电站锅炉风烟系统的控制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种电站锅炉风烟系统的控制方法和系统，电站锅炉风烟系统的控制方法包括：获取自动控制系统的被控参数的设定值和过程变量值，从而获取控制偏差；获取执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量，根据预设正数阈值、预设负数阈值、执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量生成闭锁增指令和闭锁减指令；根据闭锁增指令和闭锁减指令，对控制偏差进行PID运算处理，得到运算输出；获取前馈指令，根据运算输出和前馈指令生成输出指令，以对执行机构设备阀位进行控制。可以抑制由于执行机构故障而引发的自动控制系统振荡，提高稳定性和安全运行。

【技术实现步骤摘要】
电站锅炉风烟系统的控制方法和系统
本专利技术涉及火电机组控制
，特别是涉及一种电站锅炉风烟系统的控制方法和系统。
技术介绍
电站锅炉风烟系统是指供给锅炉燃料燃烧所需空气及将燃烧产物(烟气)经各换热器和污染物处理装置后由烟囱排入大气的管路系统，可以维持炉膛压力的稳定和燃烧、传热的正常进行。电站锅炉风烟系统的自动控制对机组的安全运行相当重要。由于电站锅炉风烟系统属于快速回路，锅炉送风量、炉膛负压和锅炉脱硫增压风机烟气压力等的测量信号干扰量较多、测量元件容易发生堵塞，以及执行机构动作迟延和速率限制等因素，都会影响到自动控制系统的稳定性。而送风控制、引风控制、脱硫增压风机入口烟气压力控制等系统内部之间还存在着相互耦合和相互影响，更加剧了自动控制系统的不稳定性。传统的电站锅炉风烟系统的自动控制系统大多采用单回路PID结合前馈的控制方法。但是电站锅炉由于风量测量、负压测量、以及执行机构故障等问题引起自动控制系统振荡而导致火电机组跳闸的事件时有发生，可见传统的电站锅炉风烟系统的控制方法稳定性不高。而且当自动控制系统稳定性变差后，PID调节容易发生扩散性振荡，危及火电机组的安全运行。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种提高稳定性和安全性的电站锅炉风烟系统的控制方法和系统。一种电站锅炉风烟系统的控制方法，包括如下步骤：获取电站锅炉风烟系统的自动控制系统的被控参数的设定值和过程变量值，并根据所述设定值和所述过程变量值获取控制偏差；获取所述自动控制系统的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量，根据预设正数阈值、预设负数阈值、所述执行机构设备阀位控制指令、所述执行机构设备阀位反馈值和所述执行机构设备手动/自动状态量生成闭锁增指令和闭锁减指令；根据所述闭锁增指令和所述闭锁减指令，对所述控制偏差进行PID运算处理，得到运算输出；获取所述自动控制系统的前馈指令，根据所述运算输出和所述前馈指令生成输出指令，并根据所述输出指令对执行机构设备阀位进行控制。一种电站锅炉风烟系统的控制系统，包括：控制偏差获取模块，用于获取电站锅炉风烟系统的自动控制系统的被控参数的设定值和过程变量值，并根据所述设定值和所述过程变量值获取控制偏差；闭锁指令获取模块，用于获取所述自动控制系统的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量，根据预设正数阈值、预设负数阈值、所述执行机构设备阀位控制指令、所述执行机构设备阀位反馈值和所述执行机构设备手动/自动状态量生成闭锁增指令和闭锁减指令；PID运算模块，用于根据所述闭锁增指令和所述闭锁减指令，对所述控制偏差进行PID运算处理，得到运算输出；指令控制模块，用于获取所述自动控制系统的前馈指令，根据所述运算输出和所述前馈指令生成输出指令，并根据所述输出指令对执行机构设备阀位进行控制。上述电站锅炉风烟系统的控制方法和系统，根据获取的自动控制系统的设定值、过程变量值来得到控制偏差，根据预设正数阈值、预设负数阈值、获取的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量获取闭锁增指令和闭锁减指令，根据闭锁增指令和闭锁减指令，对控制偏差进行具有闭锁增和闭锁减功能的PID运算处理后得到运算输出，再根据运算输出和前馈指令生成输出指令，对自动控制系统的执行机构设备阀位进行控制。当出现执行机构设备阀位反馈值跟踪不上执行机构设备阀位控制指令的变化时，闭锁增指令和闭锁减指令分别暂停阀位控制指令的增大方向或减少方向的变化。因此，根据PID运算中结合闭锁增指令和闭锁减指令得到的运算输出和前馈指令生成输出指令，可以实现将过程变量值控制到设定值附近，能够很好地抑制由于执行机构故障而引发的自动控制系统振荡，从而提高稳定性，同时保证火电机组的安全运行。附图说明图1为本专利技术一实施例中电站锅炉风烟系统的控制方法的流程图；图2为另一实施例中电站锅炉风烟系统的控制方法的流程图；图3为一实施例中根据预设正数阈值、预设负数阈值、执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量生成闭锁增指令和闭锁减指令的具体流程图；图4为一实施例中闭锁增指令和闭锁减指令的逻辑生成示意图；图5为一实施例中电站锅炉风烟系统的控制方法的实施方案示意图；图6为本专利技术一实施例中电站锅炉风烟系统的控制系统的模块图；图7为另一实施例中电站锅炉风烟系统的控制系统的模块图；图8为一实施例中闭锁指令获取模块的具体单元图；图9为本专利技术应用于炉膛负压控制系统的一个具体实施例方案图；图10为本专利技术应用于送风量控制系统的一个实施例方案图；图11为本专利技术应用于脱硫增压风机入口烟气压力控制系统的一个实施例方案图。具体实施方式参考图1，本专利技术一实施例中的电站锅炉风烟系统的控制方法，包括以下步骤。S110：获取电站锅炉风烟系统的自动控制系统的被控参数的设定值和过程变量值，并根据设定值和过程变量值获取控制偏差。自动控制系统主要包括送风量控制系统、炉膛负压控制系统、脱硫增压风机入口烟气压力控制系统和一次风母管压力控制系统。被控参数为自动控制系统对应控制的参数。例如送风量控制系统的被控参数为风量，炉膛负压控制系统的被控参数为炉膛压力，脱硫增压风机入口烟气压力控制系统的被控参数为脱硫增压风机入口烟气压力。被控参数的设定值即为预先设置的被控参数值，过程变量值即为检测的被控参数值。S130：获取自动控制系统的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量，根据预设正数阈值、预设负数阈值、执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量获取闭锁增指令和闭锁减指令。具体地，自动控制系统对应可以有多个执行机构设备，每一个执行机构设备分别对应有一个执行机构设备阀位控制指令、一个执行机构设备阀位反馈值和一个执行机构设备手动/自动状态量。本实施例中，步骤S130分别获取多个执行机构设备的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量。闭锁增指令和闭锁减指令用于当出现执行机构设备阀位反馈值跟踪不上执行机构设备阀位控制指令的变化时，暂停阀位控制指令的增大方向或减少方向的变化，能够很好地抑制由于执行机构设备故障而引发的自动控制系统振荡，从而保证火电机组的安全运行。同时，闭锁功能并不会影响前馈量，从而不会影响到自动控制系统的响应速度。S150：根据闭锁增指令和闭锁减指令，对控制偏差进行PID运算处理，得到运算输出。S170：获取自动控制系统的前馈指令，根据运算输出和前馈指令生成输出指令，并根据输出指令对执行机构设备阀位进行控制。在其中一实施例中，步骤S110中根据设定值和过程变量值获取控制偏差，包括：当自动控制系统为反作用时，E＝K*(SP-PV)；当自动控制系统为正作用时，E＝K*(PV-SP)；其中，E为控制偏差，K为变量的量纲转换系数，SP为设定值，PV为过程变量值。其中，量纲转换系数K可将自动控制系统的输入量转换为与输出量相同量纲，一般自动控制系统的输出量纲为百分比的量纲％，输入量相应地根据输入量的高/低限值来转换为百分比的量纲％。自动控制系统的正/反作用由控制对象的特性来决定。例如当自动控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电站锅炉风烟系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：获取电站锅炉风烟系统的自动控制系统的被控参数的设定值和过程变量值，并根据所述设定值和所述过程变量值获取控制偏差；获取所述自动控制系统的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量，根据预设正数阈值、预设负数阈值、所述执行机构设备阀位控制指令、所述执行机构设备阀位反馈值和所述执行机构设备手动/自动状态量生成闭锁增指令和闭锁减指令；根据所述闭锁增指令和所述闭锁减指令，对所述控制偏差进行PID运算处理，得到运算输出；获取所述自动控制系统的前馈指令，根据所述运算输出和所述前馈指令生成输出指令，并根据所述输出指令对执行机构设备阀位进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种电站锅炉风烟系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：获取电站锅炉风烟系统的自动控制系统的被控参数的设定值和过程变量值，并根据所述设定值和所述过程变量值获取控制偏差；获取所述自动控制系统的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量，根据预设正数阈值、预设负数阈值、所述执行机构设备阀位控制指令、所述执行机构设备阀位反馈值和所述执行机构设备手动/自动状态量生成闭锁增指令和闭锁减指令；根据所述闭锁增指令和所述闭锁减指令，对所述控制偏差进行PID运算处理，得到运算输出；获取所述自动控制系统的前馈指令，根据所述运算输出和所述前馈指令生成输出指令，并根据所述输出指令对执行机构设备阀位进行控制；其中，所述根据所述闭锁增指令和所述闭锁减指令，对所述控制偏差进行PID运算处理，得到运算输出，具体为：当所述闭锁增指令和所述闭锁减指令均为0时，u(kT)＝u(kT-T)+Δu(kT)；CO＝u(kT)；当所述闭锁增指令为1时，HLBI＝u(kT-T)(BI(kT)＝1且BI(kT-T)＝0)；HLBI＝HL(BI(kT)＝0且BI(kT-T)＝1)；u(kT)＝u(kT-T)+Δu(kT)(u(kT-T)+Δu(kT)≤HLBI)；u(kT)＝HLBI(u(kT-T)+Δu(kT)＞HLBI)；CO＝u(kT)；当所述闭锁减指令为1时，LLBD＝u(kT-T)(BD(kT)＝1且BD(kT-T)＝0)；LLBD＝LL(BD(kT)＝0且BD(kT-T)＝1)；u(kT)＝u(kT-T)+Δu(kT)(u(kT-T)+Δu(kT)≥LLBD)；u(kT)＝LLBD(u(kT-T)+Δu(kT)＜LLBD)；CO＝u(kT)；其中，k代表本次运算周期，T为采样控制的运算周期时间，Kp为PID运算的比例增益参数，e(kT)为本次运算周期输入的所述控制偏差，e(kT-T)为上一次运算周期输入的所述控制偏差，Ti为PID运算的积分时间参数，Td为PID运算的微分时间参数，e(kT-2T)为上第二次运算周期输入的所述控制偏差，Δu(kT)为本次运算周期PID运算得到的增量值，u(kT)为本次运算周期PID运算得到的运算结果，u(kT-T)为上一次运算周期PID运算得到的运算结果，CO为所述运算输出，HLBI为闭锁增高限值，HL为PID运算输出的高限值，BI(kT)为本次运算周期的闭锁增指令，BI(kT-T)为上一次运算周期的闭锁增指令，LLBD为闭锁减低限值，LL为PID运算输出的低限值，BD(kT)为本次运算周期的闭锁减指令，BD(kT-T)为上一次运算周期的闭锁减指令。2.根据权利要求1所述的电站锅炉风烟系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述设定值和所述过程变量值获取控制偏差，包括：当所述自动控制系统为反作用时，E＝K*(SP-PV)；当所述自动控制系统为正作用时，E＝K*(PV-SP)；其中，E为所述控制偏差，K为变量的量纲转换系数，SP为所述设定值，PV为所述过程变量值。3.根据权利要求1所述的电站锅炉风烟系统的控制方法，其特征在于，所述获取电站锅炉风烟系统的自动控制系统的被控参数的设定值和过程变量值，并根据所述设定值和所述过程变量值获取控制偏差之后，所述根据所述闭锁增指令和所述闭锁减指令，对所述控制偏差进行PID运算处理，得到运算输出之前，还包括：根据预设低限值参数和预设高限值参数对所述控制偏差进行限幅处理，得到限幅控制偏差后更新所述控制偏差。4.根据权利要求3所述的电站锅炉风烟系统的控制方法，其特征在于，所述根据预设低限值参数和预设高限值参数对所述控制偏差进行限幅处理，得到限幅控制偏差后更新所述控制偏差，具体为：E*＝E(L≤E≤H)；E*＝L(E＜L)；E*＝H(E＞H)；其中，E*为所述限幅控制偏差，E为所述控制偏差，L为所述预设低限值参数，H为所述预设高限值参数。5.根据权利要求1所述的电站锅炉风烟系统的控制方法，其特征在于，所述根据预设正数阈值、预设负数阈值、所述执行机构设备阀位控制指令、所述执行机构设备阀位反馈值和所述执行机构设备手动/自动状态量生成闭锁增指令和闭锁减指令...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱亚清，张曦，黄卫剑，潘凤萍，陈世和，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44