火电机组锅炉汽轮机协调系统的先进控制方法

摘要

火电机组锅炉汽轮机协调系统的先进控制方法将先进的动态前馈技术应用于锅炉主控系统的前馈设计中，有效地加快锅炉负荷指令在机组变负荷过程中的调节速度。在机组的变负荷过程中，通过减小调节器的积分作用，抑制锅炉主控系统的振荡倾向。在汽机主控系统中，将机组负荷指令N0进行了惯性LAG延时及对主汽压力进行保护设计。本发明使锅炉和汽轮机能在更加协调的方式下运行，确保火电机组具有更快的负荷升、降速率和更平稳的主汽压力变化，实际应用中机组的负荷升降速率达3.0％Pe/min，主汽压力平稳不超调，压力偏差在允许的范围内。

主权项

1.一种火电机组锅炉汽轮机协调系统的先进控制方法，其特征在于该控制方法包括锅炉主控系统控制方法和汽轮机主控系统控制方法，由锅炉主控系统和汽轮机主控系统共同对发电机组的实发功率N_E和主汽压力P_T进行协调控制，其中，锅炉主控系统主要在兼顾机组实发功率的基础上对主汽压力进行控制，而汽轮机主控系统则主要对实发功率进行控制，同时兼顾到主汽压力的变化，具体方法如下：A.锅炉主控系统的控制方法包括：A1.将锅炉负荷总指令分为前馈负荷指令和反馈负荷指令；A2.采用动态前馈技术，将锅炉前馈负荷指令分为静态前馈BDFF_s和动态前馈BDFF_d，其中，静态前馈BDFF_s为：${\mathrm{BDFF}}_s=f\{N_0+k(\frac{P_0}{P_T}-1)N_0\},$式中，N₀为机组的负荷指令，P₀为主汽压力定值，P_T为主汽压力，k为选定的常数，k∈(0.5，1.5)，f{·}为根据机组负荷与煤量的配比原则来选取的函数；动态前馈BDFF_d由三部分组成：${\mathrm{BDFF}}_d={\mathrm{BDFF}}_{d1}+{\mathrm{BDFF}}_{d2}+{\mathrm{BDFF}}_{d3}=\mathrm{LED}1\left(N_0\right)+\mathrm{LED}2\left(P_0\frac{P_1}{P_T}\right)+\mathrm{LED}3\left(A\right)$式中，A为在启、停磨煤机过程中选定的增量值；代表流入汽轮机的能量信号，P₁为汽轮机调节级压力；LED1，LED2，LED3为三个具有不同参数的实际微分环节，实际微分环节的表达式为其中，k_d为微分增益，T_d为微分时间，s为拉普拉斯算子；A3.锅炉的反馈负荷指令BDFB的调节器入口偏差为(P₀-P_T)，经PID反馈调节器输出，在机组变负荷过程中，采用变积分技术对PID反馈调节器积分时间进行变积分：A31.首先判别机组的加、减负荷过程，判别方法为：若LED4(N₀)≥λ，则机组加负荷；若LED4(N₀)≤-λ，则机组减负荷；LED4为选定的实际微分环节，λ为阈值；A32.其次，根据机组运行过程，切换积分时间，当机组处于升、降负荷过程中时，将锅炉主控调节器的积分时间从T_i1切换到T_i2，保持一段时间或升降负荷结束后，积分时间切回至T_i1；A4.锅炉前馈负荷指令和反馈负荷指令相加，获得锅炉负荷总指令BD：BD＝BDFF_s+BDFF_d+BDFB将锅炉负荷总指令BD传递到燃料控制系统及给煤机控制系统，完成锅炉主控系统的控制过程；B.汽轮机主控系统的控制方法包括：B1.对机组负荷指令N₀进行一阶惯性的延时，在机组加、减负荷过程中，减小主汽压力的变化，让锅炉和汽轮机协调运行；B2.在机组降负荷过程中，当机前压力P_T高于上限P_H时，通过抬高机组的负荷指令N₀来限制汽轮机调门的进一步关小，进而限制主汽压力的进一步升高；B3.采用改变压力偏差权系数方法对压力偏差进行调整，当机组实发功率与目标负荷相差较大时，减小压力偏差的权系数；当机组实发功率与目标负荷相差较小时，即实发功率已接近目标负荷，增加压力偏差的权系数。