專利名稱：基于預(yù)給煤控制模型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)動(dòng)態(tài)整定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于火力發(fā)電機(jī)組的機(jī)爐協(xié)調(diào)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于預(yù)給煤控制模型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)動(dòng)態(tài)整定方法。應(yīng)用于火電機(jī)組AGC方式運(yùn)行時(shí)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)優(yōu)化，改善機(jī)組主要被控量性能指標(biāo)，使機(jī)組負(fù)荷達(dá)到電網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)要求。
背景技術(shù)：
火電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是機(jī)組控制中的最高級(jí)控制器，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)汽輪機(jī)與鍋爐間的能量平衡控制，保證機(jī)組向電網(wǎng)安全、穩(wěn)定供電，維持電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。協(xié)調(diào)控制被控對(duì)象為多輸入多輸出系統(tǒng)，具有非線性、參數(shù)慢時(shí)變、以及大遲滯與大慣性的特點(diǎn)，從而給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)帶來(lái)許多困難。針對(duì)單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的相關(guān)問(wèn)題國(guó)內(nèi)學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了多年的研究與探討，發(fā)表了多篇技術(shù)文獻(xiàn)，其中突出的代表包括《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》的《汽包爐單元機(jī)組協(xié)調(diào)受控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性剖析》;《中國(guó)電力》的《預(yù)給煤控制邏輯在單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用》；《中國(guó)電力》的《超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)新方法及其工程應(yīng)用》等。文獻(xiàn)中都對(duì)機(jī)組特性的數(shù)學(xué)模型、控制策略進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并提出了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用實(shí)例，但對(duì)特定控制模型在具體工程實(shí)踐中的參數(shù)整定方法沒(méi)有進(jìn)行深入探討。目前對(duì)火電機(jī)組的機(jī)爐協(xié)調(diào)控制研究進(jìn)一步向縱深發(fā)展，主要集中在提高機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)特性，減少鍋爐純滯后時(shí)間，來(lái)提高AGC性能指標(biāo)。主要途徑是優(yōu)化鍋爐前饋指令、主汽壓力指令、利用前饋方法實(shí)現(xiàn)解耦控制。例如中國(guó)專利“直流爐單元機(jī)組直接能質(zhì)平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)”專利號(hào)201110103988提出采用直接能量平衡機(jī)理實(shí)現(xiàn)汽機(jī)功率調(diào)節(jié)回路與鍋爐燃燒調(diào)節(jié)回路間的動(dòng)態(tài)解耦，采用直接質(zhì)量、流量平衡機(jī)理實(shí)現(xiàn)汽機(jī)功率調(diào)節(jié)回路與鍋爐給水調(diào)節(jié)回路間的動(dòng)態(tài)解耦，將通常的直流爐單元機(jī)組3Xn多變量并行控制系統(tǒng)解耦成為一個(gè)具有遞階控制結(jié)構(gòu)的解耦控制回路。中國(guó)專利“火力發(fā)電機(jī)爐直接指令平衡協(xié)調(diào)控制方法”專利號(hào)200810240315提出了根據(jù)機(jī)組負(fù)荷指令、機(jī)組實(shí)發(fā)功率和主蒸汽壓力采用直接指令平衡系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正，然后去控制汽機(jī)調(diào)門開(kāi)度和鍋爐總?cè)剂狭?，直接指令平衡系統(tǒng)包括基于動(dòng)態(tài)超前給煤的鍋爐指令模型、分段線性的汽機(jī)指令模型和實(shí)現(xiàn)滑壓段動(dòng)態(tài)解耦的汽壓設(shè)定值模型。中國(guó)專利“火電廠單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)參數(shù)整定方法”專利號(hào)200910048721. 9，提出了應(yīng)用被控對(duì)象本身內(nèi)在的物理規(guī)律和約束條件對(duì)其動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化求解，通過(guò)計(jì)算整定出被控對(duì)象全部動(dòng)態(tài)參數(shù)。中國(guó)專利“一種超臨界直流爐綜合型協(xié)調(diào)控制方法”專利號(hào)200810240315提出了一種超臨界直流爐綜合型協(xié)調(diào)控制方法，在鍋爐主控指令中增加狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行控制。以上這些文獻(xiàn)及專利的共性在于都是提出了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)主汽壓力、負(fù)荷及主汽溫度的解耦控制，降低鍋爐控制慣性時(shí)間，通過(guò)指令前饋的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，控制方法的核心內(nèi)容都是前饋指令“粗調(diào)”與反饋PID控制“細(xì)調(diào)”相結(jié)合。在具體工程實(shí)踐中，已有控制方案存在數(shù)學(xué)模型建立比較困難，參數(shù)整定過(guò)程繁雜，控制效果嚴(yán)重依賴熱工工程師技術(shù)水平的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了基于預(yù)給煤技術(shù)的協(xié)調(diào)控制模型，并針對(duì)該模型提供一種基于預(yù)給煤控制模型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)動(dòng)態(tài)整定方法，其目的是充分發(fā)揮當(dāng)前DCS系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)全面、精度高、時(shí)間跨度大等特點(diǎn)，利用軟件分析機(jī)組運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)變負(fù)荷試驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)軟件輔助求取控制算法參數(shù)，做到事半功倍，調(diào)試過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)化，調(diào)試周期顯著縮短。本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的?；陬A(yù)給煤控制模型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)動(dòng)態(tài)整定方法，包括以下步驟第一步對(duì)原協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的邏輯組態(tài)鍋爐主控回路中增加預(yù)給煤控制回路接Π ；第二步進(jìn)行預(yù)給煤控制回路邏輯組態(tài)，并將其輸出引入到預(yù)給煤控制回路接口中作為鍋爐控制的前饋信號(hào)；第三步增加主汽壓力內(nèi)?？刂破鳎⑵漭敵鲆氲藉仩t主控回路中作為壓力回路輸入信號(hào)；第四步從機(jī)組DCS歷史站中導(dǎo)出歷史數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)軟件輔助整定預(yù)給煤控制模型參數(shù)；第五步控制系統(tǒng)投入實(shí)際運(yùn)行，根據(jù)運(yùn)行曲線，檢驗(yàn)控制效果。所述的預(yù)給煤控制模型充分考慮到鍋爐的動(dòng)態(tài)平衡，鍋爐輸入變化率指令(BIR)是以負(fù)荷指令信號(hào)為基礎(chǔ)，根據(jù)相應(yīng)子控制回路單獨(dú)產(chǎn)生，并作為前饋信號(hào)個(gè)別加到給水、燃料、風(fēng)量、減溫噴水等的指令信號(hào)上；各BIR信號(hào)可根據(jù)機(jī)組負(fù)荷上升和下降單獨(dú)調(diào)節(jié)信號(hào)的強(qiáng)弱。所述的鍋爐主控回路中加入了預(yù)給煤運(yùn)算的邏輯，當(dāng)升降負(fù)荷的邏輯信號(hào)置位時(shí)，給出一個(gè)額外的加減煤量的指令，經(jīng)若干時(shí)間該信號(hào)消失，該信號(hào)的作用為給煤的正向沖量；所述的預(yù)給煤的運(yùn)算邏輯中還設(shè)有復(fù)位沖量，是由負(fù)荷指令與機(jī)組負(fù)荷的差值信號(hào)經(jīng)一個(gè)函數(shù)發(fā)生器而形成，該函數(shù)參數(shù)整定為非線性比例調(diào)節(jié)器。所述的預(yù)給煤控制模型通過(guò)分析機(jī)組運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，求取參數(shù)的步驟如下(I)計(jì)算負(fù)荷燃料比的數(shù)據(jù)期望值，得出不同負(fù)荷值下的燃料量平均值；(2)根據(jù)變負(fù)荷開(kāi)始階段主汽壓力響應(yīng)時(shí)間平均值確定變負(fù)荷開(kāi)始時(shí)的正向沖量幅度值；(3)根據(jù)變負(fù)荷開(kāi)始階段主汽壓力響應(yīng)時(shí)間平均值確定變負(fù)荷開(kāi)始時(shí)的正向沖量持續(xù)時(shí)間；(4)根據(jù)變負(fù)荷臨近結(jié)束階段主汽壓力響應(yīng)時(shí)間平均值確定變負(fù)荷結(jié)束時(shí)的復(fù)位沖量幅度值；(5)根據(jù)變負(fù)荷臨近結(jié)束階段主汽壓力響應(yīng)時(shí)間平均值確定變負(fù)荷結(jié)束時(shí)的復(fù)位沖量持續(xù)時(shí)間；(6)根據(jù)變負(fù)荷結(jié)束后主汽壓力偏差與負(fù)荷偏差的比值平均值整定變負(fù)荷結(jié)束階段主汽壓力與負(fù)荷偏差關(guān)系模型參數(shù)；(7)查詢機(jī)組主汽壓力運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，找出主汽壓力偏差最大值及持續(xù)時(shí)間，對(duì)主汽壓力偏差進(jìn)行限制，設(shè)定主汽壓力內(nèi)模控制器的比例及幅值限制參數(shù)；(8)將運(yùn)行機(jī)組投入?yún)f(xié)調(diào)控制，進(jìn)行變負(fù)荷試驗(yàn)，檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果是否符合控制要求，如果控制效果欠佳，重復(fù)上述步驟，知道求取參數(shù)滿足控制要求為止。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果是提出了基于預(yù)給煤模型與主汽壓力內(nèi)?？刂葡嘟Y(jié)合的控制算法；提取機(jī)組DCS歷史站中的機(jī)組歷史運(yùn)行參數(shù)，利用計(jì)算機(jī)軟件輔助求取控制算法參數(shù)，簡(jiǎn)化調(diào)試過(guò)程，縮短動(dòng)態(tài)參數(shù)求取時(shí)間。針對(duì)所提出的特定控制模型，設(shè)計(jì)了專用調(diào)試方法。本發(fā)明充分發(fā)揮當(dāng)前DCS系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)全面、精度高、時(shí)間跨度大等特點(diǎn)，利用軟件分析機(jī)組運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)變負(fù)荷試驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)軟件輔助求取控制算法參數(shù)，起到事半功倍的作用。


圖I是本發(fā)明算法框圖；圖2是本發(fā)明的工作流程框圖。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種基于預(yù)給煤控制模型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)動(dòng)態(tài)整定方法，包括以下步驟第一步對(duì)原協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的邏輯組態(tài)鍋爐主控回路中增加預(yù)給煤控制回路接Π ；第二步進(jìn)行預(yù)給煤控制回路邏輯組態(tài)，并將其輸出引入到預(yù)給煤控制回路接口中作為鍋爐控制的前饋信號(hào)；第三步增加主汽壓力內(nèi)模控制器，并將其輸出引入到鍋爐主控回路中作為壓力回路輸入信號(hào)；第四步從機(jī)組DCS歷史站中導(dǎo)出歷史數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)軟件輔助整定預(yù)給煤控制模型參數(shù)；第五步控制系統(tǒng)投入實(shí)際運(yùn)行，根據(jù)運(yùn)行曲線，檢驗(yàn)控制效果。圖2所示，圖2是本發(fā)明的工作流程框圖。預(yù)給煤控制模型充分考慮到鍋爐的動(dòng)態(tài)平衡，鍋爐輸入變化率指令(BIR)是以負(fù)荷指令信號(hào)為基礎(chǔ)，根據(jù)相應(yīng)子控制回路單獨(dú)產(chǎn)生，并作為前饋信號(hào)個(gè)別加到給水、燃料、風(fēng)量、減溫噴水等的指令信號(hào)上。各BIR信號(hào)可根據(jù)機(jī)組負(fù)荷上升和下降單獨(dú)調(diào)節(jié)信號(hào)的強(qiáng)弱。為最大限度地降低鍋爐遲滯和慣性對(duì)升降負(fù)荷的影響，在鍋爐主控回路中加入了預(yù)給煤運(yùn)算的邏輯，當(dāng)升降負(fù)荷的邏輯信號(hào)置位時(shí)，給出一個(gè)額外的加減煤量的指令，經(jīng)若干時(shí)間該信號(hào)消失，該信號(hào)的作用為給煤的正向沖量。當(dāng)升降負(fù)荷的邏輯信號(hào)復(fù)位時(shí)，此時(shí)要求升降負(fù)荷的過(guò)程已結(jié)束，但由于鍋爐遲滯的作用，此時(shí)此刻進(jìn)入鍋爐的煤量將在隨后的過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)量的影響，因此在預(yù)給煤的運(yùn)算邏輯中還設(shè)計(jì)了一個(gè)復(fù)位沖量，用以防止鍋爐汽壓的“過(guò)調(diào)”。由實(shí)際負(fù)荷指令與機(jī)組負(fù)荷的差值信號(hào)經(jīng)一個(gè)函數(shù)發(fā)生器而形成，該函數(shù)參數(shù)整定是一非線性比例調(diào)節(jié)器，在負(fù)荷指令與機(jī)組負(fù)荷的差值信號(hào)較大時(shí)，說(shuō)明鍋爐跟不上汽機(jī)的變化，因此輸出指令信號(hào)給鍋爐主控器，令其再額外地增加或減少一部分煤量，起“加速器”的作用。預(yù)給煤控制模型涉及到10個(gè)函數(shù)發(fā)生器，包括50多個(gè)參數(shù)需要整定，采用傳統(tǒng)試湊法則需要大量的調(diào)試時(shí)間，經(jīng)歷繁雜的調(diào)試過(guò)程。通過(guò)分析機(jī)組運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，求取參數(shù)的步驟如下(I)計(jì)算負(fù)荷燃料比的數(shù)據(jù)期望值，得出不同負(fù)荷值下的燃料量平均值；(2)根據(jù)變負(fù)荷開(kāi)始階段主汽壓力響應(yīng)時(shí)間平均值確定變負(fù)荷開(kāi)始時(shí)的正向沖量幅度值；(3)根據(jù)變負(fù)荷開(kāi)始階段主汽壓力響應(yīng)時(shí)間平均值確定變負(fù)荷開(kāi)始時(shí)的正向燃料沖量持續(xù)時(shí)間；(4)根據(jù)變負(fù)荷臨近結(jié)束階段主汽壓力響應(yīng)時(shí)間平均值確定變負(fù)荷結(jié)束時(shí)的復(fù)位燃料沖量幅度值；(5)根據(jù)變負(fù)荷臨近結(jié)束階段主汽壓力響應(yīng)時(shí)間平均值確定變負(fù)荷結(jié)束時(shí)的復(fù)位燃料沖量持續(xù)時(shí)間；(6)根據(jù)變負(fù)荷結(jié)束后主汽壓力偏差與負(fù)荷偏差的比值平均值整定變負(fù)荷結(jié)束階段主汽壓力與負(fù)荷偏差關(guān)系模型參數(shù)；(7)查詢機(jī)組主汽壓力運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，找出主汽壓力偏差最大值及持續(xù)時(shí)間，對(duì)主汽壓力偏差進(jìn)行限制，設(shè)定主汽壓力內(nèi)?？刂破鞯谋壤胺迪拗茀?shù)；(8)將運(yùn)行機(jī)組投入?yún)f(xié)調(diào)控制，進(jìn)行變負(fù)荷試驗(yàn)，檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果是否符合控制要求，如果控制效果欠佳，重復(fù)上述步驟，知道求取參數(shù)滿足控制要求為止。本發(fā)明算法框圖，即單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制的預(yù)給煤控制邏輯如圖I所示。圖I中，“目標(biāo)負(fù)荷”、“主汽壓力定值”為人工設(shè)定的模擬量數(shù)值，“SELRATE”為開(kāi)始變負(fù)荷信號(hào)，由AGC或運(yùn)行員觸發(fā)，“機(jī)組負(fù)荷”為機(jī)組負(fù)荷實(shí)際測(cè)量值。控制算法中有關(guān)函數(shù)Wf1(X) f10(x)需要根據(jù)實(shí)際機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn)，不同工況下對(duì)應(yīng)的算法參數(shù)并不相同。如圖I所示，目標(biāo)負(fù)荷指令與實(shí)際負(fù)荷指令的差，計(jì)算出變負(fù)荷目標(biāo)梯度值，當(dāng)“SELRATE”為“I”時(shí)，邏輯中自動(dòng)記憶該變量值，預(yù)先加入或減掉若干煤量的計(jì)算值。下面以升負(fù)荷為例，描述算法正向沖量的計(jì)算過(guò)程，根據(jù)計(jì)算出變負(fù)荷目標(biāo)梯度值，由fltl(x)決定預(yù)給煤信號(hào)的作用幅度R1,即預(yù)先增加燃料量幅度值；由函數(shù)f5(x)決定脈沖長(zhǎng)度S1即預(yù)先增加燃料量持續(xù)時(shí)間。這兩個(gè)函數(shù)的參數(shù)值可以根據(jù)機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中變負(fù)荷部分的工況，判斷鍋爐的純延遲時(shí)間，延遲時(shí)間越大，加減煤幅度越大，可以將鍋爐快速?gòu)撵o態(tài)工況進(jìn)入動(dòng)態(tài)工況。參數(shù)具體效果通過(guò)實(shí)際變負(fù)荷試驗(yàn)檢驗(yàn)，如果R1過(guò)大而S1過(guò)小，則會(huì)使預(yù)給煤信號(hào)消失后容易主汽壓力出現(xiàn)過(guò)調(diào)現(xiàn)象；反之，如果R1過(guò)小而S1過(guò)大，則會(huì)使預(yù)給煤作用不明顯，從而不能有效起到克服鍋爐遲滯的作用。是當(dāng)升(降)負(fù)荷信號(hào)將要結(jié)束時(shí)，控制算法自動(dòng)預(yù)先減掉或加入一定若干煤量(復(fù)位沖量)的計(jì)算值。下面以升負(fù)荷為例，描述算法復(fù)位沖量的計(jì)算過(guò)程，復(fù)位沖量的計(jì)算比較復(fù)雜，涉及到復(fù)位沖量的動(dòng)作時(shí)間、脈沖寬度及脈沖幅度三個(gè)方面。f9(x)根據(jù)機(jī)前壓力控制偏差折算出相應(yīng)的負(fù)荷偏差信號(hào)，并疊加到負(fù)荷控制偏差上，計(jì)算值作為函數(shù)的f6(x)輸入值，f6(x)計(jì)算出燃料量復(fù)位沖量信號(hào)幅度R2 (降負(fù)荷過(guò)程則由f7(X)決定)。控制算法中的函數(shù)f4(x)負(fù)責(zé)計(jì)算復(fù)位沖量脈沖時(shí)間寬度S2，即燃料量復(fù)位沖量信號(hào)的持續(xù)時(shí)間(降負(fù)荷過(guò)程則由f3(X)決定)。復(fù)位沖量的動(dòng)作時(shí)間由函數(shù)A(X)和;^“)根據(jù)負(fù)荷變化梯度值計(jì)算,T1 (χ)負(fù)責(zé)計(jì)算升負(fù)荷過(guò)程時(shí)的動(dòng)作時(shí)間( (X)負(fù)責(zé)計(jì)算升負(fù)荷過(guò)程時(shí)的動(dòng)作時(shí)間)。^(χ)參數(shù)設(shè)置的原則是根據(jù)變負(fù)荷幅度確定合適的復(fù)位動(dòng)作時(shí)刻，負(fù)荷變化幅度越大，函數(shù)輸出值越大。復(fù)位沖量與正向沖量呈現(xiàn)對(duì)偶特性，目的是減少變負(fù)荷結(jié)束后主汽壓力過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，防止出現(xiàn)主汽壓力超調(diào)過(guò)大，保證控制過(guò)程快速收斂。本發(fā)明的核心思想是預(yù)給煤內(nèi)模控制算法及本算法的調(diào)試方法相結(jié)合，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程簡(jiǎn)單，參數(shù)設(shè)計(jì)模型化，便于工程實(shí)現(xiàn)。預(yù)給煤算法整定參數(shù)的主要約束條件包括機(jī)組子系統(tǒng)送風(fēng)、負(fù)壓、給水對(duì)預(yù)給煤正向沖量、復(fù)位沖量幅度值的承受能力，及其兩個(gè)變量對(duì)磨煤機(jī)、給煤機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和給水泵等輔機(jī)設(shè)備的出力與運(yùn)行方式的影響。預(yù)給煤算法中的“正向沖量”和“復(fù)位沖量”的脈沖寬度時(shí)間應(yīng)對(duì)下一個(gè)變負(fù)荷指令周期的影響，變負(fù)荷過(guò)程結(jié)束后過(guò)渡過(guò)程時(shí)間的影響等。預(yù)給煤算法設(shè)計(jì)中需要整定的參數(shù)預(yù)給煤正向沖量動(dòng)作時(shí)刻；預(yù)給煤正向沖量幅度值；預(yù)給煤正向沖量脈沖寬度時(shí)間；預(yù)給煤復(fù)位沖量動(dòng)作時(shí)刻；預(yù)給煤復(fù)位沖量幅度值；預(yù)給煤復(fù)位沖量脈沖寬度時(shí)間。下面以300MW汽包爐為例，介紹算法參數(shù)整定結(jié)果，如表I所示。機(jī)組概況燃煤凝汽式機(jī)組，機(jī)組主機(jī)設(shè)備鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)為哈爾濱三大主機(jī)廠生產(chǎn)。鍋爐為亞臨界，自然循環(huán)，中間再熱汽包爐，制粉系統(tǒng)采用5臺(tái)正壓直吹式中速磨系統(tǒng)，一次風(fēng)送粉；燃燒為單爐膛四角切圓燃燒，燃燒器布置有五層煤粉，兩層油。點(diǎn)火方式采用蒸汽霧化二級(jí)點(diǎn)火(點(diǎn)火器點(diǎn)輕柴油，輕柴油點(diǎn)燃煤粉)，汽機(jī)為單軸，雙缸雙排汽，中間再熱凝汽式。發(fā)電機(jī)為水氫氫冷卻方式。主蒸汽和主給水系統(tǒng)為單元制熱力系統(tǒng)。設(shè)有2 X 50%B - MCR容量的汽動(dòng)給水泵和I X 50%B 一 MCR容量電動(dòng)調(diào)速給水泵作為啟動(dòng)備用泵，旁路系統(tǒng)設(shè)有35%B - MCR容量的高，低壓串級(jí)旁路?；?zé)岢槠到y(tǒng)由3臺(tái)高加，I臺(tái)除氧器，4臺(tái)低加組成?？刂葡到y(tǒng)采用OVATION分散型控制系統(tǒng)。表I中與(χ)、f2 (χ)對(duì)應(yīng)的χ為L(zhǎng)DCl (MW)，即負(fù)荷變化梯度值；f\ (x)、f2 (χ)為執(zhí)行“復(fù)位沖量”動(dòng)作的高/低限域值，當(dāng)變負(fù)荷過(guò)程接近尾聲時(shí)，控制算法的復(fù)位沖量開(kāi)始動(dòng)作；與f3(x)、f4(x)、f5(x)對(duì)應(yīng)的X為L(zhǎng)DC2，即負(fù)荷變化梯度的存儲(chǔ)記憶值；f3(x)為降負(fù)荷時(shí)“復(fù)位沖量”信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，f4(x)為升負(fù)荷時(shí)“復(fù)位沖量”信號(hào)的持續(xù)時(shí)間；f5(x)為預(yù)給煤信號(hào)的持續(xù)時(shí)間；與f6(x)、f7(x)對(duì)應(yīng)的χ為L(zhǎng)DC與實(shí)際負(fù)荷的偏差加上機(jī)前壓力偏差的負(fù)荷當(dāng)量修正值，f6(x)為升負(fù)荷時(shí)“復(fù)位沖量”信號(hào)的作用幅度，f7(x)為為降負(fù)荷時(shí)“復(fù)位沖量”信號(hào)的作用幅度；與f9(x)對(duì)應(yīng)的χ為機(jī)前壓力偏差，f9(x)為負(fù)荷當(dāng)量修正值；與4 對(duì)應(yīng)的χ為目標(biāo)負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷的偏差，f1(l (χ)為爐側(cè)控制量的分量之一即“正向沖量”動(dòng)作的大小。控制算法參數(shù)整定方法是建立在對(duì)機(jī)組歷史數(shù)據(jù)分析分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)機(jī)組穩(wěn)態(tài)工況時(shí)的負(fù)荷、燃料量、給水流量、主汽溫度等參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并求出各個(gè)參數(shù)的數(shù)學(xué)期望值，求出燃料負(fù)荷比、燃水比作為f6 (x)、f7 (χ)、f9 (χ)、f10 (χ)的整定依據(jù)；通過(guò)對(duì)機(jī)組變負(fù)荷工況的負(fù)荷、燃料量、給水流量、主汽溫度等參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并求出各個(gè)參數(shù)的數(shù)學(xué)期望值，作為(x)、f2 (x)、f3 (X)、f4 (X)、f5 (X)的整定依據(jù)。表I預(yù)給煤控制算法整定參數(shù)表
權(quán)利要求
1.基于預(yù)給煤控制模型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)動(dòng)態(tài)整定方法，其特征在于包括以下步 驟第一步對(duì)原協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的邏輯組態(tài)鍋爐主控回路中增加預(yù)給煤控制回路接口；第二步進(jìn)行預(yù)給煤控制回路邏輯組態(tài)，并將其輸出引入到預(yù)給煤控制回路接口中作為鍋爐控制的前饋信號(hào)；第三步增加主汽壓力內(nèi)?？刂破?，并將其輸出引入到鍋爐主控回路中作為壓力回路輸入信號(hào)；第四步從機(jī)組DCS歷史站中導(dǎo)出歷史數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)軟件輔助整定預(yù)給煤控制模型參數(shù)；第五步控制系統(tǒng)投入實(shí)際運(yùn)行，根據(jù)運(yùn)行曲線，檢驗(yàn)控制效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于預(yù)給煤控制模型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)動(dòng)態(tài)整定方法，其特征在于所述的預(yù)給煤控制模型充分考慮到鍋爐的動(dòng)態(tài)平衡，鍋爐輸入變化率指令(BIR)是以負(fù)荷指令信號(hào)為基礎(chǔ)，根據(jù)相應(yīng)子控制回路單獨(dú)產(chǎn)生，并作為前饋信號(hào)個(gè)別加到給水、燃料、風(fēng)量、減溫噴水等的指令信號(hào)上；各BIR信號(hào)可根據(jù)機(jī)組負(fù)荷上升和下降單獨(dú)調(diào)節(jié)信號(hào)的強(qiáng)弱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于預(yù)給煤控制模型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)動(dòng)態(tài)整定方法，其特征在于所述鍋爐主控回路中加入了預(yù)給煤運(yùn)算的邏輯，當(dāng)升降負(fù)荷的邏輯信號(hào)置位時(shí)，給出一個(gè)額外的加減煤量的指令，經(jīng)若干時(shí)間該信號(hào)消失，該信號(hào)的作用為給煤的正向沖量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于預(yù)給煤控制模型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)動(dòng)態(tài)整定方法，其特征在于所述預(yù)給煤的運(yùn)算邏輯中還設(shè)有復(fù)位沖量，是由負(fù)荷指令與機(jī)組負(fù)荷的差值信號(hào)經(jīng)一個(gè)函數(shù)發(fā)生器而形成，該函數(shù)參數(shù)整定為非線性比例調(diào)節(jié)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于預(yù)給煤控制模型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)動(dòng)態(tài)整定方法，其特征在于所述的預(yù)給煤控制模型通過(guò)分析機(jī)組運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，求取參數(shù)的步驟如下(O計(jì)算負(fù)荷燃料比的數(shù)據(jù)期望值，得出不同負(fù)荷值下的燃料量平均值；(2)根據(jù)變負(fù)荷開(kāi)始階段主汽壓力響應(yīng)時(shí)間平均值確定變負(fù)荷開(kāi)始時(shí)的正向沖量幅度值；(3)根據(jù)變負(fù)荷開(kāi)始階段主汽壓力響應(yīng)時(shí)間平均值確定變負(fù)荷開(kāi)始時(shí)的正向沖量持續(xù)時(shí)間；(4)根據(jù)變負(fù)荷臨近結(jié)束階段主汽壓力響應(yīng)時(shí)間平均值確定變負(fù)荷結(jié)束時(shí)的復(fù)位沖量幅度值；(5)根據(jù)變負(fù)荷臨近結(jié)束階段主汽壓力響應(yīng)時(shí)間平均值確定變負(fù)荷結(jié)束時(shí)的復(fù)位沖量持續(xù)時(shí)間；(6)根據(jù)變負(fù)荷結(jié)束后主汽壓力偏差與負(fù)荷偏差的比值平均值整定變負(fù)荷結(jié)束階段主汽壓力與負(fù)荷偏差關(guān)系模型參數(shù)；(7)查詢機(jī)組主汽壓力運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，找出主汽壓力偏差最大值及持續(xù)時(shí)間，對(duì)主汽壓力偏差進(jìn)行限制，設(shè)定主汽壓力內(nèi)?？刂破鞯谋壤胺迪拗茀?shù)；(8)將運(yùn)行機(jī)組投入?yún)f(xié)調(diào)控制，進(jìn)行變負(fù)荷試驗(yàn)，檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果是否符合控制要求，如果控制效果欠佳，重復(fù)上述步驟，知道求取參數(shù)滿足控制要求為止。
全文摘要
本發(fā)明屬于火力發(fā)電機(jī)組的機(jī)爐協(xié)調(diào)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于預(yù)給煤控制模型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)動(dòng)態(tài)整定方法。應(yīng)用于火電機(jī)組AGC方式運(yùn)行時(shí)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)優(yōu)化，改善機(jī)組主要被控量性能指標(biāo)，使機(jī)組負(fù)荷達(dá)到電網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)要求。本發(fā)明利用計(jì)算機(jī)軟件輔助求取控制算法參數(shù)，簡(jiǎn)化調(diào)試過(guò)程，縮短動(dòng)態(tài)參數(shù)求取時(shí)間。充分發(fā)揮當(dāng)前DCS系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)全面、精度高、時(shí)間跨度大等特點(diǎn)，利用軟件分析機(jī)組運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)變負(fù)荷試驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)軟件輔助求取控制算法參數(shù)，起到事半功倍的作用。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102914966SQ201210414078
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者郝欣, 王英薈, 宋圣軍, 張?zhí)旆?申請(qǐng)人:遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 東北電力科學(xué)研究院有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司