一种火电机组协调控制系统的煤可磨性补偿控制方法技术方案

一种火电机组协调控制系统的煤可磨性补偿控制方法，所述方法首先利用磨煤机磨制标准煤种的电机电流除以磨制实际煤种的电机电流，得到相对可磨性系数；再采用加权平均法计算多台磨煤机并列运行时煤的平均相对可磨性系数；然后对平均相对可磨性系数进行非线性滤波；最后将滤波后的平均相对可磨性系数作为煤可磨性修正系数，令其以乘积的形式对协调控制系统锅炉侧控制器的偏差输入进行修正，实现对控制器增益的补偿。本发明专利技术根据煤的可磨性与磨煤机制粉电耗之间存在负相关性这一特点计算煤可磨性修正系数，进而实现对控制器增益的补偿。该方法消除了煤可磨性变化对协调控制系统造成的不利影响，大大提高了协调控制系统适应煤种变化的能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种火电机组协调控制系统的控制方法，可在煤的可磨性发生变化时保持良好控制性能，属于发电

技术介绍
机炉协调控制系统(简称协调控制系统)是火电机组中最重要的一个模拟量控制系统，其性能直接影响机组发电功率、汽轮机前蒸汽压力控制品质，并且影响如炉膛负压、烟气氧量、中间点温度或汽包水位、过热蒸汽温度、再热蒸汽温度等众多关键参数的控制指标。无论对于亚临界机组或是超临界机组，燃料量都是协调控制系统被控对象的一个输入信号。大容量火电机组普遍采用中速磨正压直吹式制粉系统，原煤在制粉系统内磨制为煤粉需要经历较长一段时间，因此各个被控变量对燃料量变化的响应都很迟缓。制粉系统的滞后特性是造成对象难以控制的主要原因。依据现场设备运行状态不同，这种滞后特性可表现为高阶惯性特性、纯迟延加惯性特性、非最小相位特性。其主要区别在于被控变量初期的响应情况不同：当控制输入阶跃变化时，高阶惯性特性对象存在缓慢正向变化的趋势，纯迟延加惯性特性对象则毫无变化，而非最小相位特性对象会先反向变化然后才恢复正向变化。在对象整体滞后时间大致相同的情况下，控制从易到难以及稳定裕量的由大到小的排列顺序为：高阶惯性特性、纯迟延加惯性特性、非最小相位特性，对于PID(比例、积分、微分)控制，应依次减小控制器增益，虽然控制品质会相应下降，但可以保证控制系统闭环稳定性，防止振荡。实际制粉系统滞后特性受煤可磨性影响很大。除去给煤机、一次风粉管道内输送过程产生很小的纯迟延外，煤在磨煤机内的磨制过程主要表现为高阶惯性特性；但当煤可磨性变差时，磨煤机循环倍率增加，相同给煤量情况下磨煤机内存煤量也相应增加，煤在磨煤机内需要经过更多次的循环磨制才能变成合格煤粉，磨制过程开始转变为纯迟延特性；当原煤矸石过多、水份过大时，增加给煤量会出现“压磨”现象，即磨煤机内存煤量突然增加而堵塞一次风，一次风量下降造成磨煤机出粉量瞬时下降，当堵塞逐渐抬高一次风压力后煤粉被突然吹出，导致对象呈现非最小相位特性。煤可磨性很差时，机组控制系统调节过程中会出现以下情况：发电功率增加时控制系统相应增加给煤量，但由于出现“压磨”现象，瞬时出粉量反而下降，导致燃烧强度降低及机组主蒸汽压力降低，控制系统则会进一步增加给煤量，造成磨煤机出力进一步的下降，由此形成恶性循环。严重时直接导致磨煤机堵塞故障；不严重时也会出现一次风压力增加后突然吹通，磨煤机瞬时将大量煤粉送入锅炉炉膛的情况，导致剧烈燃烧扰动和主蒸汽压力波动。火电机组都是针对特定煤种设计制造的，但机组投运后实际燃煤性质却往往难以符合设计标准。特别由于一次能源价格提高，火力发电企业普遍采用配煤的方式降低燃料成本，煤质变化更为频繁。在众多煤质指标参数中，发热量和可磨性指数对机组控制系统影响最大。现有控制系统中设计有BTU(煤热值)校正控制逻辑，在煤发热量变化时能够自动进行增益补偿维持系统控制品质基本不变。但没有设计煤可磨性补偿控制逻辑，煤可磨性变化往往导致系统控制品质时好时坏，严重时甚至出现振荡的情况。只有设计煤可磨性检测逻辑，并将其输出补偿协调控制系统中锅炉侧控制器增益，才能够避免因煤可磨性变化导致控制系统性能严重下降的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种火电机组协调控制系统的煤可磨性补偿控制方法，解决因煤可磨性变化而导致的控制系统性能下降的问题。本专利技术所述问题是以下述技术方案实现的：一种火电机组协调控制系统的煤可磨性补偿控制方法，所述方法首先利用磨煤机磨制标准煤种的电机电流除以磨制实际煤种的电机电流，得到相对可磨性系数；再采用加权平均法计算多台磨煤机并列运行时煤的平均相对可磨性系数；然后对平均相对可磨性系数进行非线性滤波；最后将滤波后的平均相对可磨性系数作为煤可磨性修正系数，令其以乘积的形式对协调控制系统锅炉侧控制器的偏差输入进行修正，实现对控制器增益的补偿。上述火电机组协调控制系统的煤可磨性补偿控制方法，所述方法包括以下步骤：a.计算磨煤机的平均相对可磨性系数①用磨煤机磨制标准煤种的电机电流Imb除以磨煤机磨制实际煤种的电机电流信号Im，得到相对可磨性系数Kh：Kh=ImbIm;]]>②对多台磨煤机的相对可磨性系数进行加权平均处理，得到平均相对可磨性系数KH：KH=Σi=1NKhirmiΣi=1Nrmi]]>式中：Khi为第i台磨煤机煤的相对可磨性系数；rmi为第i台磨煤机给煤量，t/h；i表示运行的磨煤机标号；N表示机组运行的磨煤机的总台数；b.对平均相对可磨性系数进行非线性滤波采用非线性滤波器对平均相对可磨性系数KH进行滤波，非线性滤波器传递函数Gn(s)为：Gn(s)＝Gl(s)+Ghn(s)其中：G1(s)=11+Ts]]>Ghn(s)＝N(E)Gh(s)Gh(s)=Ts1+Ts]]>式中：Gl(s)为线性滤波器分解后低通滤波器的传递函数；Gh(s)为线性滤波器分解后高通滤波器的传递函数；T为滤波时间，s；s为拉氏变换复变量，无单位；Ghn(s)为进行非线性处理后的高通滤波器传递函数；N(E)为死区加限幅非线性的静态特性表达式；E表示输入信号的幅度；在进一步进行二阶惯性滤波后，得到滤波后的平均相对可磨性系数；c.火电机组协调控制系统增益的补偿滤波后的平均相对可磨性系数以乘积的形式对协调控制系统锅炉侧控制器的偏差输入进行修正，实现对控制器增益的补偿。上述火电机组协调控制系统的煤可磨性补偿控制方法，所述死区加限幅非线性环节N(E)的静态特性表达式为：N(E)=-y2,E∈(-∞,-x2];E+x1,E∈(-x2,-x1];0,E∈(-x1,+x1);E-x1,E∈[x1,x2)y2,E∈[x1,+∞)]]>式中，y2、x1、x2均为常数，且y2＝x2-x1。上述火电机组协调控制系统的煤可磨性补偿控制方法，在计算磨煤机的平均相对可磨性系数的过程中，应对每一台磨煤机电机电流信号进行高低限幅处理，使其高限值不超过磨煤机最大允许电流，低限值不小于设定的正阈值。上述火电机组协调控制系统的煤可磨性补偿控制方法，在计算磨煤机的平均相对可磨性系数的之前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火电机组协调控制系统的煤可磨性补偿控制方法，其特征是，所述方法首先利用磨煤机磨制标准煤种的电机电流除以磨制实际煤种的电机电流，得到相对可磨性系数；再采用加权平均法计算多台磨煤机并列运行时煤的平均相对可磨性系数；然后对平均相对可磨性系数进行非线性滤波；最后将滤波后的平均相对可磨性系数作为煤可磨性修正系数，令其以乘积的形式对协调控制系统锅炉侧控制器的偏差输入进行修正，实现对控制器增益的补偿。

【技术特征摘要】
1.一种火电机组协调控制系统的煤可磨性补偿控制方法，其特征是，
所述方法首先利用磨煤机磨制标准煤种的电机电流除以磨制实际煤
种的电机电流，得到相对可磨性系数；再采用加权平均法计算多台磨
煤机并列运行时煤的平均相对可磨性系数；然后对平均相对可磨性系
数进行非线性滤波；最后将滤波后的平均相对可磨性系数作为煤可磨
性修正系数，令其以乘积的形式对协调控制系统锅炉侧控制器的偏差
输入进行修正，实现对控制器增益的补偿。
2.根据权利要求1所述的一种火电机组协调控制系统的煤可磨
性补偿控制方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：
a.计算磨煤机的平均相对可磨性系数
①用磨煤机磨制标准煤种的电机电流Imb除以磨煤机磨制实际煤
种的电机电流信号Im，得到相对可磨性系数Kh：
Kh=ImbIm;]]>②对多台磨煤机的相对可磨性系数进行加权平均处理，得到平均
相对可磨性系数KH：
KH=Σi=1NKhirmiΣi=1Nrmi]]>式中：Khi为第i台磨煤机煤的相对可磨性系数；rmi为第i台磨
煤机给煤量，t/h；i表示运行的磨煤机标号；N表示机组运行的磨煤

\t机的总台数；
b.对平均相对可磨性系数进行非线性滤波
采用非线性滤波器对平均相对可磨性系数KH进行滤波，非线性滤
波器传递函数Gn(s)为：
Gn(s)＝Gl(s)+Ghn(s)
其中：
G1(s)=11+Ts]]>Ghn(s)＝N(E)Gh(s)
Gh(s)=Ts1+Ts]]>式中：Gl(s)为线性滤波器分解后低通滤波器的传递函数；Gh(s)
为线性滤波器分解后高通滤波器的传递函数；T为滤波时间，取干扰
信号周期的2～3倍，s；s为拉氏变换复变量，无单位；Ghn(s)为进行
非线性处理后的高通滤波器传递函数；N(E)为死区加限幅非线性的静
态特性表达式；E表示输入信号的幅度；
在进一步进行二阶惯性滤波后，得到滤波后的平均相对可磨性系
数；
c.火电机组协调控制系统增益的补偿
滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：田亮，张锐锋，刘鑫屏，李小军，练海晴，潘华，安波，陈宇，柏毅辉，李前敏，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，贵州电力试验研究院，
类型：发明
国别省市：河北;13