引入等效相对热值的协调控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种引入等效相对热值的协调控制系统。它是由锅炉静态设计燃料量信号，燃料前馈调整信号和轻油燃料量信号进入求和通道，得到设计燃煤量指令与由给煤机煤流量测量装置获得的实际燃煤量信号一起进入除法通道，得到比值，通过缓冲通道进行滤波平缓处理，设置偏置量信号发生通道，产生手动偏置信号以调整此值，限幅通道对此值限幅处理，得到等效相对热值信号。本发明专利技术对锅炉煤质、煤量测量的线性误差和对机组效率的变化具有自适应控制功能。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机控制系统，尤其涉及一种引入等效相对热值的协调控制系统。在发电厂运行中，燃煤煤质是经常变化的，这种变化不可预期，目前燃煤热值在线迅速准确的测量尚难以实现。而锅炉要达到预定的负荷，产生相对应量的蒸汽，必然需要有相当的燃煤发热量进入炉内燃烧。入炉燃煤发热量过多，会导致锅炉产汽量或蒸汽压力过高，而入炉燃煤发热量过少，则锅炉产汽量或蒸汽压力达不到需要的目标。锅炉入炉燃煤发热量是由燃煤热值乘以燃煤量得到，当燃煤热值升高时，达到相同的燃煤发热量所需的燃煤量就相应减少；相反当燃煤热值下降时，达到相同燃煤发热量所需的燃煤量就增加。由于电力的不可储备性，发电企业需要根据外界负荷确定机组的发电量，从而决定了锅炉的负荷也要随外界负荷的变化而变化。同时为达到锅炉产生蒸汽的品质要求，需要保证主汽压等被控量维持在设定值。为此，设置了燃料偏差控制系统，当入炉燃料发热量出现大于或小于锅炉负荷所需燃料发热量的偏差时，导致主汽压力、温度偏差，此偏差通过压力调节回路反馈到燃料量控制器，调节入炉燃料量，最终把燃料量调节到所需燃料量，系统恢复平衡。燃料量控制器根据机组对应各种负荷所需的静态设计燃料信号BM、变负荷过程中锅炉燃料前馈调整信号BIR以及主蒸汽压力调节器的输出获得燃料量指令；由给煤机中煤流量测量装置得到实际煤量乘以表征燃料煤质的燃料量系数，再加上经过热值折算后的轻油燃料量燃料量指令LF而得到总燃料信号。燃料量指令与总燃料量信号在燃料量调节器中进行比较，并控制各给煤机的给煤量和炉膛风量，从而使总燃料信号跟随燃料量指令，实现机组负荷、主汽压等被控参数的自动控制。燃料量系数为手动设定值，用于在异常情况下对机组控制系统进行人为控制，能直接改变系统的实际燃料量并对系统其他参数施加影响。对整个控制系统的品质具有重要作用。当燃煤热值为设计值时，燃料量系数通常取1。对于上述的燃料量控制系统，以某350MW机组为例，假设机组负荷从50％升到100％，并且燃料量系数被设定为1.00，则静态设计燃料量由锅炉设计资料可知从136.3t/h降至71t/h，下降63.5t/h，若不计主蒸汽压力调节器输出信号和燃料前馈调整信号，实际煤量变化为63.5t/h。但如果实际燃煤热值比设计值高10％，根据热平衡的原理，实际增加的煤量所产生的热量比机组所需求的偏大了10％(不考虑机组效率变化的影响)，相当于等效煤量偏大了约6.53t/h，此偏差量会通过主汽压正偏差及超温表现出来，然后再由压力回路逐步消除此偏差，最终恢复系统平衡。但对于采用直吹式制粉系统的燃煤锅炉，压力调节回路的时间惯性较大，该调节过程是一种滞后的、被动的作用过程。而且在变参数协调控制系统中，为防止系统出现大幅振荡，一般在变负荷时将压力调节回路中的积分作用设置得较弱，调节器的作用主要为比例作用，所以在大幅度变负荷过程的后期，主汽压和主汽温往往存在较长时间、幅度的偏差。若燃煤热值为设计值而燃料系数的设置不合理，也会造成类似的影响。以上现象对机组安全不利。如机组升至满负荷时，由于汽轮发电机组负荷上限的限制，多余的热量会使主汽压进一步上升，可能会造成安全门动作甚至跳机事故。主蒸汽超压的同时也会造成主汽超温。如沙角B电厂采用上述燃料量控制系统，在96年燃用高热值煤时，曾多次引起爆管或在高负荷跳机。为克服煤质的变化给机组升降负荷带来的影响，除了压力控制通道可根据主汽压偏差来修正燃料量外，还可修正燃料量系数。但是在主汽压有了一定偏差后才通过手动调整此系数，同样是滞后和被动的，同时此方法受操作人员调整幅度和时机把握影响，存在不确定性，降低了控制系统的稳定性。燃料量系数经多次调整容易积累偏差，影响机组安全运行。本专利技术的目的是提供一种对锅炉煤质、煤量测量的线性误差和对机组效率的变化具有自适应控制功能的引入等效相对热值的协调控制系统。为了达到上述目的，本专利技术采用下列措施引入等效相对热值的协调控制系统是由锅炉静态设计燃料量信号BM，燃料前馈调整信号BIR和轻油燃料量信号LF进入求和通道，得到设计燃煤量指令CV1与由给煤机煤流量测量装置获得的实际燃煤量信号CV2一起进入除法通道，得到比值CV0，通过缓冲通道进行滤波平缓处理，设置了偏置量信号发生通道，能产生手动偏置信号B以调整CV0，限幅通道对CV0进行限幅处理，得到等效相对热值信号CV。本专利技术的优点1)当机组升降负荷时，燃料量控制系统能根据当时煤质较准确地改变煤量，避免燃料量偏差的逐渐积累。可见新的协调控制系统着眼于通过静态基本燃料量指令BM与CV的结合来建立和保持热力过程的平衡，以减小压力和温度的偏差，缓解压力、温度等调节通道的负担。因此它对锅炉煤质的变化具有自适应控制功能。2)对煤量测量的线性误差具有自适应控制功能。例如，当煤量测量有负的线性误差时，经过调节，CV2会减小，CV值相应会增大。即系统能够感受到煤量测量的偏差，并逐渐用CV值来弥补这一偏差对系统的影响。3)对机组效率的变化具有自适应控制功能。例如，当锅炉排烟温度上升或退出高压加热器引起机组效率下降时，经过调节，相应的煤量会增加，通过运算CV值会减小。此时同样由CV值来弥补效率变化对系统的影响。4)此CV信号还可用于燃烧过程中的风煤配比修正及过剩氧量控制等环节。可见新系统CV值的大小不仅反映了煤质的状态，而且还包含有整台机组效率变化及煤量测量线性误差的因素。即引入等效相对热值信号比引入热值信号(假设将来能做到的话)多了第(2)及第(3)个优点。因此，新的控制策略有效地改善了系统的控制品质，对于大幅度调峰机组来说尤为重要。下面结合附图作详细说明附图是引入等效相对热值的协调控制系统框图。在原燃料量控制系统中引入相对热值信号。由锅炉静态设计燃料量信号BM，燃料前馈调整信号BIR和轻油燃料量信号LF进入求和通道1，得到设计燃煤量指令CV1，与由给煤机煤流量测量装置6获得的实际燃煤量信号CV2一起进入除法通道2，得到比值CV0，通过缓冲通道3进行滤波处理，设置了偏置量信号发生通道5，能产生手动偏置信号B以调整CV0，限幅通道4对CV0进行限幅处理，得到等效相对热值信号CV。CV作为燃料量系数进入燃料量控制系统。上述求和通道采用加法器，除法通道采用除法器，缓冲通道采用缓冲器，限幅通道采用限幅器，偏置量信号发生通道采用偏置量发生器。启停机组过程中，煤量信号较小或不用煤时(即CV1、CV2值较小或等于零)，为了防止此时两个小值之比带来的误差，对CV1、CV2进行了限幅处理。使机组启动之前或停机之后等效相对热值信号自动被预设为1.00。在运行过程中上述各种信号尤其是实际煤量信号及主蒸汽压力调节器输出信号会有某些扰动，为了减少它对等效相对热值信号CV的影响，加入了缓冲环节F(t)对CV0进行信号滤波处理，使CV较为平稳，并根据电厂历史上曾经达到过的最高/最低燃煤热值进行相应的限幅。为了便于在异常情况下机组操作员能对系统进行迅速而直观的干预，在等效相对热值信号中加入了手动偏置信号B。当停止手动干预后，此偏置信号将逐渐向零衰减。通过上述处理所产生的等效相对热值信号CV是一种连续的在线数据，是对锅炉燃煤煤质的自动跟踪。当机组稳定负荷时，此控制系统会自动修正等效相对热值信号，使系统达到静态平衡点。这时压力调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种引入等效相对热值的协调控制系统，其特征在于由锅炉静态设计燃料量信号ＢＭ，燃料前馈调整信号ＢＩＲ和轻油燃料量信号ＬＦ进入求和通道［１］，得到设计燃煤量指令ＣＶ１与由给煤机煤流量测量装置［６］获得的实际燃煤量信号ＣＶ２一起进入除法通道［２］，得到比值ＣＶ０，通过缓冲通道［３］进行滤波平缓处理，设置了偏置量信号发生通道［５］，能产生手动偏置信号Ｂ以调整ＣＶ０，限幅通道［４］对ＣＶ０进行限幅处理，得到等效相对热值信号ＣＶ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱林忠，庞义杰，张忠信，陈超雄，岑可法，袁镇福，池作和，周昊，
申请(专利权)人：深圳市广深沙角B电力有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]