偏差生成第一修正函数；
步骤S2之后，还包括：
S21、根据所述第一修正函数对燃料输出量控制信号进行一次修正，将一次修正后的燃料输出量控制信号作为目标燃料输出量控制信号；
步骤S3通过步骤S3’代替；
S3’、输出目标燃料输出量控制信号至所述燃料机，以控制所述燃料机的燃料输出量。
较佳地，在步骤S1中，还包括：
根据火电机组的负荷区间生成第二修正函数；
在步骤S21中，对燃料输出量控制信号进行一次修正的步骤之后，还包括：
根据所述第二修正函数对一次修正后的燃料输出量控制信号进行二次修正，将二次修正后的燃料输出量控制信号作为目标燃料输出量控制信号。
较佳地，所述惯性时间特性函数为非线性函数。
较佳地，所述协调控制方法还包括：
获取火电机组中的变负荷速率，所述前馈控制器根据所述变负荷速率生成控制信号。
较佳地，所述火电机组还包括水泵；
所述协调控制方法还包括：
将所述控制信号输出至所述水泵，以控制所述水泵的给水量。
较佳地，所述燃料机包括热风门模块；
所述协调控制方法还包括：
将所述控制信号输出至所述热风门模块，以控制所述燃料机的风量。
本发明的积极进步效果在于：本发明通过惯性时间特性函数对前馈控制器输出的控制信号进行修正，将修正后的燃料输出量控制信号输出至燃料机，以实现根据负荷指令快速、稳定的控制燃料机的燃料输出量，缩短机组调节的反应时间，优化了控制***的时效性，避免了因负荷速率变化快，超调量幅度较大，造成的炉膛负压、磨煤机、给水控制的不稳定的现象。
附图说明
图1为本发明实施例1的火电机组的协调控制方法的流程图。
图2为本发明实施例1的火电机组的协调控制方法中生成的惯性时间特性函数曲线图。
图3为本发明实施例1的火电机组的协调控制方法中生成的控制信号曲线图。
图4为本发明实施例1的火电机组的协调控制方法中生成的燃料输出量控制信号曲线图。
图5为本发明实施例1的火电机组的协调控制方法的逻辑组态示意图。
图6为本发明实施例2的火电机组的协调控制方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图1所示，本实施例的火电机组的协调控制方法实现了对燃料机的燃料输出量、燃料机中热风门模块的给风量以及水泵的给水量的协调控制，具体的，该协调控制方法包括以下步骤：
步骤110、根据火电机组中燃料转换成机组能量的惯性时间生成惯性时间特性函数。
其中，惯性时间特性函数为非线性函数，惯性时间特性函数曲线G(t)如图2所示，其中，τ为启动延迟，过程调试参量，根据工程经验获得，一般τ的范围为20s-90s；t2为AGC(自动发电控制)***发送的负荷指令结束时间。
步骤120、通过惯性时间特性函数对前馈控制器输出的控制信号进行修正，得到燃料输出量控制信号。
其中，前馈控制器输出控制信号的步骤之前，还包括生成控制信号，具体的步骤：
前馈控制器获取AGC***发送的负荷指令，负荷指令包括火电机组中的变负荷速率，前馈控制器则根据变负荷速率，并随时间推移，通过微分环节生成控制信号，实现当接收到升降负荷指令时，机组按运行人员预先设置的速率升降负荷，直至负荷达到目标负荷。其中，控制信号曲线H1(t)如图3所示，h为控制信号的最大前馈量，h＝Vt×Kd×Td；Vt为变负荷速率，人为输入参量；Kd为微分增益；Td为微分时间；t1为起步响应时间，与τ和Td设置相关，t1＝f(τ，Td)；t2为AGC***发送的负荷指令结束时间；t3为控制回路结束时间，与Td相关，t3-t2＝f(Td)。
通过惯性时间特性函数对控制信号进行修正，也即将图2的惯性时间特性函数曲线与图3的控制信号曲线进行合成运算，形成图4中的实线曲线，也即燃料输出量控制信号曲线H(t)。
步骤130、输出燃料输出量控制信号至燃料机，以控制燃料机的燃料输出量。本实施例中，燃料机为给煤机，燃料输出量也即给煤量。
本实施例通过惯性时间特性函数对前馈控制器输出的控制信号进行修正，将修正后的燃料输出量控制信号输出至燃料机，以实现根据负荷指令快速、稳定的控制燃料机的燃料输出量，缩短了机组调节的反应时间，优化了控制***的时效性。从而，使机组在不同的变负荷速率、不同的负荷阶段、增负荷阶段或减负荷阶段、主汽压力产生较大偏差时，都能自动调节适应机组工况变化，进而保障了能在AGV控制下安全、快速、精确、稳定地响应，满足电网控制负荷的要求。
本实施例中，协调控制方法还包括：
将控制信号输出至水泵，以控制水泵的给水量。当然，根据实际需求，也可将控制信号进行修正后输出至水泵。
将控制信号输出至热风门模块，以控制所述燃料机的风量。当然，根据实际需求，也可将控制信号进行修正后输出至热风门模块。
本实施例中，负荷指令还包括负荷速率设定、负荷情况以及压力偏差情况。在调整过程中，如图5所示，前馈控制器还依据负荷速率设定、负荷情况以及压力偏差情况调整适当的微分增益Kd，微分时间Td，负荷区间，增负荷压力偏差，减负荷压力偏差以及启动延时τ，最终以实现燃料控制***的快速高效响应，自动调整适应机组工况变化，从而实现高效稳定的控制。具体的，参见图5的本实施例的算法的逻辑组态示意图，Kd通过函数F1(x)表示，Td通过函数F2(x)表示，负荷区间通过F3(x)表示，增负荷压力偏差通过F4(x)表示，减负荷压力偏差通过F5(x)表示，启动延时通过F6(x)表示。图5中，T表示切换器，虚线通走Y，不通走N。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，如图6所示，不同之处在于，本实施例的步骤110中，还包括：
根据火电机组的增负荷压力偏差或减负荷压力偏差生成第一修正函数。
步骤120之后，还包括：
步骤121、根据第一修正函数对燃料输出量控制信号进行一次修正，将一次修正后的燃料输出量控制信号作为目标燃料输出量控制信号。
步骤130通过步骤130’代替；
步骤130’、输出目标燃料输出量控制信号至燃料机，以控制燃料机的燃料输出量。
本实施例中，在步骤110中，还包括：
根据火电机组的负荷区间生成第二修正函数。
在步骤121中，对燃料输出量控制信号进行一次修正的步骤之后，还包括：
根据第二修正函数对一次修正后的燃料输出量控制信号进行二次修正，此时将二次修正后的燃料输出量控制信号作为目标燃料输出量控制信号。
本实施例中，经过二次修正后的目标燃料输出量控制信号能更加快速、有效地自动调节适应机组工况变化，保障机组在AGV控制下安全、快速、精确、稳定地响应，满足电网控制负荷的要求。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种火电机组的协调控制方法，所述火电机组包括燃料机，其特征在于，所述协调控制方法包括以下步骤：
S1、根据火电机组中燃料转换成机组能量的惯性时间生成惯性时间特性函数；
S2、通过惯性时间特性函数对前馈控制器输出的控制信号进行修正，得到燃料输出量控制信号；
S3、输出燃料输出量控制信号至所述燃料机，以控制所述燃料机的燃料输出量。
2.如权利要求1所述的火电机组的协调控制方法，其特征在于，在步骤S1中，还包括：
根据火电机组的增负荷压力偏差或减负荷压力偏差生成第一修正函数；
步骤S2之后，还包括：
S21、根据所述第一修正函数对燃料输出量控制信号进行一次修正，将一次修正后的燃料输出量控制信号作为目标燃料输出量控制信号；
步骤S3通过步骤S3’代替；
S3’、输出目标燃料输出量控制信号至所述燃料机，以控制所述燃料机的燃料输出量。
3.如权利要求2所述的火电机组的协调控制方法，其特征在于，在步骤S1中，还包括：
根据火电机组的负荷区间生成第二修正函数；
在步骤S21中，对燃料输出量控制信号进行一次修正的步骤之后，还包括：
根据所述第二修正函数对一次修正后的燃料输出量控制信号进行二次修正，将二次修正后的燃料输出量控制信号作为目标燃料输出量控制信号。
4.如权利要求1所述的火电机组的协调控制方法，其特征在于，所述惯性时间特性函数为非线性函数。
5.如权利要求1所述的火电机组的协调控制方法，其特征在于，所述协调控制方法还包括：
获取火电机组中的变负荷速率，所述前馈控制器根据所述变负荷速率生成控制信号。
6.如权利要求5所述的火电机组的协调控制方法，其特征在于，所述火电机组还包括水泵；
所述协调控制方法还包括：
将所述控制信号输出至所述水泵，以控制所述水泵的给水量。
7.如权利要求5所述的火电机组的协调控制方法，其特征在于，所述燃料机包括热风门模块；
所述协调控制方法还包括：
将所述控制信号输出至所述热风门模块，以控制所述燃料机的风量。
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