一種爐膛壓力控制方法及爐膛壓力控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種爐膛壓力控制方法包括對爐膛壓力調(diào)節(jié)設置一個回路調(diào)節(jié)模塊，其特征在于，所述控制方法還包括在所述回路調(diào)節(jié)模塊之前設置異常工況辨識回路，所述異常工況辨識回路的控制方式為：當爐膛壓力快速降低時暫時不調(diào)節(jié)，當爐膛壓力恢復且正壓升高時快速調(diào)節(jié)。通過在爐膛壓力控制回路中增加一個異常工況辨識回路，使負壓調(diào)節(jié)回路在掉焦等異常工況下能快速、正確動作，提供調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度，進而提高回路適應性。
【專利說明】一種爐膛壓力控制方法及爐膛壓力控制系統(tǒng)

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力行業(yè)的【技術(shù)領域】，尤其涉及一種爐膛壓力控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前我國主要的電力來源于火力發(fā)電廠，而爐膛作為火力發(fā)電廠的主要設備之一，它的作用是讓燃料能夠在其內(nèi)充分的燃燒。而爐膛壓力控制是火力發(fā)電廠燃燒控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，爐膛壓力的穩(wěn)定與否直接關(guān)系到機組運行的安全性與經(jīng)濟性，所以如何讓燃料能夠充分的燃燒對爐膛的負壓控制非常重要。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的爐膛負壓控制方法通常是采用單回路控制、送風量前饋回路，單回路控制方式中，通過調(diào)整鍋爐引風量，保證爐膛負壓在規(guī)定的范圍內(nèi)(微負壓狀態(tài))；當鍋爐發(fā)生異常工況，如主燃料跳閘(1411 ？1161 11-11), 時，爐膛壓力就會急劇變化，這樣就通過回路反饋，然后通過引風機葉片的快速動作將爐膛壓力快速調(diào)整到正常范圍，從而達到規(guī)定的微負壓狀態(tài)。
[0004]但是發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的設計爐膛壓力取樣點6處測點15個，其中3套取樣分別供3個模擬量，3套取樣供3組共12個開關(guān)量(爐膛壓力高二值保護開關(guān)、爐膛壓力高三值保護開關(guān)、爐膛壓力低二值保護開關(guān)、爐膛壓力低三值保護開關(guān)各3個)；由于現(xiàn)有技術(shù)中鍋爐前墻方向布置有8個全大屏式過熱器，基本占據(jù)了上爐膛的前墻空間，鍋爐結(jié)構(gòu)的特殊性決定只能從左右兩側(cè)爐墻取樣；鍋爐最初出廠設計用于調(diào)節(jié)的模擬量信號3個取樣點全都布置在爐膛右側(cè)，用于保護信號的3個取樣點12個開關(guān)量全都布置在爐膛左側(cè)，分4組3取2后分別作為爐膛壓力高二值、爐膛壓力高三值、爐膛壓力低二值、爐膛壓力低三值保護。這樣的爐膛壓力測點的弊端是，當爐膛單側(cè)掉焦或局部燃燒惡化時，易造成鍋爐動作，這是爐膛壓力頻繁動作的主要原因。
[0005]而且現(xiàn)有的單回路控制方式的對異常情況的處理能力還是不夠理想，比如出現(xiàn)掉焦等異常情況時，加上負壓波動時送風回路的反向調(diào)節(jié)，往往導致負壓調(diào)節(jié)的滯后和大偏差，在特別惡劣的情況下，有可能直接造成爐膛滅火。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中爐膛壓力控制方法存在的上述問題，本發(fā)明提供一種能快速、穩(wěn)定控制爐膛壓力的爐膛壓力控制方法。
[0007]—方面，本發(fā)明提供的一種爐膛壓力控制方法，所述控制方法包括對爐膛壓力調(diào)節(jié)設置一個回路調(diào)節(jié)模塊，其特征在于，所述控制方法還包括在所述回路調(diào)節(jié)模塊之前設置異常工況辨識回路，所述異常工況辨識回路的控制方式為:當爐膛壓力快速降低時暫時不調(diào)節(jié)，當爐膛壓力恢復且正壓升高時快速調(diào)節(jié)；其中，所述異常工況辨識回路通過在所述回路調(diào)節(jié)模塊之前串聯(lián)死區(qū)模塊，所述死區(qū)模塊參數(shù)在第三象限的絕對值大于在第一象限的絕對值。
[0008]優(yōu)選地，所述死區(qū)模塊的參數(shù)為-1000%和十200%。
[0009]優(yōu)選地，所述爐膛包括設置有屏式過熱器的前墻；所述異常工況識別回路包括設置在所述爐膛前墻兩側(cè)的分別設置有兩組取樣點，每組取樣點分別設置有高二值壓力開關(guān)、低二值壓力開關(guān)、高三值壓力開關(guān)、低三值壓力開關(guān)；在所屬爐膛前墻兩側(cè)還分別設置有三組保護開關(guān)。
[0010]優(yōu)選地，所述高二值壓力開關(guān)、低二值壓力開關(guān)動作邏輯為只有當所述爐膛前墻兩側(cè)各有一組相應壓力開關(guān)動作時，保護開關(guān)才開始動作；所述高三值壓力開關(guān)、低三值壓力開關(guān)動作邏輯為當所述爐膛前墻兩側(cè)任意一組相應壓力開關(guān)動作時，保護開關(guān)就開始動作。
[0011]優(yōu)選地，其特征在于，在所述異常工況辨識回路前還串聯(lián)有一階慣性模塊，在所述異常工況辨識回路之后還串聯(lián)有常量模塊和乘法模塊。
[0012]優(yōu)選地，其特征在于，還包括在異常工況下，短時閉鎖送風機調(diào)節(jié)。
[0013]另一方面，本發(fā)明還提供一種爐膛壓力控制系統(tǒng)，包括對爐膛壓力調(diào)節(jié)設置一個回路調(diào)節(jié)模塊，在所述回路調(diào)節(jié)模塊之前設置異常工況辨識回路；所述異常工況識別回路包括設置在所述爐膛前墻兩側(cè)的分別設置有兩組取樣點，每組取樣點分別設置有高二值壓力開關(guān)、低二值壓力開關(guān)、高三值壓力開關(guān)、低三值壓力開關(guān)；在所屬爐膛前墻兩側(cè)還分別設置有三組保護開關(guān)。
[0014]通過在爐膛壓力控制回路中增加一個異常工況辨識回路，使負壓調(diào)節(jié)回路在掉焦等異常工況下能快速、正確動作，提供調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度，進而提高回路適應性。進一步地，在異常工況下，短時閉鎖送風機調(diào)節(jié)，可以避免送風調(diào)節(jié)回路對負壓調(diào)節(jié)回路的干擾，使負壓調(diào)節(jié)回路能快速穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1所示為本發(fā)明實施例涉及的一種負壓調(diào)節(jié)回路的原理圖；
[0016]圖2所示為本發(fā)明實施例涉及的一種爐膛壓力異常工況模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3所示為現(xiàn)有技術(shù)中的一種負壓調(diào)節(jié)回路的輸出模型；
[0018]圖4所示為為本發(fā)明實施例涉及的一種負壓調(diào)節(jié)回路的輸出模型；
[0019]圖5所示為本發(fā)明實施例涉及的一種送風調(diào)節(jié)回路的原理圖。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明，需要說明的是，這些具體的說明只是讓本領域普通技術(shù)人員更加容易、清晰理解本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定性解釋。
[0021]實施例
[0022]本實施例提供一種爐膛壓力控制方法包括對爐膛壓力調(diào)節(jié)設置一個回路調(diào)節(jié)模塊，該模塊為控制器，控制方法還包括在回路調(diào)節(jié)模塊之前設置異常工況辨識回路，異常工況辨識回路的控制方式為:當爐膛壓力快速降低時暫時不調(diào)節(jié)，當爐膛壓力恢復且正壓升高時快速調(diào)節(jié)。使負壓調(diào)節(jié)回路在掉焦等異常工況下能快速、正確動作，提供調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)精度，進而提聞回路適應性。
[0023]如圖1所示，優(yōu)選地，本實施例提供的一種模擬的爐膛壓力控制系統(tǒng)中依次串連有正弦波發(fā)生器(31=6 1^6)1 ；與正弦波發(fā)生器1串聯(lián)的多段函數(shù)模塊(匕仏-邱丁￡^16)2 ；第--階慣性模塊8^0111) 3 ；第一死區(qū)模塊(0651(1 20116)4 ；具有實際微分作用011:11八卯1*0x1111211:6的？ 10控制模塊20，觀測錄波器21 ；該控制回路為簡化的實際控制回路模型。
[0024]優(yōu)選地，第二一階慣性模塊5 —端與第一一階慣性模塊3連接，另一端分別在第一死區(qū)模塊4的輸入連接，第一一階慣性模塊3輸出結(jié)果與第二一階慣性模塊5結(jié)果取差(減法模塊6)之后的信號送入第一一階慣性模塊3。同時第二一階慣性模塊輸出的結(jié)果5還與第一死區(qū)模塊輸出4的結(jié)果相加(加法模塊7)之后作為下一環(huán)節(jié)的輸入信號，與兩個并聯(lián)支路做加法運算(加法模塊14、15〉，兩個并聯(lián)的支路分別設置串聯(lián)有死區(qū)模塊8、11，乘法模塊10、13，與死區(qū)模塊8、11同時作為乘法模塊的是常量模塊9、12。然后再經(jīng)過兩次乘法運算(模塊17、19),這兩次乘法運算的常量模塊16、18的常量設置成不同，分別為0.5，1。經(jīng)過兩次乘法運算之后，才把信號送入至？10控制模塊20。
[0025]優(yōu)選地，第一死區(qū)模塊設置成參數(shù)在第三象限的絕對值大于在第一象限的絕對值；將之前的參數(shù)由±200改為-1000、—200 ；下面會詳細介紹該參數(shù)帶來的效果。
[0026]圖3和圖4都是在1社1處軟件中的仿真曲線。其中，如圖3所示，上面一組曲線為現(xiàn)有技術(shù)中爐膛壓力變化曲線即調(diào)節(jié)器入口偏差曲線，下面二組曲線為現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)節(jié)器？10輸出變化曲線。因調(diào)節(jié)系統(tǒng)是傳統(tǒng)的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當?shù)艚挂馉t膛壓力大幅降低時調(diào)節(jié)系統(tǒng)會正常調(diào)節(jié)降低輸出指令；當爐膛壓力恢復并大幅升高時輸出也快速增大。對于爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說掉焦是個較大的外擾，而爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)是具有自平衡能力的調(diào)節(jié)對象，可以假設若燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)均在掉焦時不調(diào)節(jié)，當擾動不足以觸發(fā)爐膛壓力保護而系統(tǒng)恢復正常后，爐膛壓力應能自行恢復至正常值。調(diào)節(jié)系統(tǒng)在實際工作中是無法辨識掉焦工況的，所以掉焦時隨著爐膛壓力減小，調(diào)節(jié)器輸出指令減?。划攭毫謴偷皆O定值時，輸出實際指令必然較掉焦前偏小，隨后才逐漸變大，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的滯后調(diào)節(jié)作用實際上導致爐膛壓力曲線的波谷更低、波峰更高，這與調(diào)節(jié)的目標是矛盾的。由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)是簡單的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不具備掉焦異常工況下的辨識和自適應能力，只能在鍋爐滅火等極端條件下進行超馳控制或者在其他調(diào)節(jié)系統(tǒng)異常時進行限制，這也就決定了其調(diào)節(jié)特性的局限性。分析陽城電廠所有掉焦工況的曲線報表發(fā)現(xiàn)，只要不出現(xiàn)大范圍掉焦的極端工況，大部分掉焦曲線都為先負后正，且由于焦塊冷卻產(chǎn)生蒸汽及少量可燃氣體，正壓峰值均大于負壓峰值，這也是調(diào)節(jié)系統(tǒng)實際運行過程中導致每次掉焦爐膛壓力都為高二值保護開關(guān)動作跳閘的原因之一。爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)只要保證在掉焦爐膛壓力快速降低時暫時不調(diào)節(jié)，當爐膛壓力恢復且正壓升高時快速調(diào)節(jié)，就能有效地減小爐膛壓力的峰值即達到削峰作用，可有效地避免觸發(fā)保護的幾率，減少非計劃停運，同時又不影響正常的調(diào)節(jié)功能。
[0027]圖4為本實施例涉及的一種負壓調(diào)節(jié)回路的輸出模型；上面一組曲線為本實施例中爐膛壓力變化曲線即調(diào)節(jié)器入口偏差曲線，下面二組曲線為本實施例中爐膛控制系統(tǒng)優(yōu)化后調(diào)節(jié)器輸出變化曲線。
[0028]發(fā)明人在分析掉焦工況的曲線報表發(fā)現(xiàn)，只要不出現(xiàn)大范圍掉焦的極端工況，大部分掉焦曲線都為先負后正，且正壓峰值均大于負壓峰值。爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)只要保證在掉焦爐膛壓力快速降低時暫時不調(diào)節(jié)，當爐膛壓力恢復且正壓升高時快速調(diào)節(jié)，就能有效地減小爐膛壓力的峰值，這樣就可有效地避免觸發(fā)保護的幾率減少非停；這樣可以在不改變原有控制思想和邏輯基本結(jié)構(gòu)的前提下盡量經(jīng)過最小改動達到目標。
[0029]采用優(yōu)化之后的控制方法，可以根據(jù)圖1的原理圖得到測試結(jié)果(圖4種的仿真曲線)為:同樣幅度下的模擬偏差擾動，優(yōu)化后調(diào)節(jié)器性能提升，當爐膛壓力突降時限制了調(diào)節(jié)速度和幅度，當爐膛壓力突升時則能快速調(diào)節(jié)，這將會極大提升調(diào)節(jié)系統(tǒng)在掉焦時的適應性，降低爐膛壓力波動觸發(fā)動作的幾率。模擬試驗表明，當壓力快速降低時調(diào)節(jié)器指令明顯減小緩慢，且指令變化幅值減小約40%。當壓力快速升高時調(diào)節(jié)器指令仍能快速變大且在初始階段明顯提前，指令幅度增大約15%。同時，爐膛壓力在正常范圍小幅波動時調(diào)節(jié)器輸出指令較原來速度和幅度略有增加，考慮到死區(qū)和執(zhí)行器的死區(qū)，對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響基本不大。
[0030]爐膛壓力大幅變化時，由于送風阻力系數(shù)的變化將導致送風量測量值的變化，送風量調(diào)節(jié)回路相對爐膛壓力調(diào)節(jié)回路相應速度較快，這會導致送風調(diào)節(jié)回路在爐膛壓力擾動下動作。爐膛壓力降低時風阻降低送風流量將變大，風量調(diào)節(jié)器輸出指令減小這在一定程度上會增加爐膛壓力的降幅；當爐膛壓力升高時風阻升高送風量變小，風量調(diào)節(jié)器輸出指令增加，這又會在一定程度上會增加爐膛壓力的漲幅，這相當于是對爐膛壓力波動起到了增強作用，同時送風指令前饋也對爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生了不利影響。根據(jù)掉焦工況的曲線報表分析，當出現(xiàn)1000？3左右的爐膛壓力波動時，送風量測量值將隨即出現(xiàn)至少15?20^/8的反向波動值，送風機動葉調(diào)節(jié)幅度可達到2%?3%，由此可見送風量調(diào)節(jié)回路如無法識別掉焦時的風量擾動，將會明顯影響爐膛壓力調(diào)節(jié)性能
[0031]通過對送風量調(diào)節(jié)回路邏輯增加相應的限制條件，使其在爐膛壓力劇烈變化時能閉鎖風量偏差信號的變化，這樣在爐膛壓力波動時送風暫時退出調(diào)節(jié)功能，而當爐膛壓力恢復至正常范圍后仍可根據(jù)實際風量進行調(diào)節(jié)，即避免了異常工況下爐膛壓力對風量測量值的干擾。
[0032]具體實現(xiàn)如圖2所示，優(yōu)選地，送風調(diào)節(jié)回路的輸入信號包括正常情況⑶
下的輸入信號101，和異常輸入信號(比如機組在自動處理功能稱為“冊~ 8八0(/簡稱尺8”，或者主燃料跳閘/班^) 102，正常情況下的輸入信號101和異常輸入信號102并聯(lián)至選擇開關(guān)103，選擇開關(guān)103輸出信號經(jīng)過-1常量(常量模塊104)在乘法模塊105取反。輸入信號還有爐膛壓力測量值模塊⑴即^) 109，經(jīng)過一階慣性模塊110之后，與前面兩種信號經(jīng)過乘法模塊105之后的信號取差值(減法模塊111)，再經(jīng)過常量模塊112和乘法模塊114之后，與常量模塊113取最小值(比較模塊116)。
[0033]如圖5所示，爐膛壓力測量值模塊⑴即⑶109經(jīng)過一階慣性模塊110之后還與選擇開關(guān)103輸出信號通過減法模塊106去取差值，然后通過常量模塊107和乘法模塊108之后，再與常量模塊115取最大值(比較模塊117),然后再與風量偏差信號(八匕(16^(1
取最小值(比較模塊119)；最后比較模塊116輸出的信號與比較模塊119輸出的模塊之間取最大值操作(比較模塊120)之后的信號為送風信號。通過116和117兩個大小選模塊實現(xiàn)了負壓信號異常時，風量限制信號由正常監(jiān)視切換為異常閉鎖。118風量偏差信號在經(jīng)過116和117兩個輸出在正負向閉鎖后實現(xiàn)了異常工況下閉鎖調(diào)節(jié)。
[0034]優(yōu)選地，上述爐膛壓力控制方法還包括在異常工況下，短時閉鎖送風機調(diào)節(jié)。通過在爐膛壓力控制回路中增加一個異常工況辨識回路進一步地，在異常工況下，短時閉鎖送風機調(diào)節(jié)，可以避免送風調(diào)節(jié)回路對負壓調(diào)節(jié)回路的干擾，使負壓調(diào)節(jié)回路能快速穩(wěn)定。
[0035]最后需要說明的是，上述說明僅是本發(fā)明的最佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制。任何熟悉本領域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，都可利用上述揭示的做法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和簡單的替換等，這些都屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種爐膛壓力控制方法，所述控制方法包括對爐膛壓力調(diào)節(jié)設置一個回路調(diào)節(jié)模塊，其特征在于，所述控制方法還包括在所述回路調(diào)節(jié)模塊之前設置異常工況辨識回路，所述異常工況辨識回路的控制方式為:當爐膛壓力快速降低時暫時不調(diào)節(jié)，當爐膛壓力恢復且正壓升高時快速調(diào)節(jié)；其中，所述異常工況辨識回路通過在所述回路調(diào)節(jié)模塊之前串聯(lián)死區(qū)模塊，所述死區(qū)模塊參數(shù)在第三象限的絕對值大于在第一象限的絕對值。
2.如權(quán)利要求1所述的爐膛壓力控制方法，其特征在于，所述死區(qū)模塊的參數(shù)為-1OOOpa 和 +200pa。
3.如權(quán)利要求1所述的爐膛壓力控制方法，其特征在于，所述爐膛包括設置有屏式過熱器的前墻；所述異常工況識別回路包括設置在所述爐膛前墻兩側(cè)的分別設置有兩組取樣點，每組取樣點分別設置有高二值壓力開關(guān)、低二值壓力開關(guān)、高三值壓力開關(guān)、低三值壓力開關(guān)；在所屬爐膛前墻兩側(cè)還分別設置有三組保護開關(guān)。
4.如權(quán)利要求3爐膛壓力控制方法，其特征在于，所述高二值壓力開關(guān)、低二值壓力開關(guān)動作邏輯為只有當所述爐膛前墻兩側(cè)各有一組相應壓力開關(guān)動作時，保護開關(guān)才開始動作；所述高三值壓力開關(guān)、低三值壓力開關(guān)動作邏輯為當所述爐膛前墻兩側(cè)任意一組相應壓力開關(guān)動作時，保護開關(guān)就開始動作。
5.如權(quán)利要求1所述的爐膛壓力控制方法，其特征在于，在所述異常工況辨識回路前還串聯(lián)有一階慣性模塊，在所述異常工況辨識回路之后還串聯(lián)有常量模塊和乘法模塊。
6.如權(quán)利要求1所述的爐膛壓力控制方法，其特征在于，還包括在異常工況下，短時閉鎖送風機調(diào)節(jié)。
7.—種爐膛壓力控制系統(tǒng)，其特特在于，包括對爐膛壓力調(diào)節(jié)設置一個回路調(diào)節(jié)模塊，在所述回路調(diào)節(jié)模塊之前設置異常工況辨識回路；所述異常工況識別回路包括設置在所述爐膛前墻兩側(cè)的分別設置有兩組取樣點，每組取樣點分別設置有高二值壓力開關(guān)、低二值壓力開關(guān)、高三值壓力開關(guān)、低三值壓力開關(guān)；在所屬爐膛前墻兩側(cè)還分別設置有三組保護開關(guān)。
【文檔編號】F22B35/00GK104296120SQ201410527712
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】喬永成, 劉林虎, 常旭東, 王艷陽, 邸若冰, 王文兵, 李軍亮, 孔令鑫, 常浩軍 申請人:陽城國際發(fā)電有限責任公司