[发明专利]改进后的直接能量平衡负荷协调控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种改进后的直接能量平衡负荷协调控制方法及系统，包括：将锅炉能量需求指令BD作为PID控制器设定值，将热量信号作为PID控制器被调量，通过两者偏差的比例和积分作用来改变燃料量指令，同时采用新的前馈指令对燃煤量指令进行调整，其中的新的前馈指令包括负荷指令函数、智能超调单元以及汽压偏差与煤量修正函数。与现有技术相比，本发明具有整体上提高了燃煤机组协调变负荷能力，也有利于主蒸汽压力的平稳控制等优点。

技术领域

本发明涉及火力发电机组的自动控制领域，尤其是涉及一种改进后的直接能量平衡负荷协调控制方法及系统。

背景技术

火电机组是一个多输入多输出的强耦合多变量系统，其中锅炉和汽轮机的动态对象特性差异较大，锅炉具有明显的大惯性、非线性和时变性等特点，而汽轮机的响应速度较快，机组负荷协调控制系统(CCS,Coordinated Control System)则要协调控制锅炉煤量、给水量、风量和汽轮机调门开度等输入参数，实现机组负荷、主蒸汽压力等主要输出参数的良好控制品质，满足电网对机组变负荷性能和机组本身安全经济运行的要求。直接能量平衡(DEB，Direct Energy Balance)控制方法最早由美国LN控制公司提出，是建立在直接能量平衡概念基础上的一种机、炉协调控制策略，能克服锅炉侧的非线性和惯性大的影响，实现协调控制的单向解耦。该方法特点是：能计算出汽机对锅炉的能量需求，并控制锅炉的出力与汽机的能量要求相匹配；能快速控制机组的发电功率，使之同外界负荷要求相匹配。

但随着电网对机组变负荷性能的要求越来越高，加上锅炉燃用的煤种变化较大、燃煤掺烧等因素，逐渐暴露出目前DEB控制存在的一些不足，主要有：变负荷时煤量变化滞后于汽机调门动作，要在汽机调门动作引起调节级压力和主蒸汽压力改变后才会发生变化，容易导致汽压偏差大；煤量超调采用锅炉指令的微分，当发生汽压闭锁时会复位超调，不利于主汽压恢复；煤量前馈也会构成汽压反馈回路，容易导致回路振荡；没有燃煤热值修正系数，无法根据煤质的变化，进行相应调整；煤量调节PID没有进行变参数控制。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种改进后的直接能量平衡负荷协调控制方法及系统，通过改变前馈指令方式，消除了上述不足，进一步提高了机组协调变负荷响应能力。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种改进后的直接能量平衡负荷协调控制方法，其特征在于，包括：

将锅炉能量需求指令BD作为PID控制器设定值，将热量信号作为PID控制器被调量，通过两者偏差的比例和积分作用来改变燃料量指令，同时采用新的前馈指令对燃煤量指令进行调整，其中的新的前馈指令包括负荷指令函数、智能超调单元以及汽压偏差与煤量修正函数。

所述的负荷指令函数，用于经过设定的速率限制，能够使得负荷指令变化时煤量立即同步变化；

所述的智能超调单元，由变负荷信号触发，区分加减方向，并根据锅炉蓄热变化情况来复位超调；

所述的汽压偏差与煤量修正函数，对煤量进行补充修正，以减少变负荷过程中的汽压偏差。

所述的负荷指令函数、智能超调单元以及汽压偏差与煤量函数通过加法器相加后与设置热值系数相乘后输入到PID控制器中。

所述的热值系数用于对燃煤量指令进行调整。

所述的PID控制器还设有变参数输入单元，用于提高蒸汽压力控制品质。

一种改进后的直接能量平衡负荷协调控制系统，其特征在于，包括PID控制器、锅炉能量需求指令BD输入单元、热量信号输入单元和前馈指令生成模块，所述的PID控制器分别与锅炉能量需求指令BD输入单元、热量信号输入单元和前馈指令生成模块连接。