[发明专利]顾及磨煤机运行状态的协调控制系统燃料量前馈控制方法

说明书

本发明公开了一种顾及磨煤机运行状态的协调控制系统燃料量前馈控制方法，包括：对所有给煤量投入自动的磨煤机，分别选取各磨煤机电流与磨煤机给煤量比值的代表值、一次风压与各磨煤机给煤量比值的代表值以及各磨煤机给煤量的代表值；分别计算上述代表值各自对应的AGC指令对燃料量前馈环节中实际微分控制作用的惯性时间，选取其中的最大值经过一阶惯性滤波后作为最终的实际微分环节的惯性时间。本发明方法特别适用于煤质复杂、AGC指令频繁波动的火电机组，控制系统能够协调变负荷过程中汽轮机前蒸汽压力控制品质与制粉系统运行安全性之间的矛盾，最大限度地发挥设备的极限性能，保证制粉系统不发生故障的前提下获得最好的控制效果。

技术领域

本发明涉及火力发电机组协调控制系统燃料量控制技术领域，尤其涉及一种顾及磨煤机运行状态的协调控制系统燃料量前馈控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电网要求火电机组实际发电负荷快速跟随电网AGC(自动发电控制)指令变化，因此正常工况下火电机组协调控制系统需投入以炉跟机为基础的协调控制方式，即通过汽轮机调门开度控制发电负荷，通过锅炉燃料量控制汽轮机前蒸汽压力。协调控制系统被控对象的特点是：汽轮机前蒸汽压力和发电负荷响应汽轮机调阀开度变化的过程都非常迅速，而响应锅炉燃料量变化的过程都非常迟缓。因此，采用汽轮机调阀控制其中任何一个参数都相对容易，而采用燃料量控制其中任何一个参数都比较困难。所以，炉跟机控制方式的特点是发电负荷控制品质好、汽轮机前蒸汽压力控制品质差。为了减少变负荷过程中机前压力的波动，尽量提高机前压力的控制品质，机跟炉协调控制方式都设计有AGC指令对燃料量的前馈控制逻辑，构成前馈反馈复合控制系统。

锅炉制粉系统的大惯性、大迟延是造成汽轮机前蒸汽压力和发电负荷响应燃料量变化非常迟缓的主要原因，典型制粉系统的传递函数G_f(s)为：

其中：K₁为机组燃料量对发电负荷的静态增益，MW/(t/h)；T_f为锅炉制粉系统惯性时间，s；τ为锅炉制粉系统迟延时间，s；s为拉式变换的复变量，无单位。

构造协调控制系统中AGC指令对燃料量前馈控制的传递函数，需要设法对消掉制粉系统传递函数中各种产生滞后的环节，尽量加快燃料量动作。由于对消纯迟延环节的方法物理上不可实现，只能对消惯性环节，因此得到AGC指令对燃料量前馈控制的传递函数G_pr(s)的形式为：

其中：T_g为保证传递函数物理可实现的实际微分环节的惯性时间，s。

中速磨制粉系统的惯性时间T_f很大，同时为了保证控制效果，T_g应显著小于T_f。因此燃料量前馈控制呈现出明显的微分调节的特征，会显著放大AGC指令的变化。例如，某机组燃料量对发电负荷的静态增益为2MW/(t/h)，意味着静态工况下，AGC指令变化20MW，燃料量只需要变化10t/h即可。但由于燃料量前馈控制的放大作用，AGC指令变化20MW时，燃料量瞬时变化幅度可以达到30t/h，然后逐渐恢复至10t/h，并且机组响应AGC指令变化的速率越快，燃料量的瞬时变化幅度也越大。所以，燃料量前馈控制提升控制品质是以增加燃料量的波动幅度为代价的。

AGC指令变化频繁造成燃料量大幅波动，会导致剧烈的燃烧扰动，进而引起炉膛压力、烟气氧量、过热/再热汽温、NO_X生成量等参数不稳定，降低机组运行安全性、经济性、清洁性。特别是随着煤炭价格上涨电厂燃煤煤质变差，燃料量大幅波动会严重降低制粉系统运行安全性。