CN113050411A - 一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***及方法，在汽轮机主控负荷设定值回路设置主汽压力偏差修正回路，随机组负荷降低逐渐减小修正回路压力偏置设定，根据主汽压力偏差采用PI调节方式修正负荷设定值，对修正后主汽压力偏差进行PI调节计算形成负荷设定修正量，对负荷设定修正量限幅及有效性选择后对机组负荷设定值修正，从而减小深度调峰过程中主汽压力偏差，保证降负荷时主汽压力偏差处于需求范围，避免深度调峰阶段主汽压力过高的现象，进而消除燃料量、给水流量及总风量过低及波动的现象，以提高机组在深度调峰阶段运行的安全性及稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及超(超)临界燃煤发电机组深度调峰技术领域，特别涉及一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***及方法。
背景技术
随着可再生能源装机规模持续扩大，电网稳定运行受新能源发电输出的不连续性影响日益严重。在电源侧通过进行火电机组灵活性改造及控制***优化，进一步提高火电机组的调频调峰能力，不仅增强了可再生能源消纳能力，还有利于电网的稳定运行。
现有技术超(超)临界机组主汽压力控制方案为：采用锅炉跟随为基础的协调控制***，通过汽轮机主控调整汽轮机进汽流量以控制机组电负荷，通过调整锅炉燃料量、给水流量及总风量控制主汽压力，当主汽压力偏差过大时，通过开环控制的压力拉回回路对汽轮机流量进行修正。
超(超)临界机组深度调峰时，特别是在40％额定负荷以下至最低稳燃负荷阶段降负荷过程中，燃料量、给水流量、总风量等参数逐渐逼近最低限制值导致其下调能力逐步减小，受此影响主汽压力下降速率逐渐趋缓引起压力偏差增大、负荷下降速率趋缓，汽轮机主控如果单纯的响应负荷变化需求将会导致汽轮机调阀继续关小引起主汽压力偏差进一步增大，一方面主汽压力过高时容易引起水冷壁超温、汽泵出力不足等问题，另一方面主汽压力偏差增大会导致锅炉燃料量、给水流量及总风量继续下调甚至低于最低限制范围，严重威胁机组安全运行。
采用压力拉回回路在压力过高时可以减小主汽压力偏差，但存在两方面问题，一方面是开环控制特性容易引起主汽压力的波动，进而引起燃料量、给水流量及总风量的波动，对于机组在低负荷阶段的安全运行带来不利影响；另一方面是单纯的压力拉回回路无法区分不同负荷段机组对主汽压力控制偏差的不同需求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***及方法，在汽轮机主控负荷设定值回路设置主汽压力偏差修正回路，随机组负荷降低逐渐减小修正回路压力偏置设定，根据主汽压力偏差采用PI调节方式修正负荷设定值，从而保证低负荷时主汽压力偏差处于需求范围，避免深度调峰阶段主汽压力过高的现象，进而消除燃料量、给水流量及总风量过低及波动的现象，以提高机组在深度调峰阶段运行的安全性及稳定性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***，包括第一加法器6，第一加法器6输入与负荷设定值AI输入1及选择器15输出连接，第一加法器6输出与第一减法器7被减数端连接，第一减法器7减数端与机组负荷AI输入2连接，第一减法器7输出与机组负荷PI调节器8输入连接，机组负荷PI调节器8输出与汽轮机主控指令AO输出17连接；
所述负荷设定值AI输入1与折线函数9输入连接，折线函数9输出与速率限制器10输入连接，速率限制器10输出与第二加法器11第一输入连接，第二加法器11第二输入与主汽压力设定值AI输出3连接；
所述第二加法器11输出连接第二减法器12减数端，第二减法器12被减数端与主汽压力AI输入4连接，第二减法器12输出连接负荷修正量PI调节器13输入，负荷修正量PI调节器13输出连接幅值限制器14输入；幅值限制器14输出连接选择器15的Y端，选择器15的N端与常数模块16输出连接，选择器15的选择端S与降负荷DI输入5连接。
所述的折线函数9设置如下表，其中X为额定负荷的百分数，Y为主汽压力偏置。
| X | ％ | 100 | 50 | 40 | 30 | 20 |
| Y | MPa | 1 | 1 | 0.8 | 0.5 | 0.3 |
基于上述控制***的控制方法：具体控制方法如下：
步骤(1)、根据负荷设定值给定主汽压力偏置并对主汽压力设定值进行修正；
步骤(2)、对修正后主汽压力偏差进行PI调节计算形成负荷设定修正量；
步骤(3)、负荷设定修正量限幅及有效性选择；
步骤(4)、机组负荷设定值修正。
步骤(1)具体为：负荷设定值通过折线函数9产生主汽压力偏置c，以区分不同负荷段对压力偏置的不同需求；对主汽压力偏置c进行速率限制产生限速后主汽压力偏置d；限速后主汽压力偏置d与主汽压力设定值叠加计算后形成修正后主汽压力设定值e。
步骤(2)具体为：对主汽压力与修正后主汽压力设定值e进行减法计算形成修正后主汽压力偏差f，对修正后主汽压力偏差f进行PI计算形成负荷设定修正值g。
步骤(3)具体为：对负荷设定修正值g进行幅值限制形成限幅后负荷设定修正值h，降负荷时最终负荷设定修正值i等于限幅后负荷设定修正值h，非降负荷时最终负荷设定修正值i等于常数0，所述的幅值下限限制为0，上限限制为20MW。
步骤(4)具体为：最终负荷设定修正值i与负荷设定值叠加形成修正后负荷设定值a；修正后负荷设定值a与机组负荷进行减法计算形成负荷偏差b并进行PI调节产生汽轮机主控指令j。
本发明的有益效果：
本发明所述的一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***及方法在具体工作时，能够在机组降负荷过程中根据机组负荷设定值区分不同负荷下所需的主汽压力偏置值并对主汽压力设定值进行修正，能够根据修正后主汽压力偏差对负荷设定值进行修正来调整汽轮机主控指令，从而减小深度调峰过程中主汽压力偏差，保证降负荷时主汽压力偏差处于需求范围，避免深度调峰阶段主汽压力过高的现象，进而消除燃料量、给水流量及总风量过低及波动的现象，以提高机组在深度调峰阶段运行的安全性及稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，负荷设定值AI输入1、机组负荷AI输入2、主汽压力设定值AI输入3、主汽压力AI输入4、降负荷DI输入5、第一加法器6、第一减法器7、机组负荷PI调节器8、折线函数9、速率限制器10、第二加法器11、第二减法器12、负荷修正量PI调节器13、幅值限制器14、选择器15、常数模块16、汽轮机主控指令AO输出17；a-修正后负荷设定值；b-负荷偏差；c-主汽压力偏置；d-限速后主汽压力偏置；e-修正后主汽压力设定值；f-修正后主汽压力偏差；g-负荷设定修正值；h-限幅后负荷设定修正值；i-最终负荷设定修正值；j-汽轮机主控指令。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***，包括：负荷设定值AI输入1、机组负荷AI输入2、主汽压力设定值AI输入3、主汽压力AI输入4、降负荷DI输入5、第一加法器6、第一减法器7、机组负荷PI调节器8、折线函数9、速率限制器10、第二加法器11、第二减法器12、负荷修正量PI调节器13、幅值限制器14、选择器15、常数模块16、汽轮机主控指令AO输出17；
所述第一加法器6输入与负荷设定值AI输入1及选择器15输出连接，第一减法器7被减数端与第一加法器6输出连接，第一减法器7减数端与机组负荷AI输入2连接，机组负荷PI调节器8输入与第一减法器7输出连接，机组负荷PI调节器8输出与汽轮机主控指令AO输出17连接；
所述折线函数9输入与负荷设定值AI输入1连接，速率限制器10输入与折线函数9输出连接，第二加法器11输入与速率限制器10输出及主汽压力设定值AI输入3连接；
所述第二减法器12被减数端与主汽压力AI输入4连接，第二减法器12减数端与第二加法器11输出连接，负荷修正量PI调节器13输入与第二减法器12输出连接，幅值限制器14输入与负荷修正量PI调节器13输出连接；
所述选择器15的Y端与幅值限制器14输出连接，N端与常数模块16输出连接，选择端S与降负荷DI输入5连接。
所述的常数模块16设置为0。
所述的折线函数9设置如下表，其中X为额定负荷的百分数，Y为主汽压力偏置：
| X | ％ | 100 | 50 | 40 | 30 | 20 |
| Y | MPa | 1 | 1 | 0.8 | 0.5 | 0.3 |
基于上述控制***的控制方法：根据负荷设定值给定主汽压力偏置并对主汽压力设定值进行修正、对修正后主汽压力偏差进行PI调节计算形成负荷设定修正量、负荷设定修正量限幅及有效性选择、机组负荷设定值修正，具体控制方法如下：
步骤(1)、根据负荷设定值给定主汽压力偏置并对主汽压力设定值进行修正。负荷设定值通过折线函数产生主汽压力偏置c，以区分不同负荷段对压力偏置的不同需求；对主汽压力偏置c进行速率限制产生限速后主汽压力偏置d；限速后主汽压力偏置d与主汽压力设定值叠加计算后形成修正后主汽压力设定值e。
步骤(2)、对修正后主汽压力偏差进行PI调节计算形成负荷设定修正量。对主汽压力与修正后主汽压力设定值e进行减法计算形成修正后主汽压力偏差f，对修正后主汽压力偏差f进行PI计算形成负荷设定修正值g。
步骤(3)、负荷设定修正量限幅及有效性选择。对负荷设定修正值g进行幅值限制形成限幅后负荷设定修正值h，降负荷时最终负荷设定修正值i等于限幅后负荷设定修正值h，非降负荷时最终负荷设定修正值i等于常数0；所述的幅值下限限制为0，上限限制为20MW。
步骤(4)、机组负荷设定值修正。最终负荷设定修正值i与负荷设定值叠加形成修正后负荷设定值a；修正后负荷设定值a与机组负荷进行减法计算形成负荷偏差b并进行PI调节产生汽轮机主控指令j。
Claims (8)
1.一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***，其特征在于，包括第一加法器(6)，第一加法器(6)输入与负荷设定值AI输入(1)及选择器(15)输出连接，第一加法器(6)输出与第一减法器(7)被减数端连接，第一减法器(7)减数端与机组负荷AI输入(2)连接，第一减法器(7)输出与机组负荷PI调节器(8)输入连接，机组负荷PI调节器(8)输出与汽轮机主控指令AO输出(17)连接；
所述负荷设定值AI输入(1)与折线函数(9)输入连接，折线函数(9)输出与速率限制器(10)输入连接，速率限制器(10)输出与第二加法器(11)第一输入连接，第二加法器(11)第二输入与主汽压力设定值AI输出(3)连接；
所述第二加法器(11)输出连接第二减法器(12)减数端，第二减法器(12)被减数端与主汽压力AI输入(4)连接，第二减法器(12)输出连接负荷修正量PI调节器(13)输入，负荷修正量PI调节器(13)输出连接幅值限制器(14)输入；幅值限制器(14)输出连接选择器(15)的Y端，选择器(15)的N端与常数模块(16)输出连接，选择器(15)的选择端S与降负荷DI输入(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***，其特征在于，所述的折线函数(9)设置如下表，其中X为额定负荷的百分数，Y为主汽压力偏置。
3.根据权利要求1所述的一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***，其特征在于，所述的常数模块(16)设置为0。
4.根据权利要求1所述的一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***的控制方法，其特征在于，步骤如下：
步骤(1)、根据负荷设定值给定主汽压力偏置并对主汽压力设定值进行修正。
步骤(2)、对修正后主汽压力偏差进行PI调节计算形成负荷设定修正量；
步骤(3)、负荷设定修正量限幅及有效性选择；
步骤(4)、机组负荷设定值修正。
5.根据权利要求4所述的一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***的控制方法，其特征在于，
步骤(1)具体为：负荷设定值通过折线函数产生主汽压力偏置c，以区分不同负荷段对压力偏置的不同需求；对主汽压力偏置c进行速率限制产生限速后主汽压力偏置d；限速后主汽压力偏置d与主汽压力设定值叠加计算后形成修正后主汽压力设定值e。
6.根据权利要求4所述的一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***的控制方法，其特征在于，
步骤(2)具体为：对主汽压力与修正后主汽压力设定值e进行减法计算形成修正后主汽压力偏差f，对修正后主汽压力偏差f进行PI计算形成负荷设定修正值g。
7.根据权利要求4所述的一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***的控制方法，其特征在于，
步骤(3)具体为：对负荷设定修正值g进行幅值限制形成限幅后负荷设定修正值h，降负荷时最终负荷设定修正值i等于限幅后负荷设定修正值h，非降负荷时最终负荷设定修正值i等于常数0，所述的幅值限制下限限制为0，上限限制为20MW。
8.根据权利要求4所述的一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***的控制方法，其特征在于，
步骤(4)具体为：最终负荷设定修正值i与负荷设定值叠加形成修正后负荷设定值a；修正后负荷设定值a与机组负荷进行减法计算形成负荷偏差b并进行PI调节产生汽轮机主控指令j。
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| CN202110351729.3A CN113050411A (zh) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制***及方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN114017764A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-08 | 西安热工研究院有限公司 | 一种汽动引风机导叶与转速控制自动切换***及方法 |
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2021
- 2021-03-31 CN CN202110351729.3A patent/CN113050411A/zh not_active Withdrawn
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| CN114017764A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-08 | 西安热工研究院有限公司 | 一种汽动引风机导叶与转速控制自动切换***及方法 |
| CN114017764B (zh) * | 2021-11-19 | 2023-05-23 | 西安热工研究院有限公司 | 一种汽动引风机导叶与转速控制自动切换***及方法 |
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