[发明专利]基于焓值及燃料在线热值计算的发电机组主参数控制系统

说明书

本发明公开了一种基于焓值及燃料在线热值计算的发电机组主参数控制系统，该系统基于主蒸汽焓值、流量计算及燃料在线发热热值折算，对发电机组负荷和主蒸汽压力进行控制，所述系统具体包括锅炉燃料稳态前馈燃烧率计算模块、锅炉燃料动态前馈计算模块、过热蒸汽焓值计算模块、主蒸汽流量计算模块、主蒸汽压力定值计算模块以及控制模块，控制模块根据锅炉燃料稳态前馈燃烧率计算模块和锅炉燃料动态前馈计算模块发送的结果实现机组的精准控制。本发明可使机组在快速跟踪负荷指令的同时，又能保证主蒸汽压力波动较小，从而保证机组运行的安全性。

技术领域

本发明涉及电站燃煤锅炉机组负荷变动控制技术领域，特别是一种基于焓值及燃料在线热值计算的发电机组主参数控制系统。

背景技术

目前，我国大部分燃煤超临界发电机组的负荷变动过程控制系统均是采用间接能量平衡方式来设计的，由压力、负荷偏差结合传统PID控制器来实现机组锅炉、汽轮机的能量平衡及协调控制，采用这种控制方法的优点是超临界机组跟随负荷指令的速度相对较快；缺点就是容易造成主蒸汽压力较大的波动，影响机组的安全稳定运行，并在蓄能超量利用后，最终影响负荷的稳态偏差，引起机组AGC、一次调频的响应品质，并最终造成电网负荷调节出现。因此寻求一种更为精确的控制方法来实现对超临界机组的协调控制，使得机组在快速跟踪负荷指令的同时，又能保证主蒸汽压力波动较小，从而保证机组运行的安全性，就显得非常有意义。

所谓间接能量平衡(IEB)方式是将主蒸汽压力作为锅炉能量输入与汽轮机能量需求之间的特征参数，协调控制系统就是控制这个间接参数来维待整个机组的能量平衡，该控制方式一般应用于超临界机组中。超临界机组机炉控制是一个具有强耦合性的非线性的被控对象，机组的动态特性除了受其物理结构因素的影响之外，还与机组的运行工况、运行方式、外界环境等因素有关。由于机组的诸多不确定性因素的影响，因此很难对超临界机组的主蒸汽压力动态特性进行精确描述，在间接能量平衡方式中，主要是通过合理简化和近似处理完成在额定设计负荷附点、以及设计或者实际燃用煤种的过程控制，在机组偏离额定运行区域或者煤种复杂多变的情景下，其控制品质一般会出现劣化甚至不合格的情况。

单元机组在变负荷过程中，当负荷指令变化后，汽轮机调节汽门根据负荷指令及变负荷率以一定的速率改变开度，调整机组出力。锅炉侧由于制粉系统时延及炉内燃烧换热、过热器换热延时，机组利用自身蓄热变化加快负荷指令的响应速度，同时蓄热的变化会引起汽水参数在动态过程起始阶段出现波动。蓄热利用得越多，汽水参数主要是主蒸汽压力、主蒸汽温度就会有更大幅度的波动。因此，快速准确地补充机组负荷动态调整中的锅炉蓄热变化，成为降低主参数的动态调整偏差、提高控制品质的关键。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于焓值及燃料在线热值计算的发电机组主参数控制系统，可使机组在快速跟踪负荷指令的同时，又能保证主蒸汽压力波动较小，从而保证机组运行的安全性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

基于焓值及燃料在线热值计算的发电机组主参数控制系统，该系统基于主蒸汽焓值、流量计算及燃料在线发热热值折算，对发电机组负荷和主蒸汽压力进行控制，所述系统具体包括锅炉燃料稳态前馈燃烧率计算模块、锅炉燃料动态前馈计算模块、过热蒸汽焓值计算模块、主蒸汽流量计算模块、主蒸汽压力定值计算模块以及控制模块，

所述过热蒸汽焓值计算模块，用于计算发电机组主设备运行过程中的实时主蒸汽、实时饱和蒸汽以及目标负荷主蒸汽的焓值数值；

主蒸汽流量计算模块，用于根据机组额定参数或设计参数，完成机组额定参数和非额定负荷的主蒸汽流量计算；

主蒸汽压力定值计算模块，用于根据机组负荷目标值、机组压力控制方式及机组滑压定值曲线计算目标负荷的主蒸汽压力定值；

锅炉燃料稳态前馈燃烧率计算模块，根据机组稳态负荷对应的热流量值，结合燃料在线发热热值进行折算，计算锅炉运行的稳态燃烧率数值，并结合燃料输入率得到锅炉燃料稳定前馈燃烧率指令发送给控制模块；