快速自适应燃煤热值变化的超临界机组机炉协调控制方法

摘要

快速自适应燃煤热值变化的超临界机组机炉协调控制方法，先由汽机调节级压力、汽水分离器压力、给煤量、机组负荷等参数，结合超临界火电机组的协调控制对象特性快速实时的计算出燃煤热值；再通过计算的燃煤热值进行燃料、协调等主要控制系统燃煤热值自适应控制；最后通过改进的能量平衡方法计算锅炉负荷指令形成核心控制策略，结合快速的自适应燃煤热值控制，形成一种快速自适应燃煤热值变化的机炉协调控制方法。本发明计算的燃煤热值能在半分钟内响应燃煤热值的变化，两分钟之内自动调整机炉协调控制及子系统至相应的状态；即使在燃煤热值发生大阶跃扰动时，机炉协调控制及子系统在机组稳态、变负荷、变压力等各种工况及锅炉、汽机侧的各种扰动下，机组的协调及子系统控制不需要人工干预，仍然能控制机组负荷、压力等主参数在规定的范围内；机组的主要被控参数精度相对于原常规控制能大幅度提高，同时可提高机组的安全、经济运行水平。

主权项

快速自适应燃煤热值变化的超临界机组机炉协调控制方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：①由汽机调节级压力、汽水分离器压力、给煤量、机组负荷参数综合快速计算出代表燃煤热值变化的参量；通过计算锅炉热量信号与煤量惯性环节、延时后的比值，经滤波后来快速代表燃煤热值参量，如式(1)：R=Filterf(HR/LEADLAG(M)e^‑D)    (1)式(1)中，HR‑热量信号，MW；M‑给煤量，t／h；Filter‑滤波模块；LEADLAG‑惯性环节模块；τ‑滞后时间，s；R‑燃煤热值参量；热量信号用常规的算法如式(2)：HR=TEF+C_b·P_D′    (2)式(2)中，C_b‑锅炉蓄热系数，MW·s／MPa；P_D′‑锅炉汽水分离器压力变化率，MPa／s；TEF‑总能量流量，MW；用K1·P1来代表，P1为汽机调节级压力，K1为比例系数；②通过计算的燃煤热值进行燃料、协调等主要控制系统煤质自适应控制；燃料调节被调量为热量信号，设定值为锅炉负荷指令，采用变参数调节，或变PID输入偏差增益等方式，实现煤质的自动校正，以保持闭环控制回路的特征函数不变，燃料调节的变P、I、D参数可以分别用式(3)、式(4)、式(5)来自动改变：K_P＝k1/f(TEF)/R    (3)T_I=k2·f(TEF)·R     (4)T_D=k3/f(TEF)／R    (5)其中，K_P、T_I、T_D‑分别为并联型PID调节器的比例系数、积分时间、微分时间；k1～k3‑整定的控制参数；f(TEF)‑随负荷变化的机组效率曲线；R‑燃煤热值参量；对于无PID变参数的控制系统，采用在PID外的偏差输入端乘以R0／R或者R0／R／f(TEF)实现燃料的煤质校正，R0为设计煤种下的燃煤热值参量；③通过锅炉负荷指令核心控制策略，形成完善的超临界机组机炉协调控制方法；协调控制方案，锅炉指令NRGD为：NRGD=WT+C1·UNITD′+C2·PTSP′+C3·(PTSP‑PT)′+C4·(PTSP‑PT)  (6)式(6)中，WT=TEF·PTSP／PT，C1、C2、C3、C4为系数，UNITD为机组当前负荷指令，PT为机前压力，PTSP为机前压力设定值，PTSP′为机前压力变化率；式6中：WT项是主量，燃料调节使锅炉热量信号HR与汽机负荷TEF稳态时一致，就保证了机前压力与设定值一致；C1·UNITD′项用于机组变负荷中补偿锅炉负荷对燃料的滞后及燃料调节斜坡变化时的稳态偏差；C2·PTSP′项用于补偿锅炉滑压的蓄热量变化，C3·(PTSP‑PT)′+C4·(PTSP‑PT)项解决了传统DEB协调控制中压力控制较慢且精度较低问题。