基于虛擬燃料量的火力發電機組入爐煤量控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于虛擬燃料量的火力發電機組入爐煤量控制方法，包括步驟有：(1)通過機組負荷指令、鍋爐主蒸汽壓力偏差信號形成燃料量指令信號。(2)通過磨煤機容量風門開度和磨煤機入口一次風壓力信號，獲得由容量風門開度和磨煤機入口一次風壓力表征的虛擬燃料量。(3)利用PID運算器，對燃料量指令與虛擬燃料量的偏差信號進行動態修正，調節容量風門開度，調節進入爐膛的燃料量。本發明利用磨煤機容量風門開度和磨煤機入口一次風壓力經函數運算和乘法運算形成進入爐膛的虛擬燃料量，解決了雙進雙出磨制粉系統火力發電機組的協調系統由于容量風量測量可靠性差，造成機組運行參數波動大，甚至協調系統無法投運的問題，提高了機組運行的穩定性和安全性。
【專利說明】 基于虛擬燃料量的火力發電機組入爐煤量控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于控制工程【技術領域】。涉及一種基于虛擬燃料量的火力發電機組入爐煤量控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著電廠鍋爐機組參數和容量的提高，對熱工自動控制水平也提出了更高要求。火力發電廠制粉系統的任務就是為鍋爐提供一定數量、質量并滿足負荷要求的煤粉。雙進雙出磨煤機制粉系統因煤種適應能力強、鍋爐負荷響應速度快等優點而得到廣泛應用。雙進雙出磨制粉系統中，原煤經給煤機輸送至磨煤機，被磨煤機內的鋼球撞擊研磨成煤粉。細度合格的煤粉被容量風攜帶進入爐膛燃燒。細度不合格的煤粉在磨煤機內繼續研磨。磨煤機筒體內存有一部分煤粉，因此進入爐膛的煤量不能直接由給煤機的給煤量反映，而是通過磨煤機容量風量來間接表征。但受現場容量風測量裝置的安裝、標定質量，以及設備運行環境惡劣、測量孔堵塞、料位測量等影響，存在容量風測量可靠性差，計算入爐煤量與實際入爐煤量偏差大等問題，易造成鍋爐/汽輪機協調控制系統調節品質差，機組主要運行參數波動大，鍋爐燃燒不穩定，影響機組運行的穩定性和安全性。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是，針對現有技術的缺陷，提供一種基于虛擬燃料量的火力發電機組入爐煤量控制方法。在雙進雙出磨制粉系統火力發電機組鍋爐/汽輪機協調控制系統中使用該方法，可解決由于磨煤機容量風量測量可靠性差、計算入爐煤量與實際入爐煤量偏差大造成機組運行參數波動大，甚至協調系統無法投運的問題，可提高協調控制系統調節品質，提高機組運行的穩定性和安全性。
[0004]本發明的技術方案是，一種基于虛擬燃料量的火力發電機組入爐煤量控制方法，包括下述步驟:
[0005]步驟一:通過DCS的模擬量輸入通道，取機組負荷指令信號，通過燃料量指令前饋函數運算，形成燃料量指令前饋信號；取主蒸汽壓力的測量信號，并與主蒸汽壓力設定值進行減法運算，獲得主蒸汽壓力偏差信號，然后對主蒸汽壓力偏差信號進行壓力偏差前饋函數運算，形成壓力偏差前饋信號；對主蒸汽壓力偏差信號進行PID運算，形成燃料量指令動態修正信號；利用常規加法運算，將燃料量指令前饋信號、壓力偏差前饋信號和燃料量指令動態修正信號相加，形成燃料量指令信號；
[0006]步驟二:通過DCS的模擬量輸入通道，取磨煤機容量風門開度，通過風門開度對應虛擬燃料量函數進行運算，獲得容量風門開度所表征的燃料量；同樣通過DCS的模擬量輸入通道取磨煤機入口一次風壓力信號，通過磨煤機入口一次風壓力對應的虛擬燃料量修正系數函數進行運算，獲得燃料量修正系數；利用常規乘法運算，將容量風門開度所表征的燃料量乘以磨煤機入口一次風壓力形成的修正系數，獲得進入鍋爐爐膛的虛擬燃料量；
[0007]步驟三:利用常規減法運算，將燃料量指令與實際進入爐膛的虛擬燃料量相減，獲得燃料量偏差信號；對燃料量偏差信號進行PID運算，形成燃料量偏差修正信號；
[0008]步驟四:利用常規加法運算，將燃料量偏差修正信號，加上運行人員根據機組運行情況設置的偏置信號，作為容量風門開度指令，調整容量風門開度，調節進入爐膛的燃料量。
[0009]本發明的技術核心是:利用磨煤機容量風門開度和磨煤機入口一次風壓力進行函數f(x)運算和乘法運算，形成進入爐膛的虛擬燃料量，克服了由于容量風量測量可靠性差、計算入爐煤量與實際入爐煤量偏差大，造成鍋爐/汽輪機協調控制系統調節品質差，機組運行參數波動大，甚至協調系統無法投運的問題，提高了機組運行的穩定性和安全性。
[0010]本發明的有益效果是:
[0011]I)、解決了由于容量風量測量可靠性差，計算入爐煤量與實際入爐煤量偏差大，造成鍋爐/汽輪機協調控制系統調節品質差，機組運行參數波動大，甚至協調系統無法投運的問題，提高了協調控制系統調節品質，提高了機組運行的穩定性和安全性。
[0012]2)、通過DCS (英文全稱為Distributed Control System的縮寫，中文譯文為分散控制系統)工程軟件計算，不需增加投資。
[0013]3)、適用于各種火力發電機組DCS控制系統，組態方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的虛擬燃料量計算SAMA圖。
【具體實施方式】
[0015](I)、燃料量指令計算。①通過DCS的模擬量輸入通道，取機組負荷指令信號，機組負荷指令經燃料量指令前饋函數運算，獲得機組負荷對燃料量的前饋信號，燃料量指令前饋函數對應關系如表I所示，具體函數形式是根據機組運行數據測定。②取主蒸汽壓力的測量信號，利用常規減法運算，將主蒸汽壓力與其設定值相減，獲得主蒸汽壓力偏差信號；然后，利用主蒸汽壓力偏差信號進行壓力偏差前饋函數運算，形成壓力偏差前饋信號，壓力偏差前饋函數對應關系如表2所示，具體函數形式是根據機組運行數據測定。③對壓力偏差信號進行PID(比例、積分、微分)運算，形成燃料量指令動態修正信號。利用常規加法運算，將上述三項相加，形成燃料量指令信號。
[0016]表I機組負荷指令對燃料的前饋函數
[0017]
負荷指令(MW) [0 [?50 [330 [4OO [5OO [660
燃料指令前饋(t)~O 73 160 194 242 320
[0018]表2壓力偏差對燃料的前饋函數
[0019]
壓力偏差(MPa) Y~2 Pl Ι-0.3~?θ3 [I [2
燃料指令前饋(t)~~20^~8 O O 8 20
[0020](2)、虛擬燃料量計算。通過DCS的模擬量輸入通道，取磨煤機容量風門開度，磨煤機容量風門開度經虛擬燃料量函數運算，獲得其所表征的虛擬燃料量，虛擬燃料量函數對應關系如表3所示，具體函數形式是根據機組運行數據測定。同樣通過DCS的模擬量輸入通道取磨煤機入口一次風壓力信號，通過磨煤機入口一次風壓力對應的虛擬燃料量修正系數函數運算，獲得燃料量修正系數，函數對應關系如表4所示，具體函數形式是根據機組運行數據測定。利用常規乘法運算，將容量風門開度所表征的燃料量乘以磨煤機入口一次風壓力形成的修正系數，獲得進入鍋爐爐膛的虛擬燃料量。
[0021]表3容量風門開度對應的虛擬燃料量
[0022]
風門開度(％ )~[0 [?5 [40 [55 [?00~[?05
虛擬燃料量(t) O 5 30 37.5 45 45
[0023]表4磨煤機入口一次風壓力對應的虛擬燃料量修正系數
[0024]
一次風壓力(kPa) [0[2U?θ[8[Ι? [?2 [?5
燃料量修正系數(％ ) b0.447~0.632~0.775~0.894~T70 1.095~ 1.225
[0025](3)、燃料量偏差修正。利用常規減法運算，將燃料量指令與實際進入爐膛的虛擬燃料量相減，獲得燃料量偏差信號。對燃料量偏差信號進行PID運算，形成燃料量偏差修正信號，PID控制器的參數通過燃料擾動試驗測定。
[0026](4)、燃料量調節。利用常規加法運算，將燃料量偏差修正信號，加上運行人員根據機組運行情況設置的偏置信號，作為容量風門開度指令，調整容量風門開度，調節進入鍋爐爐膛的燃料量。
【權利要求】
1.一種基于虛擬燃料量的火力發電機組入爐煤量控制方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟一:通過DCS的模擬量輸入通道，取機組負荷指令信號，通過燃料量指令前饋函數運算，形成燃料量指令前饋信號；取主蒸汽壓力的測量信號，并與主蒸汽壓力設定值進行減法運算，獲得主蒸汽壓力偏差信號，然后對主蒸汽壓力偏差信號進行壓力偏差前饋函數運算，形成壓力偏差前饋信號；對主蒸汽壓力偏差信號進行PID運算，形成燃料量指令動態修正信號；利用常規加法運算，將燃料量指令前饋信號、壓力偏差前饋信號和燃料量指令動態修正信號相加，形成燃料量指令信號； 步驟二:通過DCS的模擬量輸入通道，取磨煤機容量風門開度，通過風門開度對應虛擬燃料量函數進行運算，獲得容量風門開度所表征的燃料量；同樣通過DCS的模擬量輸入通道取磨煤機入口一次風壓力信號，通過磨煤機入口一次風壓力對應的虛擬燃料量修正系數函數進行運算，獲得燃料量修正系數；利用常規乘法運算，將容量風門開度所表征的燃料量乘以磨煤機入口一次風壓力形成的修正系數，獲得進入鍋爐爐膛的虛擬燃料量； 步驟三:利用常規減法運算，將燃料量指令與實際進入爐膛的虛擬燃料量相減，獲得燃料量偏差信號；對燃料量偏差信號進行PID運算，形成燃料量偏差修正信號； 步驟四:利用常規加法運算，將燃料量偏差修正信號，加上運行人員根據機組運行情況設置的偏置信號，作為容量風門開度指令，調整容量風門開度，調節進入爐膛的燃料量。
【文檔編號】F23N1/02GK104132367SQ201410369765
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】陳厚濤, 張建玲, 王伯春, 尋新 申請人:國家電網公司, 國網湖南省電力公司, 國網湖南省電力公司電力科學研究院