一种空冷机组背压大闭环优化系统技术方案

本发明专利技术公开了属于火电厂空冷系统优化控制技术领域的一种空冷机组背压大闭环优化系统。该系统包括经济背压计算模块、灵活背压计算模块、安全背压计算模块、背压定值生成模块、背压自动控制模块和灵活背压修正功率计算模块；其中，经济背压计算模块输出最优背压后接入背压切换子模块，灵活背压计算模块输出灵活背压后接入背压切换子模块，安全背压计算模块输出背压上限和背压下限后接入安全背压饱和子模块；背压定值生成模块输出背压设定值后接入背压自动控制模块；背压自动控制模块输出背压测量值作为当前背压接入灵活背压修正功率计算模块。本发明专利技术实现了背压对机组负荷工况的自适应控制优化。自适应控制优化。自适应控制优化。

【技术实现步骤摘要】
一种空冷机组背压大闭环优化系统


[0001]本专利技术涉及火电厂空冷系统优化控制
，尤其涉及一种空冷机组背压大闭环优化系统。

技术介绍

[0002]背压作为蒸汽动力循环的终参数，对火电机组的安全、高效、灵活运行有显著影响。根据汽轮机乏汽冷凝方式的不同，火电机组有湿冷机组和空冷机组；由于空冷系统几乎不消耗水，在我国北方地区应用广泛。对于空冷机组来说，在确定的汽轮机负荷和环境条件下，背压只与空冷风机的转速有关。因此，背压的优化运行，实质上是空冷风机转速的运行优化。
[0003]首先，背压过高或过低都会对机组的安全运行带来较大的影响，需维持背压运行在最高容许背压和阻塞背压范围内；第二，在安全范围内，背压越低汽轮机功率越大，但背压降低需以消耗更多的空冷风机功率为代价，因此需要平衡计算获得最佳背压；第三，空冷风机转速变化影响汽轮机功率变化的响应较快，可以提升机组的负荷响应性能。因此，空冷机组背压的优化运行需统筹考虑安全性、经济性、灵活性三种因素，确定优化定值，并实现自动控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出一种空冷机组背压大闭环优化系统，其特征在于，所述系统包括经济背压计算模块、灵活背压计算模块、安全背压计算模块、背压定值生成模块、背压自动控制模块和灵活背压修正功率计算模块；所述背压定值生成模块包括背压切换子模块和安全背压饱和子模块；
[0005]其中，经济背压计算模块输出最优背压后接入背压切换子模块，灵活背压计算模块输出灵活背压后接入背压切换子模块，安全背压计算模块输出背压上限和背压下限后接入安全背压饱和子模块；背压定值生成模块输出背压设定值后接入背压自动控制模块；背压自动控制模块输出背压测量值作为当前背压接入灵活背压修正功率计算模块。
[0006]所述经济背压计算模块的具体计算过程如下：
[0007]首先，定义目标函数
[0008]max(P
Ti
‑
P
Fi
)
[0009][0010]其中，P
Ti
为当前工况下的汽轮机功率；P
Fi
为当前工况下的空冷风机耗功率；P
F0
为空冷风机的额定耗功率，D
ai
为当前工况下的空冷风机流量，D
a0
为额定工况下的空冷风机流量；
[0011]然后，计算机组背压，再通过机组背压和功率的修正曲线获得汽轮机功率；
[0012]最后，通过机组净收益功率拟合曲线或求极值算法对目标函数进行寻优。
[0013]所述灵活背压计算模块的具体计算过程如下：
[0014]首先，根据当前的机组功率确定当前工况所对应的修正曲线；然后，根据当前背压获得修正曲线在此点的斜率，再根据目标指令发电功率和当前背压获得目标的灵活背压p
k0
为
[0015][0016]其中，α为背压对功率的修正曲线在当前背压p
k
处的斜率；P
T0
为目标指令发电功率；P
T
为当前汽轮发电机组发电功率。
[0017]所述安全背压计算模块计算的背压上限为直接给定值，背压下限为阻塞背压。
[0018]当机组处于稳态运行工况时，背压切换子模块将背压切换为最优背压；当机组处于变负荷运行工况时，背压切换子模块将背压切换为灵活背压。
[0019]所述背压经过安全背压饱和子模块后输出背压设定值。
[0020]所述背压自动控制模块采用单回路负反馈控制系统，其前向通道依次为调节死区、PID控制器、空冷风机变频器和空冷凝汽器。
[0021]所述灵活背压修正功率计算模块计算出实发功率送入机炉协调控制系统；所述实发功率等于机组功率与灵活背压修正功率之和；所述灵活背压修正功率等于当前背压和最优背压之差与修正函数的乘积。
[0022]所述修正函数为一阶惯性环节。
[0023]本专利技术的有益效果在于：
[0024]本专利技术空冷机组背压大闭环优化系统保证了机组的安全、经济、灵活运行，实现了背压对机组负荷工况的自适应控制优化。
附图说明
[0025]图1为本专利技术一种空冷机组背压大闭环优化系统。
[0026]图2为某330MW直接空冷机组的阻塞背压拟合曲线。
具体实施方式
[0027]本专利技术提出一种空冷机组背压大闭环优化系统，下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。
[0028]图1所示为本专利技术一种空冷机组背压大闭环优化系统，包括以下子模块：经济背压计算模块、灵活背压计算模块、安全背压计算模块、背压定值生成模块、背压自动控制模块和灵活背压修正功率计算模块；背压定值生成模块包括背压切换子模块T和安全背压饱和子模块；
[0029]其中，经济背压计算模块输出最优背压后接入背压切换子模块T，灵活背压计算模块输出灵活背压后接入背压切换子模块T，安全背压计算模块输出背压上限和背压下限后接入安全背压饱和子模块；背压定值生成模块输出背压设定值后接入背压自动控制模块；背压自动控制模块输出背压测量值作为当前背压接入灵活背压修正功率计算模块。
[0030]各子模块的内部计算方式分别如下：
[0031](1)经济背压计算模块
[0032]在忽略环境侧风等因素影响的前提下，机组的经济背压一般由汽轮机负荷及环境温度决定。增大空冷风机转速可以降低凝汽器压力进而增大机组负荷，但同时空冷风机的耗功率也随之增加。因此，当机组负荷增量与空冷风机耗功增量的差值最大时，此时为经济背压。考虑到汽轮机功率增量与空冷风机耗功增量之差的最大时，汽轮机功率与空冷风机功率之差也最大。定义目标函数为：
[0033]max(P
Ti
‑
P
Fi
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0034]其中：P
Ti
为当前工况下的汽轮机功率；P
Fi
为当前工况下的空冷风机耗功率。
[0035]空冷风机耗功率可通过相似定律计算获得：
[0036][0037]其中，P
F0
为空冷风机的额定耗功率，D
ai
为当前工况下的空冷风机流量，D
a0
为额定工况下的空冷风机流量。
[0038]汽轮机功率可首先计算机组背压，再通过背压和功率的修正曲线获得。其中机组背压为凝汽器饱和蒸汽温度的函数。具体计算过程如下：
[0039][0040][0041]P
Ti
＝f(p
k
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0042]式中：P
T
为当前汽轮发电机组发电功率，p
k
为当前背压，即凝汽器压力，t
s
为凝汽器内饱和蒸汽温度，D
c
为汽轮机排汽量，h本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空冷机组背压大闭环优化系统，其特征在于，所述系统包括经济背压计算模块、灵活背压计算模块、安全背压计算模块、背压定值生成模块、背压自动控制模块和灵活背压修正功率计算模块；所述背压定值生成模块包括背压切换子模块和安全背压饱和子模块；其中，经济背压计算模块输出最优背压后接入背压切换子模块，灵活背压计算模块输出灵活背压后接入背压切换子模块，安全背压计算模块输出背压上限和背压下限后接入安全背压饱和子模块；背压定值生成模块输出背压设定值后接入背压自动控制模块；背压自动控制模块输出背压测量值作为当前背压接入灵活背压修正功率计算模块。2.根据权利要求1所述空冷机组背压大闭环优化系统，其特征在于，所述经济背压计算模块的具体计算过程如下：首先，定义目标函数max(P
Ti
‑
P
Fi
)其中，P
Ti
为当前工况下的汽轮机功率；P
Fi
为当前工况下的空冷风机耗功率；P
F0
为空冷风机的额定耗功率，D
ai
为当前工况下的空冷风机流量，D
a0
为额定工况下的空冷风机流量；然后，计算机组背压，再通过机组背压和功率的修正曲线获得汽轮机功率；最后，通过机组净收益功率拟合曲线或求极值算法对目标函数进行寻优。3.根据权利要求1所述空冷机组背压大闭环优化系统，其特征在于，所述灵活背压计算模块的具体计算过程如下：首先，根据当前的机组功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，曾德良，程阳，刘吉臻，高林，胡勇，李辉，
申请(专利权)人：华能集团技术创新中心有限公司西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：