[发明专利]火电机组协调控制系统中燃料热值自校正系统及方法

说明书

本发明公开了火电机组协调控制系统中燃料热值自校正系统及方法，该系统将火电机组协调控制系统中的偏差与积分模块为主的热值校正回路替换为除法器与热值校正切换器的串联回路；将燃料量作为除数，机组负荷需求经燃料量基准函数发生器换算的燃料量基准信号作为被除数，共同送入除法器，输出的商经热值校正切换器，输出新的燃料热值校正系数BTU；其中，当热值校正切换器处于非校正状态N时，其输入采用热值校正切换器输出的燃料热值校正系数BTU，自动维持该系数保持不变。本发明控制系统及方法在实际燃用煤质偏离设计煤种时，能够自动校正燃料热值校正系数BTU，不断适应新的煤质条件，为燃料指令比例积分控制器与实际微分环节创造良好的条件。

技术领域

本发明涉及火电厂自动控制技术领域，具体涉及一种火电机组协调控制系统中燃料热值自校正系统及方法。

背景技术

火电厂单元机组协调控制系统的任务就是根据锅炉和汽轮机的不同特性，把锅炉及汽轮机作为一个单元机组的整体进行综合控制，使锅炉和汽轮机协调动作、互相配合，在满足电网负荷需求的同时，保持机组主要运行参数的稳定。它是整个动力装置控制系统的主体，是蒸汽动力装置自动控制系统的重要组成部分。整个控制系统是由机组负荷指令形成回路、主汽压力设定值形成回路、汽机主控回路和锅炉主控回路组成。

由于锅炉、汽轮机在响应电网负荷上存在差异。从动态特性上讲，锅炉具有较大的观念性，从燃烧率的改变到机前压力的变化有较大时间延迟。相对而言，汽轮机的惯性要小的多，从汽轮机的调门开度的改变到机组负荷的变化具有很小的时间延迟。所以，火力发电厂单元机组在适应电网负荷变化需求时，初始阶段，所需要的蒸汽量主要由锅炉释放蓄热产生，这样势必引起机前压力有较大变化。随着单元机组容量的增加锅炉的蓄热越来越小，单元机组的负荷适应能力与保持机前压力稳定的矛盾更加突出。

基于以上特点，单元机组在进行负荷控制的时候，必须很好的协调汽轮机、锅炉两侧的控制动作，合理保持内外两个能量供需平衡关系。即单元机组与电网之间的能量平衡关系和单元机组中的锅炉和汽轮机之间的能量平衡关系，以同时兼顾负荷响应能力和机组主汽压力的稳定这两方面的性能指标要求。

由于火电单元机组机炉协调控制系统是一个复杂的多变量非线性控制系统。针对此控制系统，科技工作者提出了众多先进控制算法，各有千秋，并且已经解决了一些控制难题。其中控制系统的优化调整中的静态参数和动态参数的优化调整，都是基于当时的燃煤品质，同时依据于设计煤质。随着时间的推移，电厂来煤越来越杂乱，煤质变化也越来越多，锅炉稳定经济环保运行的压力也越来越大，作为机组控制顶层控制系统——协调控制协调必须适应于这种锅炉燃烧煤质的变化，如何更好地适应频繁多变的入炉煤质，始终是本领域专业技术人员面临的重要难题。

当锅炉燃烧的煤质发生变化时，系统原有平衡关系被打破，维持负荷并按电网要求进行发电出力调节时所需增减的燃料量也应跟随煤质的波动进行相应的调整，否则将直接导致存在大惯性与大延迟的锅炉受热面出现过热或压力无法维持的情况，基于此，实际机组的协调控制系统都配置有燃料热值校正(BTU)回路，以通过能量平衡关系，不断补偿因煤质变化产生的调节误差。

常规的协调控制系统(省略汽机主控部分)基本控制逻辑方框图一般如图1所示。锅炉主控回路通过从左至右共3个子回路输出在加法器5中求和，形成最终的锅炉燃料需求指令BM。这3个求和叠加的子回路分别是：(1)机组负荷需求信号经实际微分环节4形成负荷指令需求变化的动态过程燃料微分指令；(2)机组负荷需求信号经主蒸汽压力函数发生器2形成主汽压力设定值，与实际主蒸汽压力测量信号经偏差模块后输出主蒸汽压力控制偏差，送入锅炉主控指令比例积分控制器3，形成主蒸汽压力偏差控制指令；(3)机组负荷需求经燃料量基准函数发生器1换算为燃料量基准信号。其中燃料量基准信号是锅炉燃料需求指令BM的主体和基础；在此基础上，锅炉主控指令比例积分控制器3输出的主蒸汽压力偏差控制指令通过比例和积分控制作用来弥补各种内、外部扰动的影响从而消除稳态控制偏差；实际微分环节4输出的燃料微分指令用于补偿锅炉大惯性引起的动态过程偏差。