[发明专利]火电机组的汽轮机调门开度控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力领域，特别涉及一种火电机组的汽轮机调门开度控制方法及系统。

背景技术

单元机组协调控制系统(CCS)作为锅炉-汽轮机系统的控制中枢，已经成为现代电站自动化系统中最为核心的组成单元。CCS将火电机组的锅炉控制系统和汽轮机控制系统作为一个整体、互相协调配合地进行控制，使锅炉和汽轮机尽快地共同适应电网频率变化的需要，且共同保持火电机组安全、稳定运行的控制系统。但CCS系统是一个复杂的多变量控制系统，内部存在复杂的关联性，机炉控制回路间的耦合特性使得系统较难取得良好的控制品质。

锅炉是一个相对慢速的响应过程，热惯性较大，而汽轮机则是一个相对快速的响应过程，热惯性较锅炉小得多。当锅炉侧发生一个微小的扰动时，会打破锅炉-汽轮机之间的能量平衡，汽轮机功率调节系统能够迅速调整调门开度以消除火电机组负荷偏差，但锅炉的慢速响应和大惯性特性无法与汽轮机功率调节系统相适应，造成主蒸汽压力以及主蒸汽温度等主要火电机组运行参数周期性波动，锅炉给煤率和汽轮机调门开度也跟随着周期性地波动，CCS系统需要很长的时间才能使火电机组恢复到稳定状态，不利于火电机组的经济运行。

常规CCS系统主要是通过汽轮机调节火电机组负荷，采用比例-积分-微分调节器(PID)，为了能够快速消除火电机组负荷控制偏差，PID参数需要整定得比较强。加强积分的调节作用，有利于消除火电机组负荷控制偏差，但过强的积分调节作用，会加速锅炉蓄热的消耗，增加了锅炉-汽轮机之间的不平衡，使得系统很难达到稳定状态。例如，当锅炉的热负荷与汽轮机热负荷的需求存在差异时，汽轮机侧调门开度会不断地动作，持续地消耗锅炉的蓄热来维持火电机组负荷，其结果是机前压力持续地向一个方向变化，表现出来的特性类似一个积分环节，具有不平衡的特性，而锅炉侧的调节一般以机前压力偏差作为调节的依据，但此时的机前压力控制偏差已经无法体现出初始时的锅炉与汽轮机之间的具体热负荷差异量，必然造成锅炉给煤率的过调，难以消除机前压力控制偏差，引发系统周期性的波动，CCS系统需要很长的时间才能使火电机组恢复到稳定状态。减弱积分的调节作用，降低汽轮机对锅炉蓄热的利用速率，有利于CCS系统的稳定，但却难以消除火电机组负荷控制偏差。加强比例的调节作用，有利于减少火电机组负荷控制偏差，而且汽轮机的比例调节作用对锅炉蓄热的利用是一个与压力偏差值成比例的定量，不存在持续消耗锅炉蓄热的问题，单纯的比例作用对机前压力特性来说，是具有自平衡特性的，因此，加强比例作用，对减少负荷控制偏差和锅炉的稳定性来说，是有利的。但由于受汽轮机负荷控制对象特性的影响，过强的比例调节作用，又会引起火电机组功率振荡，不利于CCS系统的稳定，甚至还会引发电网的低频振荡，危害性更大。

发明内容

基于此，有必要针对CCS系统不稳定且难以消除火电机组负荷偏差导致火电机组不稳定的问题，提供一种有效消除火电机组负荷偏差的同时提高CCS系统稳定运行的火电机组的汽轮机调门开度控制方法及系统。

一种火电机组的汽轮机调门开度控制方法，包括以下步骤：

获取火电机组负荷值、火电机组负荷设定值、机前压力、机前压力设定值以及一次调频指令；

根据所述火电机组负荷值、所述火电机组负荷设定值、所述机前压力、所述机前压力设定值以及所述一次调频指令，计算汽轮机主控调节指令的前馈分量、汽轮机主控调节指令的积分运算分量、汽轮机主控调节指令的比例运算分量以及汽轮机主控调节指令的机前压力偏差运算分量；

根据所述汽轮机主控调节指令的前馈分量、所述汽轮机主控调节指令的积分运算分量、所述汽轮机主控调节指令的比例运算分量以及所述汽轮机主控调节指令的机前压力偏差运算分量，获取汽轮机主控调节指令；

根据所述汽轮机主控调节指令，调节汽轮机调门开度。

本发明还提供一种火电机组的汽轮机调门开度控制系统，包括：

获取模块，用于获取火电机组负荷值、火电机组负荷设定值、机前压力、机前压力设定值以及一次调频指令；

第一计算模块，用于根据所述火电机组负荷值、所述火电机组负荷设定值、所述机前压力、所述机前压力设定值以及所述一次调频指令，计算汽轮机主控调节指令的前馈分量、汽轮机主控调节指令的积分运算分量、汽轮机主控调节指令的比例运算分量以及汽轮机主控调节指令的机前压力偏差运算分量；

第二计算模块，用于根据所述汽轮机主控调节指令的前馈分量、所述汽轮机主控调节指令的积分运算分量、所述汽轮机主控调节指令的比例运算分量以及所述汽轮机主控调节指令的机前压力偏差运算分量，获取汽轮机主控调节指令；