一种燃煤电厂锅炉氧量优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种燃煤电厂锅炉氧量优化控制方法，属于自动控制技术领域，本发明专利技术方法的核心思想为优化氧量PID调节器的输出量纲为风量，可以直接与煤量对应的风量叠加而得到锅炉风量指令；优化使用机组发电负荷经过f(x)折线函数插值而得出全负荷工况氧量目标值，运行人员可以适当手动修改偏置值进行叠加修正；优化设置氧量PID调节器的高限引脚参数，能够有效防止送风量过大而引起送风机过电流保护跳闸并且具有氧量PID调节器输出增大方向的抗积分饱和功能；优化设置氧量PID调节器的低限引脚参数，能够有效防止锅炉总风量低低保护动作并且具有氧量PID调节器输出减小方向的抗积分饱和功能。饱和功能。饱和功能。

【技术实现步骤摘要】
一种燃煤电厂锅炉氧量优化控制方法


[0001]本专利技术属于自动控制
，尤其涉及一种燃煤电厂锅炉氧量优化控制方法，具体地说是在机组DCS中优化锅炉氧量的控制策略和调节参数，实现锅炉氧量的优化控制。

技术介绍

[0002]锅炉氧量是燃煤电厂送风控制系统的重要调节参数，对保证锅炉的安全、经济运行起着非常重要的作用。若送风量相对于燃料量太少、氧量太低，可能导致锅炉熄火事故；若送风量过多、氧量过高也不经济。因此，研究一种全负荷工况下锅炉氧量自动控制方法具有重要意义。
[0003]近些年有众多学者对燃煤锅炉氧量控制系统和方法进行了分析研究。例如公告号为CN101063872B的专利：锅炉氧量优化系统，该专利技术运用高级优化、建模和控制技术来优化控制矿物燃料机组的锅炉氧量。该专利技术并未具体指出氧量控制策略和热工DCS调节逻辑。又如公告号为CN105674325B的专利：燃煤发电机组的氧量控制方法及系统，该方法包括：获取当前时刻之前预设时段内燃煤发电机组的过程控制数据，并根据所述过程控制数据计算出符合预设指标的燃煤发电机组各个负载点对应的氧量定值；根据计算出的各个负载点对应的氧量定值，修正氧量定值的分段线性函数；根据修正后的分段线性函数计算燃煤发电机组当前负荷点对应的氧量定值；根据计算出的当前负荷点对应的氧量定值进行氧量控制。该专利未提供具体的热工控制方法。又如公告号为CN105485714B的专利：一种确定锅炉运行氧量的方法、装置及自动控制系统，该方法包括：获得预定工况点的脱硝入口烟气中的CO浓度以及NOx浓度；确定当所述脱硝入口烟气中的CO浓度小于预定值时的NOx浓度的曲线斜率；根据所述曲线斜率达到最小值时对应的运行氧量值确定所述锅炉运行氧量。又如公告号为CN106196162B的专利：一种W型火焰锅炉省煤器出口氧量控制方法，该方法步骤为：第一步：在锅炉运行氧量、燃烧煤种、磨运行方式、配风方式等不变的情况下，实际测量省煤器出口氧量，分析氧量偏差情况；第二步：分析造成氧量偏差的原因。第三步：一次风热态调平。第四步：配风方式调整。第五步：粉量偏差调整。又如公开号为CN111340283A的专利申请：一种燃煤锅炉经济运行氧量预测控制方法、系统及设备，该方法包括以下步骤：计算入炉煤种对经济运行氧量的影响因子、热值对经济运行氧量的影响因子、磨煤机运行方式对经济运行氧量的影响因子、锅炉燃烧不均匀程度对经济运行氧量的影响因子以及负荷对锅炉经济运行氧量影响曲线f(load)；对燃煤锅炉经济运行氧量进行预测，得到经济运行氧量预测值；对锅炉的氧量进行控制。又如公开号为CN111443594A的专利申请：一种基于估算模型的锅炉氧量跟踪控制方法，该方法采用基于氧量偏差的动态特征，以及锅炉所处工况下的送风量需求，通过估算模型控制器确定送风机执行器的预估快速动作量和动作的最佳时机，解决氧量在外在因素扰动状况下，快速改变送风量使得氧量快速恢复对于工况下的设定值附近，并结合PID闭环控制，抑制氧量偏差恶化情况。该专利申请氧量PID控制器量纲为一个数值为1左右的修正系数，使用乘法计算块进行修正锅炉送风量指令，该控制策略逻辑不利于氧量的精确调节，况且未指出氧量PID调节器的防积分饱和处理方法，氧量PID控制
器使用修正系数相乘的控制思想也不便于运行人员操作和理解。又如公开号为CN111538355A的专利申请：一种基于GA
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IGPC的锅炉烟气含氧量控制方法和系统，本专利技术采用隐式广义预测控制，使用遗传算法对目标函数进行滚动在线优化，不必求解丢番图方程和逆矩阵，使得计算量大大减少。又如《云南电力技术》的《1000MW超临界锅炉氧量控制及配风优化》介绍了某厂2
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1 000 MW超超临界机组投产后通过对传统的氧量控制及二次配风方式进行优化，大幅度降低了炉膛出口NOx排放量和风烟系统电耗。同时，还将试验所得的优化参数以函数曲线的形式应用于DCS中，实现了锅炉配风的精细化控制。又如《发电设备》的《1000MW机组锅炉氧量自适应预测控制模型研究》对锅炉氧量的优化控制进行研究，通过外挂控制系统，与SIS系统和配煤掺烧系统进行连接，开发多煤种条件下的氧量自适应控制系统，实现多目标的闭环寻优控制。
[0004]以上专利和论文所公开的锅炉氧量控制方法并没有指出具体的氧量控制策略和自动调节逻辑，未能解决氧量PID调节器的防积分饱和功能等问题。
[0005]因此，有必要设计一种氧量PID调节器的输出量纲易于理解、运行人员便于操作、具有抗积分饱和功能的全负荷工况锅炉氧量自动控制方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种燃煤电厂锅炉氧量优化控制方法，该控制方法简便实用，易于理解和组态应用。
[0007]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种燃煤电厂锅炉氧量优化控制方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：组态送风调节逻辑，包含氧量PID调节器和风量PID调节器；第二步：对氧量PID调节器的设定值SP进行全负荷工况自动设定优化处理；第三步：对氧量PID调节器的高限引脚参数进行抗积分饱和功能优化处理；第四步：对氧量PID调节器的低限引脚参数进行抗积分饱和功能优化处理；第五步：根据入炉煤质情况、锅炉氧量调节和送风机出力特性，整定控制参数。
[0008]进一步的，风量PID调节器的输出作为送风机执行机构的指令，风量PID调节器的高限值为执行机构指令最大值（调节阀对应最大开度指令100），低限值为执行机构指令最小值（调节阀对应最小开度指令0）。氧量PID调节器的输出作为送风量调节回路的闭环修正指令值，与锅炉煤量经过f(x)折线函数计算得到的粗调风量相加运算形成入炉的总风量指令，从而保证锅炉氧量的无差调节。常规的氧量调节逻辑中，氧量PID调节器的输出为一个0.8～1.2之间的系数，然后与锅炉煤量经过f(x)折线函数计算得到的粗调风量相乘形成入炉的总风量指令，该控制方法不便于运行人员操作和理解氧量PID调节器的修正作用强弱，因为另一个乘数是锅炉煤量经过f(x)折线函数对应的动态变化值。而本优化控制方法将氧量PID调节器的输出直接定义为风量，可以直观地看出氧量PID调节回路对入炉总风量的贡献修正值，便于运行人员理解与操作，且有利于氧量PID调节器的比例和积分控制参数的整定，有利于锅炉氧量的快速调节与稳定。
[0009]进一步的，氧量调节的定值是整个氧量和风量控制系统的核心，根据机组发电负荷不同，氧量定值随之反方向随动。氧量定值为机组发电负荷经过f(x)折线函数插值而得出全负荷工况氧量目标值，运行人员可以适当手动修改偏置值进行叠加修正。
[0010]进一步的，为了防止送风量过大而引起送风机过电流保护跳闸，必须对送风指令进行大值限制，所以氧量PID调节器的高限引脚参数不应该设置为某一固定常数定值，必须是锅炉风量最大允许出力值减去锅炉煤量经过f(x)折线函数计算得到的粗调风量的实时动态差值。否则，任何固定的常数值作为氧量PID调节器的高限定值都不能同时兼顾避免送风机过电流保护和氧量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃煤电厂锅炉氧量优化控制方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：组态送风调节逻辑，包含氧量PID调节器和风量PID调节器；第二步：对氧量PID调节器的设定值SP进行全负荷工况自动设定优化处理；第三步：对氧量PID调节器的高限引脚参数进行抗积分饱和功能优化处理；第四步：对氧量PID调节器的低限引脚参数进行抗积分饱和功能优化处理；第五步：根据入炉煤质情况、锅炉氧量调节和送风机出力特性，整定控制参数；第一步中，风量PID调节器的输出作为送风机执行机构的指令，风量PID调节器的高限值为执行机构指令最大值，风量PID调节器的低限值为执行机构指令最小值；氧量PID调节器的输出作为送风量调节回路的闭环修正指令值，与锅炉煤量经过f(x)折线函数计算得到的粗调风量相加运算形成入炉的总风量指令，从而保证锅炉氧量的无差调节；第二步中，氧量调节的定值是整个氧量和风量控制系统的核心，根据机组发电负荷不同，氧量定值随之反方向随动；氧量定值为机组发电负荷经过f(x)折线函数插值而得出全负荷工况氧量目标值，运行人员适当手动修改偏置值进行叠加修正；第三步中，为了防止送风量过大而引起送风机过电流保护跳闸，对送风指令进行大值限制，氧量P...

【专利技术属性】
技术研发人员：揭其良，乔璐，马韧松，王东健，董胜军，孙佩宇，李一峰，王兴龙，玄济铭，杨冬，郑成，周睿，岳冠彤，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：