[发明专利]超超临界机组多次再热汽温控制策略验证系统及方法

权利要求书

1.一种超超临界机组多次再热汽温控制策略验证系统，其特征在于：包括主计算机(1)、I/O通讯软件(7)与主计算机(1)连接的虚拟控制站计算机(3)，所述主计算机(1)内为动态仿真环境模型(2)，虚拟控制站计算机(3)内为多次再热汽温控制逻辑(4)、虚拟控制器VDCS(5)和人机界面(6)；I/O通讯软件(7)实现动态仿真环境模型(2)与虚拟控制站计算机(3)之间的实时数据通讯；所述主计算机(1)从虚拟控制站计算机(3)获得操作人员通过人机界面(6)下发的摆动燃烧器、烟气再循环、烟气挡板和喷水减温控制操作指令，并将计算结果反馈到虚拟控制站计算机(3)，形成闭环控制，所述计算结果包括烟气再循环挡板开度、摆动燃烧器角度、烟气挡板开度和减温喷水流量、n次再热汽温和机组实时运行模拟参数。

2.根据权利要求1所述的一种超超临界机组多次再热汽温控制策略验证系统，其特征在于：主计算机(1)以动态仿真环境模型(2)为核心，动态仿真环境模型(2)是全过程动态模拟的超超临界多次再热机组本体过程模型,实现对参照机组从冷态启动到满负荷工况、以及从满负荷工况到停止状态全过程实时动态模拟。

3.根据权利要求1所述的一种超超临界机组多次再热汽温控制策略验证系统，其特征在于：所述动态仿真环境模型(2)采用大型流体网络算法，在满足质量守恒定律、能量守恒定律、动量守恒定律的前提下，确保基于物理机理的模型的完整性、准确性和实时性；真实地模拟实际机组的各个物理过程，包括机组运行过程中的能量转化过程以及工质在不同温度和压力下的物理特性。

4.权利要求1所述的一种超超临界机组多次再热汽温控制策略验证系统的验证方法，其特征在于：所述多次再热汽温控制逻辑(4)下装到虚拟控制器VDCS(5)中，内容包括：烟气再循环挡板、摆动燃烧器、烟气挡板和喷水减温控制；具体步骤如下：

第1步：操作人员通过人机界面(6)设定超超临界再热机组总负荷；

第2步：多次再热汽温控制逻辑(4)通过I/O通讯软件(7)获取动态仿真环境模型(2)煤粉细度、氧量测量信号；

第3步：多次再热汽温控制逻辑(4)根据煤粉细度、氧量计算修正系数C₁，C₁＝(1-0.02*(R₉₀-18)/18)*(3.35*(O₂-O₂^r))，其中R₉₀为煤粉细度，O₂为炉膛烟气含氧量，O₂^r代表机组额定工况烟气含氧量，当机组负荷≤300MW时O₂^r为5.56，机组负荷＝500MW时O₂^r为4.33，机组负荷＝750MW时O₂^r为3.2，机组负荷＝1000MW时O₂^r为2.74；而且对C₁进行上下限值，0.992≤C₁≤1.008；

第4步：多次再热汽温控制逻辑(4)通过I/O通讯软件(7)获取动态仿真环境模型(2)1…n次再热汽压、温度测量信号；

第5步：多次再热汽温控制逻辑(4)根据1...n次再热压力、温度计算修正系数C₂；先计算对应温度和压力的焓值h_n﹦f(P_n,T_n)，C₂﹦k₃((h₁-h₁^r)+(h₂-h₂^r)+┄+(h_n-h_n^r))，对二次再热机组n＝2，其中P为压力，T为温度，h为焓值；系数k₃取值范围500～510；而且对C₂进行上下限值，0.988≤C₂≤1.012；

第6步：多次再热汽温控制逻辑(4)计算再热汽温初始设定值X，X＝C1*C2*f(x),其中f(x)根据机组总负荷确定，即当机组总负荷＜400MW时为480℃，当机组总负荷≥400MW和＜600MW时为545℃时，当机组总负荷≥600MW为623℃；

第7步：多次再热汽温控制逻辑(4)对再热汽温初始设定值X进行高低限值计算，得到再热汽温动态设定值Ts，其中上限值max(x)：当机组总负荷＜400MW时为520℃，当机组总负荷≥400MW为628℃；下限值min(x)：当机组总负荷＜400MW时为460℃，当机组总负荷≥400MW和＜600MW时为525℃时，当机组总负荷≥600MW为603℃，min(x)≤Ts≤max(x)；

第8步：多次再热汽温控制逻辑(4)通过I/O通讯软件(7)获取动态仿真环境模型(2)1…n次再热汽温测量值；

第9步：多次再热汽温控制逻辑(4)通过对n个再热汽温测量值T₁～T_n的平均计算得到再热汽温测量值T；

第10步：多次再热汽温控制逻辑(4)计算再热汽温动态设定值T_s和再热汽温测量值T的偏差；

第11步：多次再热汽温控制逻辑(4)通过PID调节器比例、积分、微分计算，输出烟气再循环开度信号；

第12步：多次再热汽温控制逻辑(4)通过I/O通讯软件(7)获取动态仿真环境模型(2)汽水分离器压力测量信号；

第13步：多次再热汽温控制逻辑(4)设定烟气再循环挡板开度为锅炉主燃料跳闸信号发生时对应的烟气再循环挡板开度定值；

第14步：多次再热汽温控制逻辑(4)设定再循环风机停止时烟气再循环挡板为0％开度；

第15步：多次再热汽温控制逻辑(4)输出烟气再循环挡板开度指令，达到调整烟气再循环量目的；

第16步：多次再热汽温控制逻辑(4)通过PID调节器比例、积分、微分计算，计算燃烧器摆角位置；

第17步：多次再热汽温控制逻辑(4)设定燃烧器摆角位置为锅炉主燃料跳闸信号发生时汽水分离器压力对应的定值；

第18步：多次再热汽温控制逻辑(4)输出燃烧器摆角位置指令，从而达到调整炉膛火焰中心位置的目的；

第19步：多次再热汽温控制逻辑4分别计算n次再热汽温测量值T₁～T_n与再热汽温动态设定值T_S的偏差；

第20步：多次再热汽温控制逻辑(4)计算n次再热汽温偏差的平均值；

第21步：多次再热汽温控制逻辑(4)通过PID调节器比例、积分、微分计算烟气挡板开度；

第22步：当锅炉主燃料跳闸信号发生时，多次再热汽温控制逻辑(4)设定烟气挡板开度为50％，即保持在中间位置；

第23步：多次再热汽温控制逻辑(4)通过分配函数计算得到1_～n级低温再热器烟气挡板开度指令；

第24步：由动态仿真环境模型(2)根据烟气再循环挡板开度指令计算再循环烟气量；

第25步：由动态仿真环境模型(2)根据燃烧器摆角位置计算炉膛火焰中心位置；

第26步：由动态仿真环境模型(2)根据1_～n级再热器烟气挡板开度计算通过1_～n级低温再热器烟气量；

第27步：由动态仿真环境模型(2)计算1～n次再热汽温。

5.根据权利要求4所述的验证方法，其特征在于：在多次再热汽温控制逻辑(4)中增加了煤粉细度、烟气含氧量、以及n次再热汽压和汽温因素对多次再热汽温动态设定值的修正，以此全面反映影响再热汽温的各种因素，实现再热汽温的高品质控制；不仅适用超超临界二次再热机组再热汽温控制策略验证和优化，而且适用更多级再热的超超临界机组再热汽温控制策略验证和优化。