一种亚临界火电机组主蒸汽温度自动控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种亚临界火电机组主蒸汽温度自动控制系统及方法，该系统包括低温过热器来的蒸汽，低温过热器来的蒸汽通过屏式过热器换热升温，再通过减温器对屏式过热器出口的蒸汽温度进行温度控制后，最后通过末级过热器进行换热升温，末级过热器出口的温度即为主蒸汽温度，减温器内部的减温水喷水量由减温水调节阀来控制，减温水调节阀相连的PID控制器和第二加法运算器，本发明专利技术控制方法由两部分组成，一部分为PID控制，主要对主蒸汽温度与主蒸汽温度设定值之间的偏差进行修正调整，另一部分为预测控制回路；本发明专利技术可提高机组的自动化水平，大大减小运行人员的操作负担，并使机组具有更良好的动态响应品质，获得理想的调节特性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种亚临界火电机组主蒸汽温度自动控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及火电站自动控制
，具体涉及一种亚临界火电机组主蒸汽温度自动控制系统及方法。

技术介绍

[0002]亚临界火电机组是指蒸汽压力为15.8～18.5MPa，温度540℃的发电机组，其主要特点是锅炉内部带有汽包，该类汽包锅炉由于水容积比较大，所以蓄热能力较强，当主蒸汽温度、主蒸汽压力出现波动时，受汽包惯性的影响，通过改变煤量等手段来控制主汽温、主汽压较慢，不利于参数的及时调整。
[0003]多年来，主蒸汽温度的控制一直是亚临界火电机组控制中的难点、重点，因为主蒸汽温度是一个迟延现象比较严重的对象，容易受到多种因素的影响，而且被控对象工艺流程复杂，并且主蒸汽温度是提高电厂经济效益，保证机组安全运行不可缺少的重要参数之一
[0004]对于亚临界火电机组而言，主蒸汽温度控制是为了维持末级过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，保护末级过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度，它是检验锅炉运行质量的重要指标之一。主蒸汽温度高，则机组的热效率高，为了尽可能提高机组的综合效率，当前机组的主蒸汽温度设计运行值均接近钢材允许的极限温度。但是，过热器处于锅炉的高温、高压区，过高的温度又会对钢材造成不可逆的损坏，威胁整个机组的运行安全，所以将主蒸汽温度控制在合理的范围内，就显得至关重要。
[0005]当前应用较广的主蒸汽温度控制策略是串级控制策略，从被控对象动态特性看,主蒸汽温度动态特性具有一定的延时和较大的惯性,仅采用末级过热器出口汽温设计的主蒸汽温度控制系统难以满足生产运行要求。串级控制策略思路为主环控制器PID控制主蒸汽温度，其输出为副环控制器PID的设定值，来对减温器后温度进行调节，最终通过控制减温水调门的喷水量，来实现对主蒸汽温度的控制。在该策略中，只要减温器后温度发生变化，副环控制器PID就去改变减温水调节阀的开度，改变减温水量，初步维持减温器后的汽温，对末级过热器出口主蒸汽温度起粗调作用。末级过热器出口主蒸汽温度由主环控制器PID控制。只要末级过热器出口主蒸汽温度未达到设定值，主环控制器PID的输出就不断地变化，使副环控制器PID不断地去改变减温水量,直到主蒸汽温度恢复到主蒸汽温度设定值为止。尽管串级控制策略应用较广泛，但其存在某些工况下，调节效果与预期不符的特点，容易引起运行人员的误解。

技术实现思路

[0006]为了解决上述主蒸汽温度控制中存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种亚临界火电机组主蒸汽温度自动控制系统及方法，可满足亚临界火电机组主蒸汽温度更为合理有效的控制，为机组安全、稳定、经济运行提供更进一步的保障。
[0007]为达到以上目的，本专利技术由如下技术方案实施：
[0008]一种亚临界火电机组主蒸汽温度自动控制系统，包括自低温过热器来的蒸汽1，低温过热器来的蒸汽1通过屏式过热器2换热升温，再通过减温器3对屏式过热器2出口的蒸汽温度进行温度控制后，最后通过末级过热器4进行换热升温，末级过热器4出口的温度即为主蒸汽温度，减温器3内部的减温水喷水量由减温水调节阀5来控制，与减温水调节阀5相连的PID控制器9和第二加法运算器17，在减温器3出口设置多个减温器后温度信号测点6，在末级过热器4出口设置多个主蒸汽温度信号测点7；
[0009]所述PID控制器9，其输入信号包括两路，第一路是主蒸汽温度设定值8，该设定值由运行人员直接设定；第二路是需要控制调节的主蒸汽温度，由多个主蒸汽温度信号测点7直接测量得到，对其取平均值处理后得到主蒸汽温度计算值；PID控制器9包括比例P、积分I控制作用，PID控制器9对主蒸汽温度的偏差进行小幅度调整，大幅度调整都由预测控制回路完成；预测控制回路包括三路，第一路是煤量预测控制回路，控制思路为：引入总煤量10信号，经过纯滞后运算器11对总煤量10信号延时处理后，再通过第一微分运算器12计算，得到总煤量10信号的变化量所对应的减温水调节阀5动作指令；第二路是减温器后温度预测控制回路，控制思路为：将直接测量得到的多个减温器后温度信号测点6取平均值处理后得到减温器后温度计算值，经过滤波块13对减温器后温度计算值滤波处理后，再通过第二微分运算器14计算，得到减温器后温度计算值的变化量所对应的减温水调节阀5动作指令；第三路是主蒸汽温度保护控制回路，控制思路为：将取平均值处理后的主蒸汽温度计算值经函数发生器15计算，得到主蒸汽温度计算值所对应的减温水调节阀5动作指令；三路信号经过第一加法运算器16相加后，得到预测控制回路所对应的减温水调节阀5动作总指令，再与PID控制器9的输出经第二加法运算器17计算得出最终的减温水调节阀5动作指令。
[0010]所述减温器后温度信号测点6和主蒸汽温度信号测点7的数量均为两个。
[0011]所述的一种亚临界火电机组主蒸汽温度自动控制系统的控制方法，控制方法由两部分组成，一部分为PID控制，主要对主蒸汽温度与主蒸汽温度设定值之间的偏差进行修正调整，另一部分为预测控制回路，主要根据锅炉内部的反应特性，提取主要对汽温变化产生影响参数，提前进行干预控制，克服汽温控制惯性较大的特点；其中，对主蒸汽温度信号测点7的多测点进行取平均值处理后得到的主蒸汽温度计算值为PID控制器9的被控对象，温度的设定值为主蒸汽温度设定值8，PID控制器9的调节包括比例P作用、积分I作用，当主蒸汽温度升高时，主蒸汽温度计算值与主蒸汽温度设定值8信号之间出现正偏差，使PID控制器9的比例P作用、积分I作用开始动作，发出增加PID控制器9输出的动作指令；同样，当主蒸汽温度降低时，主蒸汽温度计算值与主蒸汽温度设定值8信号之间出现负偏差，使PID控制器9的比例P作用、积分I作用开始动作，发出减少PID控制器9输出的动作指令；预测控制回路共设计三路；第一路预测控制回路：亚临界火电机组影响主蒸汽温度最主要的因素就是煤燃烧产生的热量，机组正常运行工况下，煤量增长时，随着燃烧能量的增加，主蒸汽温度必然升高；同样，当煤量减少时，随着燃料能量的降低，主蒸汽温度必然降低，同时考虑煤量的变化经过一定的反应时间才会对主蒸汽温度产生影响，根据煤量的变化智能预测主蒸汽温度的变化，对主蒸汽温度超前进行控制，具体实现方式为，模拟煤量变化到对主蒸汽温度产生影响的反应时间，将总煤量10信号经过纯滞后运算器11处理，纯滞后运算器11的工作原理是将输入信号延迟输出，延迟时间为纯滞后运算器11内部设置的延迟时间，通过纯滞后运算器11近似模拟出煤量的反应时间，随后经过第一微分运算器12的计算，得到相应的
减温水调节阀5动作指令，当纯滞后运算器11输出的煤量值较上一时刻增加时，第一微分运算器12开始动作，发出增加输出的工作指令；同样，当纯滞后运算器11输出的煤量值较上一时刻减少时，第一微分运算器12开始动作，发出减少输出的工作指令；第二路预测控制回路：机组正常运行工况下，减温器后温度的变化趋势与主蒸汽温度的变化趋势是一致的，并且会先于主蒸汽温度变化，所以选取该温度信号进行智能预测控制，减温器后温度信号测点6经过取平均值处理后得到减温器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亚临界火电机组主蒸汽温度自动控制系统，其特征在于：包括自低温过热器来的蒸汽(1)，低温过热器来的蒸汽(1)通过屏式过热器(2)换热升温，再通过减温器(3)对屏式过热器(2)出口的蒸汽温度进行温度控制后，最后通过末级过热器(4)进行换热升温，末级过热器(4)出口的温度即为主蒸汽温度，减温器(3)内部的减温水喷水量由减温水调节阀(5)来控制，与减温水调节阀(5)相连的PID控制器(9)和第二加法运算器(17)，在减温器(3)出口设置多个减温器后温度信号测点(6)，在末级过热器4出口设置多个主蒸汽温度信号测点(7)；所述PID控制器(9)，其输入信号包括两路，第一路是主蒸汽温度设定值(8)，该设定值由运行人员直接设定；第二路是需要控制调节的主蒸汽温度，由多个主蒸汽温度信号测点(7)直接测量得到，对其取平均值处理后得到主蒸汽温度计算值；PID控制器(9)包括比例P、积分I控制作用，PID控制器(9)对主蒸汽温度的偏差进行小幅度调整，大幅度调整都由预测控制回路完成；预测控制回路包括三路，第一路是煤量预测控制回路，控制思路为：引入总煤量(10)信号，经过纯滞后运算器(11)对总煤量(10)信号延时处理后，再通过第一微分运算器(12)计算，得到总煤量(10)信号的变化量所对应的减温水调节阀(5)动作指令；第二路是减温器后温度预测控制回路，控制思路为：将直接测量得到的多个减温器后温度信号测点(6)取平均值处理后得到减温器后温度计算值，经过滤波块(13)对减温器后温度计算值滤波处理后，再通过第二微分运算器(14)计算，得到减温器后温度计算值的变化量所对应的减温水调节阀(5)动作指令；第三路是主蒸汽温度保护控制回路，控制思路为：将取平均值处理后的主蒸汽温度计算值经函数发生器(15)计算，得到主蒸汽温度计算值所对应的减温水调节阀(5)动作指令；三路信号经过第一加法运算器(16)相加后，得到预测控制回路所对应的减温水调节阀(5)动作总指令，再与PID控制器(9)的输出经第二加法运算器(17)计算得出最终的减温水调节阀(5)动作指令。2.根据权利要求1所述的一种亚临界火电机组主蒸汽温度自动控制系统，其特征在于：减温器后温度信号测点(6)和主蒸汽温度信号测点(7)的数量均为两个。3.权利要求1或2所述的一种亚临界火电机组主蒸汽温度自动控制系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法由两部分组成，一部分为PID控制，主要对主蒸汽温度与主蒸汽温度设定值之间的偏差进行修正调整，另一部分为预测控制回路，主要根据锅炉内部的反应特性，提取主要对汽温变化产生影响参数，提前进行干预控制，克服汽温控制惯性较大的特点；其中，对主蒸汽温度信号测点(7)的多测点进行取平均值处理后得到的主蒸汽温度计算值为PID控制器(9)的被控对象，温度的设定值为主蒸汽温度设定值(8)，PID控制器(9)的调节包括比例P作用、积分I作用，当主蒸汽温度升高时，主蒸汽温度计算值与主蒸汽温度设定值(8)信号之间出现正偏差，使PID控制器(9)的比例P作用、积分I作用开始动作，发出增加PID控制器(9)输出的动作指令；同样，当主蒸汽温度降低时，主蒸汽温度计算值与主蒸汽温度设定值(8)信号之间出现负偏差，使PID控制器(9)的比例P作用、积分I作用开始动作，发出减少PID控制器(9)输出的动作指令；预测控制回路共设计三路；第一路预测控制回路：亚临界火电机组影响主蒸汽温度最主要的因素就是煤燃烧产生的热量，机组正常...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋国鹏，郭红日，唐峻，高德鹏，崔景辉，刘俊峰，梁健，吉海喆，张渊杰，金国强，王辰昱，
申请(专利权)人：北方联合电力有限责任公司包头第二热电厂，
类型：发明
国别省市：