CN114646051B - 超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法及*** - Google Patents

超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法及*** Download PDF

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CN114646051B CN202210265235.8A CN202210265235A CN114646051B CN 114646051 B CN114646051 B CN 114646051B CN 202210265235 A CN202210265235 A CN 202210265235A CN 114646051 B CN114646051 B CN 114646051B
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Abstract

本发明公开了一种超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法及***，本发明包括获取储水罐的液位测量值及其控制目标值之间的差值；根据液位测量值及其控制目标值之间的差值确定给水修正指令；将给水修正指令、火电机组当前的理论给水指令求和得到锅炉总给水指令；根据锅炉总给水指令及锅炉总给水流量测量值之间的偏差确定火电机组的给水泵转速指令。本发明基于储水罐的液位、锅炉总给水流量的双层偏差闭环控制，能够实现火电机组在湿态模式下的给水自动控制，并在变负荷或稳态运行工况中保持运行参数平稳，减轻运行人员的劳动强度，提升机组的安全运行裕度和深度调峰能力。

Description

超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法及***
技术领域
本发明涉及发电自动化控制技术，具体涉及一种超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法及***。
背景技术
为了控制二氧化碳排放力尽快达到峰值、早日实现碳中和，新能源已经成为新型电力***的主体，为能源领域实现“双碳”目标提供了根本遵循和指南。新能源发电将逐步成为电量的主要贡献者，火力发电成为重要的调节型电源，深度调峰、宽负荷运行将成为常态。
深度调峰过程中，对超(超)临界机组直流锅炉而言，当机组运行负荷低于30％额定功率且维持干态运行时，锅炉炉膛水冷壁流量接近最低流量，水动力循环会出现恶化，管内工质流量偏差增加，水冷壁的壁温偏差增加，热应力增加，导致水冷壁拉裂。对配备有炉水循环泵的机组，当机组负荷较低时，提前转入湿态运行可有效解决水冷壁的壁温均匀性问题。转入湿态运行后，通过启动炉水循环泵，显著改善了锅炉水冷壁内的水动力特性，避免因给水流量过低而存在干烧的现象，壁温偏差减小，设备运行安全裕度大幅提高。
湿态运行过程中的给水控制是关键。目前，大多采用人工手动控制方法，即由运行人员根据机组的运行情况，控制锅炉给水。其缺陷在于：①人工控制存在主观因素的影响，常因操作时机把控不准而导致机组的主要运行参数控制不稳；②火电机组湿态运行过程中，负荷变化也很频繁，人工控制操作量大，常因给水控制不当而引起储水箱水位、主汽压力和温度大幅波动，存在较大的安全隐患；③机组湿态运行，给水手动控制时，储水罐液位也处于手动控制状态，运行人员需要经常操作炉水循环泵出口调门，以维持储水罐液位，一方面增加了操作量，另一方面由于炉水循环泵出口再循环流量的波动而耦合影响锅炉给水控制，进一步增加了安全风险。
因此，实现湿态运行过程中的给水自动控制具有十分迫切的需求，对减轻运行人员的劳动强度，提升机组的安全运行裕度和深度调峰能力具有关键作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法及***，本发明基于储水罐的液位、锅炉总给水流量的双层偏差闭环控制，能够实现湿态工况下的给水自动控制，并实现火电机组在变负荷或稳态运行工况中保持运行参数(主汽压力、主汽温度以及储水罐液位等)平稳控制的目的，可减轻运行人员的劳动强度，提升机组的安全运行裕度和深度调峰能力。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法，包括：
1)获取储水罐的液位测量值及其控制目标值之间的差值；
2)根据液位测量值及其控制目标值之间的差值确定给水修正指令；
3)将给水修正指令、火电机组当前的理论给水指令求和得到锅炉总给水指令；
4)根据锅炉总给水指令及锅炉总给水流量测量值之间的偏差确定火电机组的给水泵转速指令，通过调节锅炉给水流量以稳定控制储水罐的液位，并实现火电机组在变负荷或稳态运行工况中保持运行参数平稳控制的目的。
可选地，步骤2)包括：将液位测量值及其控制目标值之间的差值分别通过两种以上预设的闭环控制策略分别获得对应的给水修正指令，所述给水修正指令由各种闭环控制策略的给水修正指令共同构成。
可选地，所述两种以上预设的闭环控制策略包括基于第一PID控制器的PID闭环控制策略和基于第一折线函数计算器的折线函数控制策略，所述液位测量值及其控制目标值之间的差值经过第一PID控制器获得对应的第一给水修正指令，所述第一折线函数计算器的以液位测量值及其控制目标值之间的液位差值x为自变量、以关于储水罐的结构参数的函数式作为对应的第二给水修正指令，所述给水修正指令由第一给水修正指令和第二给水修正指令共同构成。
可选地，所述第一PID控制器为具有闭锁功能的PID控制器，所述闭锁功能是指当火电机组的高加出口给水流量与蒸汽流量之间偏差的绝对值小于设定值时保持第一PID控制器输出的第一给水修正指令不变。
可选地，所述液位测量值及其控制目标值之间的差值经过第一折线函数计算器获得对应的第二给水修正指令，所述第一折线函数计算器的以液位测量值及其控制目标值之间的差值为自变量、以关于储水罐的结构参数的函数式作为对应的第二给水修正指令，所述关于储水罐的结构参数的函数式的形式为±ad2，其中a为斜率系数，且自变量为正数时斜率系数a取负、自变量为负数时斜率系数a取正，d为储水罐的直径，且储水罐为圆柱体结构。
可选地，步骤3)中的火电机组当前的理论给水指令为机组发电功率对应的蒸汽流量指令、变负荷动态给水调节指令、燃水联动给水调节指令、主汽温度控制偏差对应的给水修正指令、主汽压力控制偏差对应的给水修正指令以及炉水循环泵出口的再循环流量之和。
可选地，所述蒸汽流量指令为机组发电功率指令经过预设的折线函数f1(x)得到，所述折线函数f1(x)中的自变量x为机组发电功率指令，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值；所述变负荷动态给水调节指令由两部分组成，第一部分为机组发电功率指令的一阶微分经过预设的折线函数f2(x)得到，折线函数f2(x)中的自变量x为机组发电功率指令的一阶微分、且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，第二部分为机组发电功率指令的二阶微分经过预设的折线函数f3(x)得到，折线函数f3(x)中的自变量x为机组发电功率指令的二阶微分、且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值；所述燃水联动给水调节指令为火电机组的锅炉主控控制器的输出指令经过预设的折线函数f4(x)得到，折线函数f4(x)中的自变量x为锅炉主控控制器的输出指令，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值；所述主汽温度控制偏差对应的给水修正指令由两部分组成，第一部分为火电机组的主汽温度控制偏差经过预设的折线函数f5(x)得到，折线函数f5(x)中的自变量x为主汽温度控制偏差，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，第二部分为主汽温度测量值的变化率经过预设的折线函数f6(x)得到，折线函数f6(x)中的自变量x为主汽温度测量值的变化率，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值；所述主汽压力控制偏差对应的给水修正指令由两部分组成，第一部分为火电机组的主汽压力控制偏差经过预设的折线函数f7(x)得到，折线函数f7(x)中的自变量x为主汽压力控制偏差，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，第二部分为主汽压力测量值的变化率经过预设的折线函数f8(x)得到，折线函数f8(x)中的自变量x为主汽压力测量值的变化率，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值。
可选地，步骤3)中将给水修正指令、火电机组当前的理论给水指令求和得到锅炉总给水指令之前，还包括将第二给水修正指令采用级联的多个低通滤波模块进行多阶滤波处理的步骤，以及将机组发电功率对应的蒸汽流量指令采用级联的多个低通滤波模块进行多阶滤波处理的步骤，使得求和所采用的第二给水修正指令、机组发电功率对应的蒸汽流量指令均为多阶滤波处理后的指令。
可选地，步骤4)中根据锅炉总给水指令及当前的锅炉总给水流量测量值之间的偏差确定火电机组的给水泵转速指令是指将锅炉总给水指令及当前的锅炉总给水流量测量值之间的偏差经过预设的第二PID控制器获得火电机组的给水泵转速指令；所述第二PID控制器在默认工作下根据输入的锅炉总给水指令及当前的锅炉总给水流量测量值之间的偏差计算火电机组的给水泵转速指令，若检测到火电机组的炉水循环泵在运行中跳闸，则将第二PID控制器立即切换至手动模式、输出指令保持不变，且在第二PID控制器处于手动模式时，第一PID控制器从默认工作状态进入强制跟踪状态，在强制跟踪状态下第一PID控制器的输出值等于跟踪指令，所述跟踪指令等于锅炉总给水流量测量值依次减去理论给水指令、第二给水修正指令后得到的结果。
此外，本发明还提供一种超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制***，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行所述超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法的步骤。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序用于被微处理器执行以实施所述超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法的步骤。
和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：
1、本发明包括获取储水罐的液位测量值及其控制目标值之间的差值；根据液位测量值及其控制目标值之间的差值确定给水修正指令；将给水修正指令、火电机组当前的理论给水指令求和得到锅炉总给水指令；根据锅炉总给水指令及锅炉总给水流量测量值之间的偏差确定火电机组的给水泵转速指令。本发明基于储水罐的液位、锅炉总给水流量的双层偏差闭环控制，能够实现湿态模式下锅炉给水自动控制，并使火电机组在变负荷或稳态运行工况中保持运行参数平稳控制，减轻运行人员的劳动强度，提升机组的安全运行裕度和深度调峰能力。
2、本发明在机组湿态模式下的控制对象为锅炉总给水流量，等于炉水循环泵出口的再循环流量与高加出口给水流量之和，与机组干态运行时的给水控制对象相同，既可以有效避免在机组转态运行过程中控制对象的切换，进而避免干湿态判断逻辑设置不合理或实际干湿态来回切换时造成的给水流量控制不稳甚至阶跃变化的弊端，又可以避免因运行人员干预炉水循环泵的再循环调节门而引起储水罐液位的波动。
附图说明
图1为本发明实施例一方法的基本流程图。
图2为本发明实施例一方法的基本原理图。
具体实施方式
实施例一：
如图1，本实施例超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法包括：
1)获取储水罐的液位测量值及其控制目标值之间的差值；
2)根据液位测量值及其控制目标值之间的差值确定给水修正指令；
3)将给水修正指令、火电机组当前的理论给水指令求和得到锅炉总给水指令；
4)根据锅炉总给水指令及锅炉总给水流量测量值(火电机组的高加出口给水流量与炉水循环泵出口的再循环流量之和)之间的偏差确定火电机组的给水泵转速指令，通过调节锅炉给水流量以稳定控制储水罐的液位，并实现火电机组在变负荷或稳态运行工况中保持运行参数平稳控制的目的。
为了改善控制效果，本实施例中步骤2)包括：将液位测量值及其控制目标值之间的差值分别通过两种以上预设的闭环控制策略分别获得对应的给水修正指令，所述给水修正指令由各种闭环控制策略的给水修正指令共同构成。现有的各类闭环控制策略(例如PID控制、PD控制、PI控制、P控制、模糊控制、专家控制、自学习控制、折线函数控制等)进行闭环控制的性能指标主要可从精确、快速和鲁棒性三个维度进行评价，但是单一闭环控制策略难以实现三个维度均最优的控制目标，因此为了提升液位控制的效果，本实施例通过两种以上预设的闭环控制策略分别获得对应的给水修正指令，综合多种闭环控制策略的优点而弥补单一闭环控制策略的局限，不同闭环控制策略相辅相成，可达到“又快又好”的控制效果。需要说明的是，闭环控制策略可根据采用现有的PID控制、PD控制、PI控制、P控制、模糊控制、专家控制、自学习控制、折线函数控制等，还可以根据需要采用所需的自定义数学模型。例如作为一种可选的实施方式，本实施例中两种以上预设的闭环控制策略包括基于第一PID控制器的PID闭环控制策略和基于第一折线函数计算器的折线函数控制策略，所述液位测量值及其控制目标值之间的差值经过第一PID控制器获得对应的第一给水修正指令，第一折线函数计算器的以液位测量值及其控制目标值之间的液位差值x为自变量、以关于储水罐的结构参数的函数式作为对应的第二给水修正指令，给水修正指令由第一给水修正指令和第二给水修正指令共同构成。因此，通过基于PID闭环控制策略、折线函数控制策略，共同实现精确和快速控制的目的，两者相辅相成，从而整体改善了控制效果。
储水罐的结构参数的函数式可根据储水罐的结构而确定。作为一种可选的实施方式，本实施例中关于储水罐的结构参数的函数式的形式为±ad2，其中a为斜率系数，且自变量为正数时斜率系数a取负、自变量为负数时斜率系数a取正，不同自变量取值范围下的斜率系数a不同，d为储水罐的直径(例如本实施例中为1m)，且储水罐为圆柱体结构。具体地，本实施例中第一折线函数计算器对应函数g(x)的函数映射关系如表1所示。
表1：函数g(x)的函数映射关系。
差值x；/m -25 -5 -3 -1.5 1.5 3 5 25
g(x)；t/h 30*d2 15*d2 9*d2 4.5*d2 -4.5*d2 -9*d2 -15*d2 -30*d2
参见表1，当差值x取值为-5m时，对应的储水罐的结构参数的函数式的形式为15*d2，即斜率系数a取值为15，斜率系数a取正。
如图2所示，本实施例步骤3)中的火电机组当前的理论给水指令为机组发电功率对应的蒸汽流量指令、变负荷动态给水调节指令、燃水联动给水调节指令、主汽温度控制偏差给水修正指令、主汽压力控制偏差对应的给水修正指令以及炉水循环泵出口的再循环流量之和。本实施例中，将炉水循环泵出口的再循环流量作为火电机组当前的理论给水指令的一部分，当运行人员手动干预炉水循环泵出口调节门而引起该流量变化时，锅炉总给水指令也相应变化，而保持锅炉净给水流量基本不变，与蒸汽流量近似相等，维持储水罐水位的平衡，一方面避免了由于运行人员的不当操作导致净给水流量过低而引起机组跳闸，另一方面避免过度调节而使***发散，提高了运行安全裕度和控制稳定性。
参见图2，蒸汽流量指令为机组发电功率指令经过预设的折线函数f1(x)得到，折线函数f1(x)中的自变量x为机组发电功率指令，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值；本实施例折线函数f1(x)的示例如表2所示。采用该种设计的优势在于，当机组的型号确定后，机组功率和蒸汽流量是一一对应的关系，也就是说通过功率指令可以确定给水需求量，把这部分指令作为基准的理论给水指令后，能够确保进入炉膛的净给水流量和蒸汽流量大致平衡而奠定了液位控制稳定的基础。
表2：折线函数f1(x)。
x单位MW 100 150 180 210 240 280
f1(x)单位t/h 350 462 578 620 700 815
参见图2，变负荷动态给水调节指令由两部分组成，第一部分为机组发电功率指令的一阶微分经过预设的折线函数f2(x)得到，折线函数f2(x)中的自变量x为机组发电功率指令d的一阶微分、且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，本实施例折线函数f1(x)的示例如表3所示。第二部分为机组发电功率指令的二阶微分经过预设的折线函数f3(x)得到，折线函数f3(x)中的自变量x为机组发电功率指令d的二阶微分、且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，本实施例折线函数f3(x)的示例如表4所示。该种设计的优势在于当机组功率指令发生变化时，控制***可以通过给水流量的短时间超调而实现功率的快速变化，而等功率变化到位后，又收回超调的给水，维持***平衡。
表3：折线函数f2(x)。
x单位MW 0 2 5 8 10 30
f2(x)单位t/h 0 15 20 35 40 40
表4：折线函数f3(x)。
x单位MW -3 -2 -1 1 2 3
f3(x)单位t/h -8 -5 -3 5 8 15
参见图2，燃水联动给水调节指令为火电机组的锅炉主控控制器的输出指令经过预设的折线函数f4(x)得到，折线函数f4(x)中的自变量x为锅炉主控控制器的输出指令，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，本实施例折线函数f4(x)的示例如表5所示。该种设计的优势在于，当锅炉的燃料发生变化后，给水指令相应变化，以保证燃水比时刻匹配。
表5：折线函数f4(x)。
x单位MW -15 -8 -3 3 8 15
f3(x)单位t/h -110 -50 -20 20 50 110
参见图2，主汽温度控制偏差对应的给水修正指令由两部分组成，第一部分为火电机组的主汽温度控制偏差经过预设的折线函数f5(x)得到，折线函数f5(x)中的自变量x为主汽温度控制偏差，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，本实施例折线函数f5(x)的示例如表6所示。第二部分为主汽温度测量值的变化率经过预设的折线函数f6(x)得到，折线函数f6(x)中的自变量x为主汽温度测量值的变化率，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，本实施例折线函数f6(x)的示例如表7所示。该种设计的优势在于，既考虑温度控制偏差对给水的修正，又考虑温度变化率对给水的修正，可以避免因给水调节反映到温度变化的迟延而导致的超调，对稳定控制主汽温度具有较好的效果。
表6：折线函数f5(x)。
x单位MW -10 -6 -2 2 6 10
f2(x)单位t/h 60 40 5 -5 -40 -60
表7：折线函数f6(x)。
x单位MW -6 -2 -1 1 2 6
f3(x)单位t/h -80 -30 -10 10 30 80
参见图2，主汽压力控制偏差对应的给水修正指令由两部分组成，第一部分为火电机组的主汽压力控制偏差经过预设的折线函数f7(x)得到，折线函数f7(x)中的自变量x为主汽压力控制偏差，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，本实施例折线函数f7(x)的示例如表9所示；第二部分为主汽压力测量值的变化率经过预设的折线函数f8(x)得到，折线函数f8(x)中的自变量x为主汽压力测量值的变化率，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，本实施例折线函数f8(x)的示例如表9所示。该种设计的优势在于，既考虑主汽压力控制偏差对给水的修正，又考虑主汽压力变化率对给水的修正，一方面可以避免在湿态模式下因给水调节反映到主汽压力变化的迟延而导致的超调，另一方面可以通过给水调节协助燃料调节达到稳定控制主汽压力的目的。
表8：折线函数f7(x)。
x单位MW -1 -0.6 -0.2 0.2 0.6 1
f2(x)单位t/h -40 -20 0 0 20 40
表9：折线函数f8(x)。
Figure BDA0003552361350000091
Figure BDA0003552361350000101
炉水循环泵出口的再循环流量则通过炉水循环泵出口的流量计检测得到。
本实施例步骤3)中将给水修正指令、火电机组当前的理论给水指令求和得到锅炉总给水指令之前，还包括将第二给水修正指令采用级联的多个低通滤波模块进行多阶滤波处理的步骤，以及将机组发电功率对应的蒸汽流量指令采用级联的多个低通滤波模块进行多阶滤波处理的步骤，使得求和所采用的第二给水修正指令、机组发电功率对应的蒸汽流量指令均为多阶滤波处理后的指令。采用多个滤波模块级联一方面丰富了调试时的调节手段，通过单个滤波模块的滤波时间调节而获得最佳的指令变化速度，另一方面可以有效避免因测点不稳定而引起的过度调节。
通常而言，低通滤波模块为现有滤波器，其详细实现本文中不再说明。低通滤波模块的时间常数一般设计为可调，以便根据需要进行优化。需要说明的是，对第二给水修正指令、蒸汽流量指令的多阶滤波处理两者之间没有相互依赖关系，可基于不同的级数、时间常数进行不同的处理。例如作为一种可选的实施方式，本实施例中将给水修正指令中通过第二给水修正指令采用级联的多个低通滤波模块进行多阶滤波处理是指采用级联的三个低通滤波模块进行三阶滤波，且三个低通滤波模块的时间常数分别为3s,2s,2s；蒸汽流量指令进行多阶滤波处理也是是指采用级联的三个低通滤波模块进行三阶滤波，且三个低通滤波模块的时间常数分别为5s,3s,2s。
需要说明的是，根据锅炉总给水指令及当前的锅炉总给水流量测量值之间的偏差确定火电机组的给水泵转速指令可根据需要采用所需的映射方式，例如可采用常见的PID控制、PD控制、PI控制、P控制、模糊控制、专家控制、自学习控制、折线函数控制等控制策略，也可以采用机器学习模型等。本实施例中，步骤4)中根据锅炉总给水指令及当前的锅炉总给水流量测量值之间的偏差确定火电机组的给水泵转速指令是指将锅炉总给水指令及当前的锅炉总给水流量测量值之间的偏差经过预设的第二PID控制器获得火电机组的给水泵转速指令。
综上所述，本实施例采用两级PID控制器+前馈控制，前馈控制量设计为机组发电功率指令及其变化率、锅炉主控PID控制器的输出指令、主汽压力和温度及其变化率的函数，确定了各工况下下给水指令基准量，并同时根据变负荷需求、燃料调整以及主汽压力和温度的变化而动态调整给水指令，具有根据扰动因素超驰动作的功能，达到了快速响应负荷变化需求及根据状态变化精准修正给水指令的双重目的；同时，利用第一PID控制器控制储水罐水位，根据水位的变化动态修正总给水指令，以保证高加出口给水流量和蒸汽流量时时处于平衡状态，维持储水罐水位稳定，运行参数控制更加平稳。
此外，本实施例还提供一种超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制***，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法的步骤。此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序用于被微处理器执行以实施前述超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法的步骤。
实施例二：
本实施例为对实施例一的进一步改进。具体地，本实施例中第一PID控制器为对实施例一中第一PID控制器的功能扩展，本实施例中第一PID控制器为具有闭锁功能的PID控制器，闭锁功能是指当火电机组的高加出口给水流量与蒸汽流量之间偏差的绝对值小于设定值时保持第一PID控制器输出的第一给水修正指令不变。闭锁功能的设计充分考虑到了***的运行特性：即当锅炉净给水流量与蒸汽流量近似相等时，理论上***处于平衡状态，储水罐液位应当保持不变，不应修正给水指令，从而能够有效避免主汽压力波动情况下储水罐虚假液位波动对给水控制的影响。例如作为一种可选的实施方式，本实施例具体为当火电机组的高加出口给水流量与蒸汽流量之间偏差的绝对值小于10t/h时，第一PID控制器的输出指令(第一给水修正指令)保持不变。
此外，本实施例还提供一种超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制***，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法的步骤。此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序用于被微处理器执行以实施前述超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法的步骤。
实施例三：
本实施例为对实施例一/实施例二的进一步改进。具体地，本实施例中在实施例一/实施例二的基础上，进一步实现了辅助逻辑和保护逻辑。其中，保护逻辑是指：第二PID控制器在默认工作下根据输入的锅炉总给水指令及当前的锅炉总给水流量测量值之间的偏差计算火电机组的给水泵转速指令，若检测到火电机组的炉水循环泵在运行中跳闸，则将第二PID控制器立即切换至手动模式、输出指令保持不变。通过上述保护逻辑，当出现炉水循环泵跳闸时，第二PID控制器切手动，其输出指令保持不变，锅炉总给水流量维持当前值，可有效避免炉水循环泵跳闸，其对应的再循环流量瞬间归零而引起给水大幅波动，甚至触发机组跳闸，控制安全性大大提高。
辅助逻辑则是指第一PID控制器和第二PID控制器两者的联动控制：在第二PID控制器处于手动模式时，第一PID控制器从默认工作状态进入强制跟踪状态，在强制跟踪状态下第一PID控制器的输出值等于跟踪指令，所述跟踪指令等于锅炉总给水流量测量值依次减去理论给水指令、第二给水修正指令后得到的结果。通过上述辅助逻辑，在第二PID控制器处于手动状态时，第一PID控制处于强制跟踪状态，其输出值等于锅炉总给水流量测量值与理论给水指令及第二给水修正指令之差，保障了第二PID控制器自动投入瞬间的无扰切换。
此外，本实施例还提供一种超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制***，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法的步骤。此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序用于被微处理器执行以实施前述超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法，其特征在于，包括：
1）获取储水罐的液位测量值及其控制目标值之间的差值；
2）根据液位测量值及其控制目标值之间的差值确定给水修正指令，包括：将液位测量值及其控制目标值之间的差值分别通过两种以上预设的闭环控制策略分别获得对应的给水修正指令，所述给水修正指令由各种闭环控制策略的给水修正指令共同构成；
3）将给水修正指令、火电机组当前的理论给水指令求和得到锅炉总给水指令；
4）根据锅炉总给水指令及锅炉总给水流量测量值之间的偏差确定火电机组的给水泵转速指令，通过调节锅炉给水流量以稳定控制储水罐的液位，并实现火电机组在变负荷或稳态运行工况中保持运行参数平稳控制的目的；
步骤3）中的火电机组当前的理论给水指令为机组发电功率对应的蒸汽流量指令、变负荷动态给水调节指令、燃水联动给水调节指令、主汽温度控制偏差对应的给水修正指令、主汽压力控制偏差对应的给水修正指令以及炉水循环泵出口的再循环流量之和；所述蒸汽流量指令为机组发电功率指令经过预设的折线函数f 1(x)得到，所述折线函数f 1(x)中的自变量x为机组发电功率指令，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值；所述变负荷动态给水调节指令由两部分组成，第一部分为机组发电功率指令的一阶微分经过预设的折线函数f 2(x)得到，折线函数f 2(x)中的自变量x为机组发电功率指令的一阶微分、且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，第二部分为机组发电功率指令的二阶微分经过预设的折线函数f 3(x)得到，折线函数f 3(x)中的自变量x为机组发电功率指令的二阶微分、且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值；所述燃水联动给水调节指令为火电机组的锅炉主控控制器的输出指令经过预设的折线函数f 4(x)得到，折线函数f 4(x)中的自变量x为锅炉主控控制器的输出指令，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值；所述主汽温度控制偏差对应的给水修正指令由两部分组成，第一部分为火电机组的主汽温度控制偏差经过预设的折线函数f 5(x)得到，折线函数f 5(x)中的自变量x为主汽温度控制偏差，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，第二部分为主汽温度测量值的变化率经过预设的折线函数f 6(x)得到，折线函数f 6(x)中的自变量x为主汽温度测量值的变化率，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值；所述主汽压力控制偏差对应的给水修正指令由两部分组成，第一部分为火电机组的主汽压力控制偏差经过预设的折线函数f 7(x)得到，折线函数f 7(x)中的自变量x为主汽压力控制偏差，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值，第二部分为主汽压力测量值的变化率经过预设的折线函数f 8(x)得到，折线函数f 8(x)中的自变量x为主汽压力测量值的变化率，且不同自变量x的取值范围对应一个常数形式的函数值。
2.根据权利要求1所述的超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法，其特征在于，所述两种以上预设的闭环控制策略包括基于第一PID控制器的PID闭环控制策略和基于第一折线函数计算器的折线函数控制策略，所述液位测量值及其控制目标值之间的差值经过第一PID控制器获得对应的第一给水修正指令，所述第一折线函数计算器的以液位测量值及其控制目标值之间的液位差值x为自变量、以关于储水罐的结构参数的函数式作为对应的第二给水修正指令，所述给水修正指令由第一给水修正指令和第二给水修正指令共同构成。
3.根据权利要求2所述的超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法，其特征在于，所述第一PID控制器为具有闭锁功能的PID控制器，所述闭锁功能是指当火电机组的高加出口给水流量与蒸汽流量之间偏差的绝对值小于设定值时保持第一PID控制器输出的第一给水修正指令不变。
4.根据权利要求2所述的超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法，其特征在于，所述液位测量值及其控制目标值之间的差值经过第一折线函数计算器获得对应的第二给水修正指令，所述第一折线函数计算器的以液位测量值及其控制目标值之间的差值为自变量、以关于储水罐的结构参数的函数式作为对应的第二给水修正指令，所述关于储水罐的结构参数的函数式的形式为±ad 2，其中a为斜率系数，且自变量为正数时斜率系数a取负、自变量为负数时斜率系数a取正，d为储水罐的直径，且储水罐为圆柱体结构。
5.根据权利要求1所述的超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法，其特征在于，步骤4）中根据锅炉总给水指令及当前的锅炉总给水流量测量值之间的偏差确定火电机组的给水泵转速指令是指将锅炉总给水指令及当前的锅炉总给水流量测量值之间的偏差经过预设的第二PID控制器获得火电机组的给水泵转速指令；所述第二PID控制器在默认工作下根据输入的锅炉总给水指令及当前的锅炉总给水流量测量值之间的偏差计算火电机组的给水泵转速指令，若检测到火电机组的炉水循环泵在运行中跳闸，则将第二PID控制器立即切换至手动模式、输出指令保持不变，且在第二PID控制器处于手动模式时，第一PID控制器从默认工作状态进入强制跟踪状态，在强制跟踪状态下第一PID控制器的输出值等于跟踪指令，所述跟踪指令等于锅炉总给水流量测量值依次减去理论给水指令、第二给水修正指令后得到的结果。
6.一种超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制***，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，该微处理器被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序用于被微处理器执行以实施权利要求1～5中任意一项所述超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法的步骤。
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