[发明专利]一种基于估算模型的锅炉氧量跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种基于估算模型的锅炉氧量跟踪控制方法，该方法采用基于氧量偏差的动态特征，以及锅炉所处工况下的送风量需求，通过估算模型控制器确定送风机执行器的预估快速动作量和动作的最佳时机，解决氧量在外在因素扰动状况下，快速改变送风量使得氧量快速恢复对于工况下的设定值附近，并结合PID闭环控制，抑制氧量偏差恶化情况，显著提高系统的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种基于估算模型的锅炉氧量跟踪控制方法，属于火力发电厂燃煤机组锅炉氧量非线性控制领域。

背景技术

锅炉氧量是大型燃煤机组送风系统控制的重要参数，其设定值的跟踪状况对锅炉效率和NOx排放浓度有直接影响，特别是在变工况条件下，锅炉经常通过快速调整给煤量和风量实现负荷的快速响应，造成氧量偏离设定值过大，并且由于氧量迟延特性，传统PID闭环控制在实际调整过程中出现反向调节作用，造成锅炉燃烧工况不稳，部分机组在机组变负荷或者给煤异常情况下闭锁氧量PID输出，因此造成NOx瞬时浓度飙升或锅炉效率低等现象。

目前大部分氧量优化控制方面的研究中，主要以锅炉效率和NOx指标对氧量设定值进行优化，在氧量自动跟踪的控制上仍采用传统PID闭环控制，未解决由于风机等设备变化、燃料波动和热值波动、动态工况和异常工况下氧量跟踪异常和调节迟滞等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种基于估算模型的锅炉氧量跟踪控制方法，解决氧量在外在因素扰动状况下，快速改变送风量使得氧量快速恢复对于工况下的设定值附近，并结合PID闭环控制，抑制氧量偏差恶化情况，显著提高系统的鲁棒性。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于估算模型的锅炉氧量跟踪控制方法，其特征在于：在外界扰动下氧量产生大偏差时，基于估算模型输出的快速动作量直接作用于送风机风量调节执行器，快速对氧量进行拉回，并结合氧量PID闭环控制输出氧量系数调整风量设定值，通过送风PID调节氧量逼近氧量设定值。

基于氧量偏差的动态特征以及锅炉所处工况下的送风量需求，通过估算模型控制器确定送风机执行器的预估快速动作量和动作的最佳时机，估算模型控制器具体如下：

D1：采集锅炉氧量的实时值与氧量设定值的偏差E和风量设定值A，同时对氧量偏差E进行微分计算得到偏差变化速率DE，氧量偏差E、偏差变化速率DE和风量设定值A作为估算模型控制器的输入变量，其中风量设定值A由总给煤量M通过风煤函数得到；将风机控制执行器的快速动作修正量U和动作延时修正时间T作为估算模型控制器输出量；

D2：D1中估算模型控制器的风机执行器的快速动作修正量U具体为：

根据第一公式组计算得到风机执行器的快速动作修正量U；

所述第一公式组为：

其中，a为可调偏差限值，LAG{[DELAY(U₁,T)],T_G}为一个惯性时间常数可变的惯性环节，其传递函数为其输入信号为函数DELAY(U₁,T)，S为拉普拉斯变换算子，T_G为设置的可调惯性时间常数；

D3：D2中第一公式组中函数DELAY(U₁,T)为一个纯迟延环节，其传递函数为输入信号为风机执行器基准动作量U1，S为拉普拉斯变换算子，T为纯延迟时间；

D4：D3中风机执行器基准动作量U1具体为：

根据第二公式计算得到风机执行器基准动作量U1

所述第二公式为：U₁＝F₁(E,DE)×F₂(A)；