[发明专利]煤质自适应的火电机组协调与自动发电控制方法

摘要

煤质自适应的火电机组协调与自动发电控制方法，步骤为：(一)由汽机一级压力、汽包压力、给煤量、机组负荷等参数综合计算出煤质；(二)通过计算的煤质进行燃料、协调及风量等主要控制系统煤质自适应控制；(三)通过锅炉负荷指令、主汽压力设定、煤质自校正负荷上限等核心控制策略，形成煤质自适应的火电机组协调与自动发电控制；(四)通过完善的机组安全闭锁条件达到机组的自动安全运行。本发明显著优点是，在火电机组煤质波动情况下，机组的自动发电与协调控制不需要人工干预，仍能满足调度要求。机组的主要被控参数精度相对于原常规控制能进一步提高，同时可提高机组自动发电控制指标与机组的安全、经济性。

主权项

煤质自适应的火电机组协调与自动发电控制方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(一)由汽机一级压力、汽包压力、给煤量、机组负荷等参数综合计算出煤质；通过计算锅炉热量信号与煤量之比的滤波值来代表煤质：R＝Filter(HR/M)                                                (1)HR-Heat Release热量信号(MW)；M-给煤量，t/h；Filter-滤波模块；R-煤质系数；热量信号用下式来计算：HR＝TEF+Cb·PD′                                    (2)Cb-锅炉蓄热系数(MW.s/MPa)；PD′-汽包压力(或锅炉汽水分离器压力)变化率(MPa/s)；TEF-Total Energy Flow总能流(MW)。TEF可用下面的式子来表示：TEF＝K1·P1                            (3)P1为汽机一级压力，K1比例系数。(二)通过计算的煤质进行燃料、协调及风量等主要控制系统煤质自适应控制；燃料与风量调节的煤质自动校正燃料调节采用变参数调节，或变PID输入偏差增益等方式；燃料调节P、I、D参数可以用下式来自动改变：KP＝f1(HR)·f2(R)                                    (4)T1＝f3(HR)·f4(R)                                    (5)TD＝f5(HR)·f6(R)                                    (6)其中，KP、TI、TD-分别为PID调节器的比例系数、积分时间、微分时间；f1～f6-多段折线函数；HR-锅炉负荷；R-煤质；对于无PID变参数的控制系统，可采用在PID外的偏差输入端乘以可变系数实现燃料的煤质校正；总风量设定值对煤质的修正：主要调节总风量满足风/煤比，保证燃烧经济性，煤质变了风量也需随之变化：FTAFSP＝f9[MAX(R·DM，R·DELAY(M)]                            (7)其中FTAFSP-总风量自动设定值；f9-多段折线函数；M-锅炉总给煤量；DM-锅炉煤量指令；MAX-大选处理；DELAY(M)-煤量的延时处理(三)通过锅炉负荷指令、主汽压力设定、煤质自校正负荷上限等核心控制策略，形成煤质自适应的火电机组协调与AGC控制；协调控制方案。采用图2所示控制，锅炉指令NRGD为：NRGD＝WT+C1·UNITD′+C2·PTSP′+C3·(PTSP-PT)′            (8)其中WT＝TEF.PTSP/PT，C1、C2为系数，UNITD为机组负荷当前指令，PT为机前压力，PTSP为机前压力设定值，PTSP′为PTSP变化率。式5中：WT项是主量，燃料调节使锅炉负荷HR与汽机负荷TEF稳态时一致，就保证了机前压力与设定值一致；C1.UNITD′项用于机组变负荷中补偿锅炉负荷对燃料的滞后及燃料调节斜坡变化时的稳态偏差；C2.PTSP′项用于补偿锅炉滑压的蓄热量变化，C3.(PTSP-PT)′项解决了传统DEB协调控制中压力控制较慢且精度较低问题；框中A、B、C、D功能为：A-ADS指令为一个两速率限制模块，实现小指令偏差时算出的锅炉指令变化小，减小稳态时因AGC指令波动引起锅炉侧调节波动幅度；B-为主汽压力设定值的高阶惯性环节处理，错开锅炉指令中动态补偿C1.UNITD′项与C2.PTSP′项正向同时叠加，使动态变负荷过程风/煤变化率减小，变化更平稳；C-在主汽压力设定值形成的输入信号为不含一次调频的功率指令UNITD，在一次调频响应的同时，减小了机组滑压方式运行时因一次调频指令形成的主汽压力设定值变化对锅炉侧控制产生较大扰动；D-CCS的机组功率调节回路为单回路调节，使功率调节更快、更稳定和高精度；(四)通过完善的机组安全闭锁条件达到机组的自动安全运行，闭锁条件包括：锅炉负荷指令自动上限、下限，机组指令在负荷上、下限两端附近的机组滑压速率限制，煤粉炉机组的给煤机指令自动上、下限，燃料调节输出的自动上、下限，风量/氧量调节的风量自动下限设定值，送风机控制输出的自动上限设定值；自动调节的安全闭锁条件为保证锅炉运行在稳燃负荷以上，并减小工况的剧烈波动，协调及子控制系统需要作一些调节上的闭锁条件，其主要内容如下：(A)协调控制负荷指令的自动上、下限。因煤质差且变化大，有必要做动态的负荷指令自动上限。由最大给煤量、实时的煤质和不同负荷段机组效率值来计算动态的机组负荷指令上限LDCSPMAX：LDCSPMAX＝f(LOAD)·MMAX·R-a                        (9)其中：f(LOAD)-机组负荷效率折线函数；MMAX-最大给煤量；R-煤质；a-机组负荷上限余量；机组负荷下限是根据锅炉最低稳燃负荷设置，为充分发挥机组的一次调频功能，此下限留出最大一次调频量值；(B)燃料调节输出的自动上、下限。上限按总的最大给煤量设置，综合磨、给煤、风、除尘、除灰等系统的最大出力限制确定；下限按好煤的最低稳燃负荷折算煤量设置，但差煤按这个下限值将使锅炉负荷低于最低稳燃负荷，则通过锅炉负荷指令下限值限制；(C)煤粉炉机组的给煤机指令自动上、下限。上限设置防止磨煤机过电流；下限按每层的最小稳燃给煤量设，并使燃料自动调节输出指令与总煤量一一对应；(D)锅炉负荷指令自动上限、下限；上限按锅炉最大负荷设置；下限按最低锅炉稳燃负荷设；(E)在机组为AGC或协调升降负荷过程中，机组负荷指令在负荷上、下限的两端附近，通过使机组的滑压压力变化设定值速率逐步减至低值，来减小锅炉负荷指令与机组实际负荷指令的差值，使机组的AGC能按设定速率继续升降，不因锅炉负荷指令达限值、主汽压力偏差大发生闭锁；机组负荷指令在负荷上、下限的中间段则可放开机组的滑压压力变化设定值速率，使机组尽可能按滑压的负荷-主汽压力设定值折线走，提高机组的经济性与稳定性；(F)风量/氧量调节的风量自动下限设定值是保证风量调节不低于锅炉最小保护总风量；(G)送风机控制输出的自动上限设定值是保证单台引风机跳闸后联停单台送风机时，保证送风机开至上限时全开的单台引风机的仍能调节炉膛压力在正常值。