一种用于大型循环流化床机组的直接能量平衡协调控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于大型循环流化床机组的直接能量平衡协调控制系统，其包括锅炉主控控制器、燃料主控控制器和汽机主控控制器；所述的锅炉主控控制器采用带二阶微分的汽包热量信号和动、静态前馈信号；所述动、静态前馈信号包括机组负荷指令对锅炉燃料的静态前馈信号LSff、机组负荷指令对锅炉燃料的动态前馈信号LDff、机组压力对锅炉燃料的动态前馈信号PDff、床温变化率对锅炉主控的动态前馈VtDf和负荷指令对一次风风量的动、静态前馈；锅炉主控控制器根据不同负荷段采用PID变参数控制，燃料主控控制器采用煤质校正控制回路。本发明专利技术的优点是提高了循环流化床机组协调控制的能力，解决了机组在协调控制方式下主汽压力波动大以及负荷响应速率低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了一种用于大型循环流化床机组的直接能量平衡协调控制系统，其属于循环流化床机组协调控制领域。
技术介绍
近几年，循环流化床机组由于具有高效、环保的特点使其在发电领域实现了广泛的应用，但是由于循环流化床机组具有强耦合性、非线性、大惯性、大延迟等特点使得循环流化床机组协调控制系统的控制效果很不理想，床温和主蒸汽压力波动很大，机组变负荷率很难满足考核指标。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种安全稳定、波动小、响应速率高的用于大型循环流化床机组的直接能量平衡协调控制系统。本专利技术针对其技术问题采用的技术方案如下：一种用于大型循环流化床机组的直接能量平衡协调控制系统，其包括锅炉主控控制器、燃料主控控制器和汽机主控控制器；所述的锅炉主控控制器采用带二阶微分的汽包热量信号和动、静态前馈信号。所述二阶微分的热量信号较一阶微分的热量信号更能准确表示锅炉汽包的热量信号，一定程度上提高了锅炉主控控制器的调节品质。所述动、静态前馈信号包括机组负荷指令对锅炉燃料的静态前馈信号LSff、机组负荷指令对锅炉燃料的动态前馈信号LDff、机组压力对锅炉燃料的动态前馈信号PDff、床温变化率对锅炉主控的动态前馈VtDf和负荷指令对一次风风量的动、静态前馈；所述锅炉主控控制器根据不同负荷段采用PID变参数控制，所述燃料主控控制器采用煤质校正控制回路。进一步的，所述带二阶微分的汽包热量信号为所述直接能量平衡协调控制系统中锅炉主控控制器的被调量，通过调门开关试验得到汽包的蓄热系数。基于二阶微分的锅炉汽包热量信号能够在不同的工况下准确表示汽包的蓄热量，提高了机组所需燃料量的精度，准确实现了电量与煤量的供需平衡。进一步的，所述机组负荷指令对锅炉燃料的静态前馈信号LSff是以两倍的机组变负荷速率生成的锅炉燃料负荷指令，所述的锅炉主控控制器所需的负荷指令通过负荷与煤量的折线函数提前将给煤量增加或者减少到目标负荷所需的给煤量，在一定程度上减小了循环流化床锅炉的纯迟延时间，提高了锅炉的响应速率。进一步的，所述机组负荷指令对锅炉燃料的动态前馈信号LDff是实际机组负荷指令减去速率限制后实际机组负荷指令的微分，通过限制微分的上下限的幅度以及通过不同负荷变动幅度对应不同微分时间的折线函数确定机组负荷指令的微分量；通过变负荷试验确定负荷动态前馈的修正系统，负荷指令的微分量与微分修正系数的乘积即为负荷指令动态前馈。进一步的，所述机组压力对锅炉燃料的动态前馈信号PDff是机组能量信号减去速率限制后机组能量信号的微分与主汽压力设定值减去速率限制后主汽压力设定值的微分之和。进一步的，所述机组能量信号减去速率限制后机组能量信号的微分、主汽压力设定值减去速率限制后主汽压力设定值的微分均是通过变负荷试验确定微分的上下限、微分时间以及动态前馈的修正系数。进一步的，所述床温变化率对锅炉主控的动态前馈VtDf是在满足风煤比的前提下根据床温以及床温的变化率来修正锅炉主控指令。进一步的，当所述床温在合理范围内时，床温变化率通过燃料量修正函数对应的燃料修正量，同时根据主汽压力的偏差值对应的修正系数，两者乘积为锅炉主控需要修正的燃料量；当床温超出合理范围时，锅炉主控指令直接减少百分之二的指令，防止床温超温。进一步的，所述负荷指令对一次风风量的动、静态前馈包括以三倍的机组变负荷速率生产的一次风负荷指令通过折线函数对应的一次风量的静态前馈和以机组负荷指令的微分作为一次风量的动态前馈，动、静态一次风量指令之和即为一次风量指令。该方法可以让一次风量较机组负荷和给煤量超前超调动作，充分利用锅炉的蓄热能力，加快锅炉的响应。在协调控制方式下使主汽压力实际值能快速跟随主汽压力的给定值。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提高了循环流化床机组协调控制的能力，减小了主蒸汽压力的波动，解决了机组在协调控制方式下主汽压力波动大以及负荷响应速率低的技术问题，保证了机组在变负荷以及在稳态时机组的安全稳定运行，满足了机组对AGC控制的考核指标。本专利技术在一定程度上克服了循环流化床机组大迟延，大惯性的问题，提高了循环流化床机组在各种工况下主汽压力的调节品质，优化了协调控制系统的调节品质，提高了机组的变负荷率。附图说明图1为本专利技术的锅炉主控控制器的实现方框图。图2为本专利技术的燃料主控控制器的实现方框图。具体实施方式下面结合图1~图2和实施例对本专利技术做进一步说明。如图1~图2所示，本实施例包括锅炉主控控制器、燃料主控控制器和汽机主控控制器；所述的锅炉主控控制器采用带二阶微分的汽包热量信号和动、静态前馈信号。所述二阶微分的热量信号较一阶微分的热量信号更能准确表示锅炉汽包的热量信号，一定程度上提高了锅炉主控控制器的调节品质。所述动、静态前馈信号包括机组负荷指令对锅炉燃料的静态前馈信号LSff、机组负荷指令对锅炉燃料的动态前馈信号LDff、机组压力对锅炉燃料的动态前馈信号PDff、床温变化率对锅炉主控的动态前馈VtDf和负荷指令对一次风风量的动、静态前馈；所述锅炉主控控制器根据不同负荷段采用PID变参数控制，所述燃料主控控制器采用煤质校正控制回路。进一步的，所述带二阶微分的汽包热量信号为所述直接能量平衡协调控制系统中锅炉主控控制器的被调量，通过调门开关试验得到汽包的蓄热系数。基于二阶微分的锅炉汽包热量信号能够在不同的工况下准确表示汽包的蓄热量，提高了机组所需燃料量的精度，准确实现了电量与煤量的供需平衡。进一步的，所述机组负荷指令对锅炉燃料的静态前馈信号LSff是以两倍的机组变负荷速率生成的锅炉燃料负荷指令，所述的锅炉主控控制器所需的负荷指令通过负荷与煤量的折线函数提前将给煤量增加或者减少到目标负荷所需的给煤量，在一定程度上减小了循环流化床锅炉的纯迟延时间，提高了锅炉的响应速率。进一步的，所述锅机组负荷指令对锅炉燃料的动态前馈信号LDff是实际机组负荷指令减去速率限制后实际机组负荷指令的微分，通过限制微分的上下限的幅度以及通过不同负荷变动幅度对应不同微分时间的折线函数确定机组负荷指令的微分量；通过变负荷试验确定负荷动态前馈的修正系统，负荷指令的微分量与微分修正系数的乘积即为负荷指令动态前馈。进一步的，所述机组压力对锅炉燃料的动态前馈信号PDff是机组能量信号减去速率限制后机组能量信号的微分与主汽压力设定值减去速率限制后主汽压力设定值的微分之和。进一步的，所述机组能量信号减去速率限制后机组能量信号的微分、主汽压力设定值减去速率限制后主汽压力设定值的微分均是通过变负荷试验确定微分的上下限、微分时间以及动态前馈的修正系数。进一步的，所述床温变化率对锅炉主控的动态前馈VtDf是在满足风煤比的前提下根据床温以及床温的变化率来修正锅炉主控指令。进一步的，当所述床温在合理范围内时，床温变化率通过燃料量修正函数对应的燃料修正量，同时根据主汽压力的偏差值对应的修正系数，两者乘积为锅炉主控需要修正的燃料量；当床温超出合理范围时，锅炉主控指令直接减少百分之二的指令，防止床温超温。进一步的，所述负荷指令对一次风风量的动、静态前馈包括以三倍的机组变负荷速率生产的一次风负荷指令通过折线函数对应的一次风量的静态前馈和以机组负荷指令的微分作为一次风量的动态前馈，动、静态一次风量指令之和即为一次风量指令。该方法可以让一次风量较机组负荷和给煤量超本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大型循环流化床机组的直接能量平衡协调控制系统，其特征在于：其包括锅炉主控控制器、燃料主控控制器和汽机主控控制器；所述的锅炉主控控制器采用带二阶微分的汽包热量信号和动、静态前馈信号；所述动、静态前馈信号包括机组负荷指令对锅炉燃料的静态前馈信号LSff、机组负荷指令对锅炉燃料的动态前馈信号LDff、机组压力对锅炉燃料的动态前馈信号PDff、床温变化率对锅炉主控的动态前馈VtDf和负荷指令对一次风风量的动、静态前馈；所述锅炉主控控制器根据不同负荷段采用PID变参数控制，所述燃料主控控制器采用煤质校正控制回路。

【技术特征摘要】
1.一种用于大型循环流化床机组的直接能量平衡协调控制系统，其特征在于：其包括锅炉主控控制器、燃料主控控制器和汽机主控控制器；所述的锅炉主控控制器采用带二阶微分的汽包热量信号和动、静态前馈信号；所述动、静态前馈信号包括机组负荷指令对锅炉燃料的静态前馈信号LSff、机组负荷指令对锅炉燃料的动态前馈信号LDff、机组压力对锅炉燃料的动态前馈信号PDff、床温变化率对锅炉主控的动态前馈VtDf和负荷指令对一次风风量的动、静态前馈；所述锅炉主控控制器根据不同负荷段采用PID变参数控制，所述燃料主控控制器采用煤质校正控制回路。2.根据权利要求1所述的一种用于大型循环流化床机组的直接能量平衡协调控制系统，其特征在于：所述带二阶微分的汽包热量信号为所述直接能量平衡协调控制系统中锅炉主控控制器的被调量，通过调门开关试验得到汽包的蓄热系数。3.根据权利要求1所述的一种用于大型循环流化床机组的直接能量平衡协调控制系统，其特征在于：所述机组负荷指令对锅炉燃料的静态前馈信号LSff是以两倍的机组变负荷速率生成的锅炉燃料负荷指令，所述的锅炉主控控制器所需的负荷指令通过负荷与煤量的折线函数提前将给煤量增加或者减少到目标负荷所需的给煤量。4.根据权利要求1所述的一种用于大型循环流化床机组的直接能量平衡协调控制系统，其特征在于：所述机组负荷指令对锅炉燃料的动态前馈信号LDff是实际机组负荷指令减去速率限制后实际机组负荷指令的微分，通过限制微分的上下限的幅度以及通过不同负荷变动幅度对应不同微分时间的折线函数确定机组负荷指令的微分量；通过变负荷试验确定负荷动态前馈的修正系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：任素龙，
申请(专利权)人：河北省电力建设调整试验所，国家电网公司，国网河北省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：河北;13