[发明专利]基于壁温预测的燃煤机组高温过热器超温控制系统及方法

说明书

基于壁温预测的燃煤机组高温过热器超温控制系统及方法，该系统一方面结合实际测量信号进行高温过热器壁温最大值预测，并将其与限幅模块、限速模块结合，实现预测值参与超温控制；另一方面，将高温过热器实测壁温信号也与限幅模块、限速模块结合实现实测值参与控制方案；通过调节锅炉四周燃烬风挡板开度，降低锅炉火焰中心，降低高温过热器超温风险，实现高温过热器壁温超温主动抑制调节；本发明同时获得预测壁温及当前壁温的变化趋势，实现超前壁温超温主动抑制，对提高火电厂的运行可靠性，有效降低爆管风险，延长关键设备寿命，降低维护维修成本都具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及燃煤机组的自动控制领域，具体涉及基于壁温预测的燃煤机组高温过热器超温控制系统及方法。

背景技术

随着火电机组等级的不断提高，提高蒸汽温度、压力等发电参数是超超临界机组效率提升的重要途径，但蒸汽温度上升对蒸汽管道材料、壁温控制提出了更高要求。受限于材料的蠕变强度及持久强度的制约，温度波动必须在安全裕度以内，由于受热面壁温测量偏差造成不能及时进行参数调整,使受热面长时间超温运行势必会增加爆管的风险，另外,目前国内超(超)临界直流锅炉由于对受热面金属温度的监控重视不足,容易产生氧化皮脱落堵塞,也极易发生受热面爆管事故。因此对于受热面壁温的实时测量、壁温的提前预测与控制是降低爆管风险的有效途径。

目前，燃煤机组对于受热面壁温的测量方案主要是以下两种：

1)通过在锅炉过热器、再热器、水冷壁等部位的管壁金属处安装大量的热电偶来实现壁温测量，利用单独的监视系统或者直接接入DCS系统直接监视,提高锅炉长期运行的安全行、稳定性；目前该方法对测点周围的环境要求较高，而炉内环境往往较恶劣，对测量的精度和准确性有一定的影响；同时该方法只能够测得当前时刻温度值，由于测点较多，只有测点发生超温现象时才会发出报警，从而运行人员根据实际经验对锅炉参数进行相应的调整。这样会导致运行人员在壁温超温监盘过程中无法对大量的壁温测点进行实时判断、并且当发生超温报警是在进行控制操作处理，不能及时解决超温问题，对锅炉运行安全带来了不利的影响。

2)通过机理或数理分析方法建立壁温预测模型，从而实现壁温的计算和预测。其中通过水冷壁、过热器等部件的机理建模分析计算壁温，这种方法较为复杂，边界参数较多，电厂实际测点无法给出所有边界参数，且模型不同条件下需要不断修正，因此不符合在线计算的要求，无法实时参与电站壁温闭环控制；基于数理建模分析方法，目前多采用基于人工神经网络的的壁温预测方法，可以实现BP神经网络等静态网络结构对锅炉管壁温度进行预测，但是目前壁温预测仅仅停留研究阶段及展示报警阶段，并未使用预测结果参与火电闭环控制。

综上所述，现有的壁温超温应对措施和预测手段，仅仅停留在显示报警，从而凭借运行人员经验进行参数更改，并未实现闭环控制。另一方面，壁温预测模型需要优化，从而实现壁温精准预测，实现提前闭环操作避免壁温超温。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提出了基于壁温预测的燃煤机组高温过热器超温控制系统及方法，对提高火电厂的运行可靠性，主动抑制高温过热器超温问题，有效降低爆管风险，延长关键设备寿命，降低维护维修成本都具有重要的意义。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：