双进双出直吹式制粉系统协调控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种双进双出直吹式制粉系统协调控制方法，涉及锅炉主控自动系统、一次风自动系统等；其中锅炉主控系统根据机组电负荷的变化、主汽压力偏差，调整双进双出直吹式制粉系统中容量风门的开度；一次风自动除控制一次风母管压力外，并根据当前燃烧工况对能量的需求调节一次风导叶开度，在两套自动系统的协同调节作用下，实现火电机组燃料量与负荷需求的平衡。采用本发明专利技术彻底解决传统协调控制方案中存在的：风/煤比难确定、自动整定困难，易受干扰、稳定性差等问题，普遍适用同类型火电机组的协调控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃煤发电
的工业自动化控制
，具体是火力发电厂双进双出直吹式制粉系统的协调控制技术。
技术介绍
双进双出直吹式磨煤机在火电机组中应用非常广泛，传统的协调控制方案大多建立在直接能量平衡（DEB）PID+前馈的原理上，以直接能量平衡公式计算出当前负荷需要的燃料量，用容量风量代表进入炉膛的煤量（即风煤比的概念），控制容量风门开度，实现输入炉膛的能量与汽轮机需求的能量相匹配的功能。该控制策略在在表示物理特征的现象上不是很直观；同时实际生产中没有任何计量方法可以准确、实时的反映进入炉膛的燃料量到底有多少，因此带来以下问题：（1）容量风量信号测点多、维护工作量大、故障率高。（2）容量风量信号变化快，自动控制系统参数整定困难。（3）系统工况变化，容量风量变化大、无规律，系统抗干扰能力差。（4）煤种变化大，风/煤比难确定。（5）容量风门阀位特性线性不好。（6）传统协调方案中，调节煤量的控制对象主要为磨煤机容量风门，忽略了一次风机等影响煤量变化的自动控制系统协调的问题。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种新型协调控制策略，代替传统控制的方案，实现了双进双出直吹式制粉系统机组的协调控制，满足了电力系统入网统调机组考核指标的要求。为实现上述专利技术目的采用如下技术方案：一种双进双出直吹式制粉系统协调控制方法，该方法用于控制双进双出直吹式制粉系统，所述制粉系统根据汽轮机前主蒸汽压力与设定值的偏差、电负荷指令变化，分别对制粉机容量风门、一次风机导叶进行控制，实现进入炉膛的燃料量与负荷需求的能量平衡；具体包括协调方式下的锅炉主控系统和一次风母管压力控制系统，其中，锅炉主控系统的PID控制部分和前馈部分，一次风母管压力控制系统的PID控制、前馈控制、设定值自动修正、负荷自适应部分。所述锅炉主控系统根据汽轮机前主蒸汽压力与设定值的偏差，通过锅炉主控PID控制器运算后，输出容量风门开度的控制指令；同时，引用电负荷变化量、电负荷变化趋势、机前压力偏差变化量、 机前压力变化趋势模块作为前馈信号，提前控制容量风门开度变化。所述一次风母管压力控制系统根据一次风母管压力与设定值的偏差，通过一次风PID控制器运算后，输出一次风机导叶开度的控制指令；同时引入一次风母管压力设定值自动修正模块，使一次风自动控制系统中的一次风母管压力设定值自动设定为当前负荷需要的设定值；引入负荷自适应模块，使一次风机出力根据当前负荷实际情况进行调整；引入锅炉主控前馈模块，使一次风机的自动控制判断锅炉主控自动的变化情况，实现与锅炉主控的协调控制。所述锅炉主控系统具体包括：主汽压力PID控制器采用变参数调节，根据主汽压力偏差的大小，调节所述锅炉主控PID控制器参数；偏差越大，控制容量风门变化越快，快速改变进入炉膛的燃料量，起到快速响应负荷需求的作用；偏差越小，控制容量风门变化越缓慢，起到精确调节燃料量的作用。所述锅炉主控系统具体包括：所述引入前馈信号来补偿能量转换过程中的动态迟延，加快负荷的响应能力，具体包括：电负荷变化量前馈模块：根据电负荷变化量，直接改变容量风门开度，控制进入炉膛的燃料量；电负荷变化趋势前馈模块：监控电负荷变化的趋势，根据变化趋势的方向和快慢，提前调整容量风门开度，消除电负荷变化燃烧过程滞后的影响；机前压力偏差模块：机前压力偏差代表当前燃料量与电负荷需求的能量偏差，根据偏差的大小直接调节容量风门开度；机前压力变化趋势模块：监控机前压力变化的趋势，根据变化趋势的方向和快慢，提前调整容量风门开度，改变进入炉膛的燃料量，抑制机前压力当前燃料量背离电负荷需求值的趋势；机前压力纠偏模块：根据机前压力偏差的大小，定时增减燃料量，使主汽压力逐渐趋近设定值。所述一次风母管压力控制系统的控制过程具体包括：所述一次风母管压力PID控制部分：根据一次风母管压力偏差的大小，调节一次风机导叶开度，控制一次风母管压力在设定值范围；所述一次风母管压力设定自动修正模块包括：监控当前负荷需求、容量风门开度、主汽压力偏差，自动修正一次风母管压力设定值，使设定值自动匹配当前系统工况。所述一次风母管压力设定自动修正模块包括具体为：负荷设定一次风母管压力模块：用电负荷的函数曲线自动设定当前负荷下的一次风母管压力定值；容量风门开度修正一次风母管压力设定值模块：用容量风门平均开度函数增减一次风母管压力设定值，避免容量风门的控制进入非线性区，提高控制调整的精度；主汽压力偏差修正一次风母管压力设定值模块：主汽压力偏差反映当前负荷与燃料量需求的偏差，通过监控主汽压力偏差函数自动修正一次风母管压力设定值；负荷自适应模块：用主汽压力偏差修正一次风母管压力偏差，使一次风压力自动的调节与当前工况保持一致，避免出现反向调节的现象；当主汽压力偏差为正时，说明进入炉膛的燃料不能满足当前负荷的需要，闭锁一次风机减出力，同时根据当主汽压力偏差函数的大小，增加一次风机导叶开度；当主汽压力偏差为负时，说明进入炉膛的燃料超出当前负荷的需求，闭锁一次风机加出力，同时根据当主汽压力偏差函数的大小，控制一次风机减出力。所述锅炉主控前馈模块具体包括：电负荷变化量前馈模块：根据电负荷变化量，直接改变容量风门开度，控制进入炉膛的燃料量；电负荷变化趋势前馈模块：监控电负荷变化的趋势，根据变化趋势的方向和快慢，提前调整容量风门开度，消除电负荷变化燃烧过程滞后的影响；机前压力偏差模块：机前压力偏差代表当前燃料量与电负荷需求的能量偏差，根据偏差的大小直接调节容量风门开度。发电机组投入协调控制模式，锅炉主控在自动，容量风门开度根据汽轮机前主汽压力的偏差，通过PID控制器运算后进行调整，当主汽压力低于设定值时，说明进入炉膛的燃料量不足，开大容量风门增加进入炉膛的燃料量。反之，减小容量风门开度。为使进入炉膛的燃料量的变化快速匹配当前工况的变化，用主汽压力偏差自动修正PID控制器的控制参数，偏差越大，PID控制输出越快，使燃料量快速适应负荷变化；偏差越小，PID的控制输出越慢，避免过量调节，造成系统震荡；进入炉膛的燃料量与负荷需求越接近平衡时， PID控制越缓慢，通过微量调节，逐渐减小机前压力偏差，提高控制精度。由于火电机组燃烧动态特性：自燃料进入炉膛，到满足负荷变化需要，存在较大惯性和迟延。单纯PID控制不能满足自动控制的需要，因此，引入前馈信号来补偿能量转换过程中的动态迟延，加快负荷的响应能力，具体包括：电负荷变化量、电负荷变化趋势、机前压力偏差变化量、 机前压力变化趋势、机前压力纠偏等前馈模块，通过这些前馈信号，提前控制容量风门开度，改变进入炉膛的燃料量，使燃料量的变化与当前工况匹配。锅炉主控自动控制容量风门开度，容量风门开度控制进入炉膛的燃料量，同时容量风门开度影响一次风母管压力；一次风母管压力自动通过调节一次风机导叶开度，控制一次风母管压力，一次风母管压力变化，影响进入炉膛的燃料量。因此锅炉主控自动与一次风母管压力自动存在互相牵连的关系。一次风机母管压力投入自动，一次风机导叶开度根据一次风母管压力的偏差，通过PID控制器运算后进行调整，当一次风母管压力低于设定值时，开大一次风机导叶，维持母管压力。反之，减小一次风机导叶开度。由于一次风母管压力的变化，对进入炉膛的燃料量影响非常大，因此设置一次风母管本文档来自技高网...

【技术保护点】
双进双出直吹式制粉系统协调控制方法，其特征在于，该方法用于控制双进双出直吹式制粉系统，所述制粉系统根据汽轮机前主蒸汽压力与设定值的偏差、电负荷指令变化，分别对制粉机容量风门、一次风机导叶进行控制，实现进入炉膛的燃料量与负荷需求的能量平衡；具体包括协调方式下的锅炉主控系统和一次风母管压力控制系统，其中，所述锅炉主控系统包括锅炉主控PID控制部分和锅炉主控前馈部分，所述一次风母管压力控制系统包括一次风PID控制、一次风前馈控制、设定值自动修正、负荷自适应部分。

【技术特征摘要】
1.双进双出直吹式制粉系统协调控制方法，其特征在于，该方法用于控制双进双出直吹式制粉系统，所述制粉系统根据汽轮机前主蒸汽压力与设定值的偏差、电负荷指令变化，分别对制粉机容量风门、一次风机导叶进行控制，实现进入炉膛的燃料量与负荷需求的能量平衡；具体包括协调方式下的锅炉主控系统和一次风母管压力控制系统，其中，所述锅炉主控系统包括锅炉主控PID控制部分和锅炉主控前馈部分，所述一次风母管压力控制系统包括一次风PID控制、一次风前馈控制、设定值自动修正、负荷自适应部分。2.根据权利要求1所述的双进双出直吹式制粉系统协调控制方法，其特征在于，所述锅炉主控系统根据汽轮机前主蒸汽压力与设定值的偏差，通过锅炉主控PID控制器运算后，输出容量风门开度的控制指令；同时，引入电负荷变化量模块、电负荷变化趋势模块、机前压力偏差变化量模块、机前压力变化趋势模块作为前馈信号，提前控制容量风门开度变化。3.根据权利要求1所述的双进双出直吹式制粉系统协调控制方法，其特征在于，所述一次风母管压力控制系统根据一次风母管压力与设定值的偏差，通过一次风PID控制器运算后，输出一次风机导叶开度的控制指令；同时，引入一次风母管压力设定值自动修正模块，使一次风母管压力控制系统中的一次风母管压力设定值自动设定为当前负荷需要的设定值；引入负荷自适应模块，使一次风机出力根据当前负荷实际情况进行调整；引入锅炉主控前馈模块，使一次风机的自动控制判断锅炉主控自动的变化情况，实现与锅炉主控的协调控制。4.根据权利要求2所述的双进双出直吹式制粉系统协调控制方法，其特征在于，所述锅炉主控系统具体包括：主汽压力PID控制器采用变参数调节，根据主汽压力偏差的大小，调节所述锅炉主控PID控制器参数；偏差越大，控制容量风门变化越快，快速改变进入炉膛的燃料量，起到快速响应负荷需求的作用；偏差越小，控制容量风门变化越缓慢，起到精确调节燃料量的作用。5.根据权利要求2所述的双进双出直吹式制粉系统协调控制方法，其特征在于，所述引入前馈信号来补偿能量转换过程中的动态迟延，加快负荷的响应能力，具体包括：电负荷变化量前馈模块：根据电负荷变化量，直接改变容量风门开度，控制进入炉膛的燃料量；电负荷变化趋势前馈模块：监控电负荷变化的趋势，根据变化趋势的方向和快慢，提前调整容量风门开度，消除电负荷变化燃烧过程滞后的影响；机前压力偏差模块：机前压力偏差代表...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆军，
申请(专利权)人：南京化学工业园热电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32