一种适用于供热机组负荷调节的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于供热机组负荷调节的控制方法及系统，方法为，建立供热机组的数学模型，以负荷控制量和机前压力量为供热机组的输出量，以调节量为供热机组的输入量；建立供热机组输出量与供热机组输入量之间的传递函数矩阵；将传动函数线性化；根据线性化后的传递函数建立热电负荷调节的控制模型，在所述控制模型中建立解耦器，根据线性后的传递函数得到解耦传递函数；控制模型根据解耦传递函数和线性化的传递函数进行供热机组的负荷调节系统包括锅炉控制器、汽轮机侧控制器和供热侧控制器，在热电负荷调节时减小了汽轮机机前压力的波动。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于供热机组负荷调节的控制方法及系统
本专利技术属于供热机组
，具体涉及一种适用于供热机组负荷调节的控制方法及系统。
技术介绍
随着工业结构调整，越来越多的发电机组参与供热。但是由于供热机组的热电耦合特性、机炉耦合特性，热、电负荷的独立调节仍然是一个难题。热负荷的调整过程会给发电功率带来波动，同时发电负荷的改变也会使供热量波动。而目前针对供热机组还缺乏有效的负荷控制系统，简单的协调控制系统应用于供热机组无法解决热、电负荷独立调节的难题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种适用于供热机组负荷调节的控制方法及系统。具体方案如下：一种适用于供热机组负荷调节的控制方法，包括如下步骤S1)：建立供热机组的数学模型；S2)：根据非线性数学模型，确定供热机组的负荷控制量、汽轮机机前压力和供热机组调节量，以负荷控制量和机前压力量为供热机组的输出量，以调节量为供热机组的输入量；S3)：建立供热机组输出量与供热机组输入量之间的传递函数矩阵；S4)：在供热机组额定工作点通过取增量方程的方法对传递函数矩阵进行线性化，得到线性化后的传递函数；S5)：根据线性化后的传递函数建立热电负荷调节的控制模型，在所述控制模型中建立解耦器，根据线性后的传递函数得到解耦传递函数；S6)：控制模型根据解耦传递函数和线性化的传递函数进行供热机组的负荷调节。所述数学模型为非线性数学模型，所述非线性数学模型为：制粉系统的纯延迟环节：>qmm＝qmB(t-τ)磨煤机内物质平衡过程：锅炉内能量平衡过程：过热器压差：Pt＝Pd-K2(K1qmf)1.5汽轮机能量平衡过程：热网能量平衡过程供热抽汽质量流量：qmH＝K6K7qmx(96Pz-ti+103)汽轮机调节级后压力：P1＝0.01Ptμt式中：qmB为机组给煤量，t/h；qmm为磨煤机实际入口煤量，t/h；qmf为锅炉燃烧速率；Pt为汽轮机机前压力；Pd为锅炉汽包压力；Pz为供热抽汽压力；Ne为汽轮机发电功率；μt为汽轮机主蒸汽调节阀开度；μH为汽轮机低压调节阀开度；qmx为热网循环水流量；qmH为供热抽汽流量；ti为热网循环水温度；P1为汽轮机第一级级前压力；其他动静态参数可由运行数据拟合或系统辨识得到：制粉惯性时间Tf、锅炉蓄热系数Cb、汽轮机惯性时间Tt、热网加热器蓄热系数Ch、制粉过程延迟时间τ、额定发电工况下单位燃料量对应机组发电功率K1、压差拟合系数K2、汽轮机增益K3、高压缸、中压缸做功占整个汽轮机做功的比例K4、低压缸增益K5、热网循环水的有效比热容K6、供热抽汽有效热量折合蒸汽流量系数K7。所述负荷控制量为汽轮机发电功率Ne和供热抽汽压力Pz，所述供热机组调节量为机组给煤量qmB、汽轮机主蒸汽调节阀开度μt和汽轮机低压调节阀开度μH。所述传递函数矩阵为：其中，Gij为传递函数，i＝1，2，3；j＝1，2，3；所述控制器模型包括汽轮机侧控制器、供热侧控制器和锅炉控制器，所述解耦器为四个，在汽轮机侧控制器与给煤量之间解耦器D21,在汽轮机侧控制器至低压调节阀开度之间加入解耦器D23，在供热侧控制器至给煤量之间加入解耦器D31、在供热侧控制器至汽轮机调节阀开度之间设置解耦器D32。设定电功率负荷指令对汽轮机机前压力Pt、供热抽汽压力Pz的等效传递函数为零，建立电负荷调节关系式D21G31+D23G33+G32＝0D21G11+D23G13+G12＝0联立求解得到电负荷解耦环节的传递函数：设定汽轮机低压调节阀开度μH对汽轮机机前压力Pt、汽轮机发电功率Ne的等效传递函数为零，建立热负荷调节关系式D31G11+D32G12+G13＝0D31G21+D32G22+G23＝0联立求解得到热负荷解耦环节的传递函数：一种供热机组负荷调节的控制系统，包括供热机组、锅炉控制器、汽轮机侧控制器和供热侧控制器，所述供热机组内设置有给煤输送机、主蒸汽调节阀和低压调节阀，所述锅炉控制器与给煤调输送机电连接，所述汽轮机侧控制器与主蒸汽调节阀电连接，所述供热侧控制器与低压调节阀电连接，所述锅炉控制器、汽轮机侧控制器和供热侧控制器相互通信连接。。所述供热机组包括锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、发电机和热网，其中，所述锅炉内设置有再热器，所述主蒸汽调节阀固定在汽轮机高压缸上，所述锅炉通过主蒸汽调节阀与汽轮机高压缸管道连接，所述汽轮机高压缸通过再热器与汽轮机中压缸管道连接，汽轮机中压缸上的排汽口端还设置有抽汽调节阀，所述汽轮机中压缸通过抽汽调节阀与热网管道连接；所述低压调节阀设置在汽轮机中压缸与汽轮机低压缸之间，所述汽轮机中压缸上的排汽口还通过低压调节阀与汽轮机低压缸管道连接。所述汽轮机低压缸与发电机转动连接；所述供热机组中还设置有凝汽器、给水泵和给水控制阀，所述汽轮机低压缸依次通过凝汽器、给水泵和给水控制阀与锅炉管道连接；所述给煤输送机为传送带。本专利技术是一种用于供热机组的负荷调节控制系统，其优越性在于：(1)在供热机组按照电网指令进行发电功率调整时，D21、D23解耦器的存在能够有效降低供热抽汽流量与汽轮机机前压力的波动，满足供热负荷的要求。(2)在供热机组根据热用户需求进行供热抽汽流量的调整时，D31、D32解耦器的存在能够有效减弱发电功率与汽轮机机前压力的波动，满足电网对电负荷的调配。附图说明图1是供热机组负荷调节的结构模型示意图。图2是供热机组负荷调节系统的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施，而不是全部的实施，基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种适用于供热机组负荷调节的控制方法，包括如下步骤S1)：建立供热机组的数学模型；S2)：根据非线性数学模型，确定供热机组的负荷控制量、汽轮机机前压力和供热机组调节量，以负荷控制量和机前压力量为供热机组的输出量，以调节量为供热机组的输入量；S3)：建立供热机组输出量与供热机组输入量之间的传递函数矩阵；S4)：在供热机组额定工作点通过取增量方程的方法对传递函数矩阵进行线性化，得到线性化后的传递函数；S5)：根据线性化后的传递函数建立热电负荷调节的控制模型，在所述控制模型中建立解耦器，根据线性后的传递函数得到解耦传递函数；S6)：控制模型根据解耦传递函数和线性化的传递函数进行供热机组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于供热机组负荷调节的控制方法，其特征在于：包括如下步骤/nS1)：建立供热机组的数学模型；/nS2)：根据非线性数学模型，确定供热机组的负荷控制量、汽轮机机前压力和供热机组调节量，以负荷控制量和机前压力量为供热机组的输出量，以调节量为供热机组的输入量；/nS3)：建立供热机组输出量与供热机组输入量之间的传递函数矩阵；/nS4)：在供热机组额定工作点通过取增量方程的方法对传递函数矩阵进行线性化，得到线性化后的传递函数；/nS5)：根据线性化后的传递函数建立热电负荷调节的控制模型，在所述控制模型中建立解耦器，根据线性后的传递函数得到解耦传递函数；/nS6)：控制模型根据解耦传递函数和线性化的传递函数进行供热机组的负荷调节。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于供热机组负荷调节的控制方法，其特征在于：包括如下步骤
S1)：建立供热机组的数学模型；
S2)：根据非线性数学模型，确定供热机组的负荷控制量、汽轮机机前压力和供热机组调节量，以负荷控制量和机前压力量为供热机组的输出量，以调节量为供热机组的输入量；
S3)：建立供热机组输出量与供热机组输入量之间的传递函数矩阵；
S4)：在供热机组额定工作点通过取增量方程的方法对传递函数矩阵进行线性化，得到线性化后的传递函数；
S5)：根据线性化后的传递函数建立热电负荷调节的控制模型，在所述控制模型中建立解耦器，根据线性后的传递函数得到解耦传递函数；
S6)：控制模型根据解耦传递函数和线性化的传递函数进行供热机组的负荷调节。


2.根据权利要求1所述的适用于供热机组负荷调节的控制方法，其特征在于：所述数学模型为非线性数学模型，所述非线性数学模型为：
制粉系统的纯延迟环节：
qmm＝qmB(t-τ)
磨煤机内物质平衡过程：



锅炉内能量平衡过程：



过热器压差：
Pt＝Pd-K2(K1qmf)1.5
汽轮机能量平衡过程：



热网能量平衡过程



供热抽汽质量流量：
qmH＝K6K7qmx(96Pz-ti+103)
汽轮机调节级后压力：
P1＝0.01Ptμt
式中：
qmB为机组给煤量，t/h；
qmm为磨煤机实际入口煤量，t/h；
qmf为锅炉燃烧速率；
Pt为汽轮机机前压力；
Pd为锅炉汽包压力；
Pz为供热抽汽压力；
Ne为汽轮机发电功率；
μt为汽轮机主蒸汽调节阀开度；
μH为汽轮机低压调节阀开度；
qmx为热网循环水流量；
qmH为供热抽汽流量；
ti为热网循环水温度；
P1为汽轮机第一级级前压力；其他动静态参数可由运行数据拟合或系统辨识得到：制粉惯性时间Tf、锅炉蓄热系数Cb、汽轮机惯性时间Tt、热网加热器蓄热系数Ch、制粉过程延迟时间τ、额定发电工况下单位燃料量对应机组发电功率K1、压差拟合系数K2、汽轮机增益K3、高压缸、中压缸做功占整个汽轮机做功的比例K4、低压缸增益K5、热网循环水的有效比热容K6、供热抽汽有效热量折合蒸汽流量系数K7。


3.根据权利要求2所述的适用于供热机组负荷调节的控制方法，其特征在于：
所述负荷控制量为汽轮机发电功率Ne和供热抽汽压力Pz，所述供热机组调节量为机组给煤量qmB、汽轮机主蒸汽调节阀开度μt和汽轮机低压调节阀开度μH。


4.根据权利要求3所述的适用于供热机组负荷调节的控制方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜钧，秦海山，侯晓宁，李纪凯，陈慧婷，豆书贤，赵雅坤，孙小林，刘猛，
申请(专利权)人：华电郑州机械设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41