[发明专利]用于热电厂中的控制和故障分析的优化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及热电厂中的控制和故障分析，以及更具体来说，涉及将电厂数据规范用于对电厂在其正常操作期间的有效控制和故障分析。

背景技术

电力通过将一种形式的能量转换为电能来生成。在热电厂中，热能转换为电能。典型热电厂涉及由一个或多个熔炉和水循环系统所组成的锅炉单元，其被供应水以获得蒸汽和用于热能的燃料氧。由锅炉所产生的蒸汽经过一个或多个过热器，并且然后经过节流阀传递到涡轮机。在经过高压涡轮机之后，蒸汽损失其热能和压能，这通过使其经过过热器又重新获得。蒸汽然后经过中压和低压涡轮机，以确保全面利用。最后，蒸汽经过冷凝、再热并且经过给水泵循环回到锅炉。同步到电力网的发电机轴连到涡轮机，并且因而生成电力。

电厂由分布式控制系统(DCS)来控制，并且工作在各种模式。热电厂控制模式是手动模式、锅炉跟随模式、涡轮机跟随模式和协调模式。而协调模式和涡轮机跟随模式是在正常电厂操作期间使用的模式。本发明涉及这些模式期间的电厂控制优化和故障检测。

涡轮机供应商基于其对不同电力生成规范(以兆瓦(MW)来表示)的设计来提供数据表，并且这些数据表规范用作电厂启动操作的输入。这些数据表规范一般由DCS连续地用来提供例如节流压力、节流温度、再热温度和汽包水位等的关键过程值的设置点。这类数据表规范用作计量电厂的性能的基准。因此，存在数据表规范与DCS相集成以便获得对电厂的更好控制以及跟踪性能的可能性。

此外，在MW生成和需求的差是显著的情形中，达到需求所花费的时间也许相当长。控制过程还需要提供针对电厂自行调整以满足需求所花费的时间的优化。

示出需求变化期间的控制过程及其具体对降级电厂(比如说降级熔炉)的影响的情形，以指出控制和故障分析中的改进/优化要求。

示例1—从350到700 MW的需求的增加

增加节流压力和温度设置点，并且起动过热器和再热器阀，以增加压力和温度。这引起锅炉中的蒸汽压力的突然降低和后续收缩效应。降级熔炉开始通过增加燃料和给水输入来逐渐采取动作，以满足需求。协调模式处理基于锅炉响应来延迟涡轮机动作。因此，斜升时间会相当长，并且熔炉的降级未被察觉，这表示较小电厂效率。

示例2—从750到350 MW的需求的降低

降低节流压力和温度设置点，并且起动过热器和再热器阀，以降低压力和温度。这引起锅炉中的蒸汽压力的突然增加和后续溶胀效应。降级熔炉开始通过降低燃料和给水输入来逐渐采取动作，以满足需求。协调模式处理基于锅炉响应来延迟涡轮机动作。因此，斜降时间会相当长，并且熔炉的降级未被察觉，这表示较小电厂效率和进一步降级。

需要将电厂设备数据表规范与控制系统相集成和配合使用，以便在正常操作期间进行有效控制，以及还具有一种电厂，其中能够识别任何降级或故障以便供将要影响的控制过程中的适当校正。

发明内容

作为本发明的一个方面，公开一种基于电厂数据规范的使用并且周期地更新电厂数据规范以便有效地控制电厂的方法。电厂数据规范包含过程单元的过程参数(示例设置点信息和过程输出的输入和输出值)的列表，其中包括致动器的信号信息。更新用来检测和分析过程单元中的故障。该方法包括：a)从包含过程参数和过程输出的列表的所提供电厂数据规范来得到至少一个设置点信息；b)通过基于从电厂数据规范的所得到的一个或多个设置点信息以提供控制的设置点来控制一个或多个控制回路，以操作热电厂；c)识别热电厂规范中控制所述一个或多个控制回路中的间隙，并且迭代地操纵至少一个设置点，以满足需求；d)基于用来满足需求的所操纵的至少一个设置点来更新电厂数据规范；以及e)将已更新电厂数据规范用于控制电厂，以满足需求。

作为本发明的一实施例，提供一种集成前馈技术以控制发电厂的方法。该方法包括通过前馈控制向一个或多个致动器信号提供附加偏置的附加步骤，其中附加偏置基于电厂数据规范来估计。

本发明的另一方面是一种控制系统，其利用电厂数据规范来控制发电厂。该控制系统包括数据库，以用于存储具有周期更新的电厂数据规范(原始厂商数据以及对设置点值的周期更新，以满足需求)。设置点校正模块，跟踪用于控制各种控制回路以满足需求的设置点的间隙并且更新电厂数据规范；以及判定模块，将控制各种控制回路中的间隙与预定义阈值进行比较，以识别与各种控制回路关联的过程单元中的故障状况，其中包括确定维护状况。