[發明專利]過熱蒸汽溫度的控制方法

有效

• 申請號: 200910017265.1
• 申請日: 2009-07-28
• 公開（公告）號: CN101639703A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 畢貞福
• 申請（專利權）人: 山東電力研究院
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所
• 代理人: 李桂存

(一)技術領域

本發明涉及一種過熱蒸汽溫度的控制方法，特別是適用于大型電站直吹式制粉系統鍋爐的噴水減溫過熱系統蒸汽溫度的控制方法。

(二)背景技術

火電機組過熱器系統一般分為兩級或三級，分別稱為I級、II級(和III級)過熱器，其中II級(和III級)也稱為末級。蒸汽通過I級、II級(和III級)過熱器逐級加熱后，分別稱為I級過熱蒸汽、II級過熱蒸汽(和III級過熱蒸汽)。飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽后，提高了蒸汽在汽輪機中的做功能力，即蒸汽在汽輪機中的有用焓降增加，從而提高了熱機的循環效率。此外，采用過熱蒸汽還可降低汽輪機排汽濕度，避免汽輪機葉片被侵蝕，為汽輪機進一步降低排汽壓力及安全運行創造了有利條件。因此，對應的各級過熱蒸汽溫度是火電機組中的主要參數，必須控制在規定的范圍內，其控制效果好壞直接影響著機組的安全運行和響應電網負荷要求的能力。

工程中，火電機組過熱汽溫度是通過調整減溫水量來控制的，各級過熱器都有各自對應的減溫水系統。控制系統通過計算汽溫實際測量值和預先設定的目標值的偏差，經過PID控制算法，輸出指令來調整減溫水量，將汽溫偏差控制在預定范圍內。

由于目前常規的汽溫控制方案是各級減溫水單獨控制，即各級減溫水只根據各自對應的汽溫變化情況來調整，是獨立的控制系統，相互之間沒有關聯。且由于現有減溫水控制系統普遍采用傳統的PID串級控制，并且PID參數固定不變，但前一級汽溫變化勢必影響到后一級汽溫，各級獨立控制的方案只能等到本級汽溫變化后采調整減溫水，勢必造成誤差波動大。這是目前控制系統的缺點，也是目前電站鍋爐減溫水控制效果普遍差的根本原因。加之現有火電機組過熱蒸汽，在現有各級減溫水單獨控制方法下很難獲得快速響應；另一方面，這種沒有關聯性的控制方法，有可能導致當前級的調整背離前一級的調整，而產生不必要的能耗。

(三)發明內容

本發明為了克服現有過熱蒸汽溫度的控制方法控制精度差，且不能適應大型直吹式火電機組減溫水過蒸熱汽溫度非線性、變參數、大慣性的特性，提供了一種控制精度高，能夠適應大型直吹式火電機組減溫水過熱蒸汽溫度非線性、變參數、大慣性的特性，能夠在負荷變化、磨煤機啟/停過程中投入自動運行的過熱蒸汽溫度的控制方法。

本發明采用以下技術方案：

該發明過熱蒸汽溫度的控制方法，基于電廠DCS和PID控制算法，并具有PID串級控制方式，還包括以下內容：

1)通過所述電廠DCS獲取減溫器各監控點溫度及其變化率，并在所說的溫度和/或其變化率，以及鍋爐熱負荷、鍋爐主控指令的變化率、蒸汽過熱度和/或飽和度大于設定值時減溫器噴水執行機構動作；

2)根據所述電廠DCS獲取的磨煤機啟/停和負荷變化通過非線性函數確定PID控制參數；以及

3)根據所述電廠DCS獲取的末級過熱器入口蒸汽溫度、末級過熱器出口溫度的變化率和鍋爐主控指令變化率通過PID控制算法和操作員預給定值確定末級過熱器出口溫度。

現有常規的控制方案中，過熱器出口溫度，即相應過熱蒸汽溫度的目標值是固定值，或者簡單的與機組負荷相對應，不能根據燃燒變化狀況和各級過熱器的整體受熱變化情況進行及時調整。

根據本發明技術方案的過熱蒸汽溫度的控制方法由于將與減溫器運行密切相關的各個汽溫的變化率以及鍋爐主控指令變化率引入到過熱蒸汽的控制系統中去，并將其作為減溫水執行機構動作的控制點之一，且所說的變化率能夠在一定范圍內能夠反映機組負荷的變化趨向，因此，通過設定了的變化率避開機組正常運行負荷波動影響的情況下，可以克服系統的大慣性特性所帶來的過熱蒸汽溫度的調整難題，并能夠適應負荷變化工況。

另外，PID變化參數是根據磨煤機啟/停和負荷變化通過非線性函數而實現的，因而能夠克服系統的非線性、變參數特性，從而適應負荷變化、磨煤機啟/停過程的變工況過程；加之各個汽溫變化率參與控制，還能夠使系統適應燃燒變化的影響。

因此，本方案能夠克服過熱蒸汽溫度非線性、變參數、大慣性的特性，在負荷變化、磨煤機啟/停過程中保證投入減溫水控制系統自動運行。

上述過熱蒸汽溫度的控制方法，所述的內容1)溫度及其變化率至少包括非末級減溫器出口蒸汽溫度及其變化率、分割屏出口蒸汽溫度及其變化率、末級過熱器出口蒸汽溫度及其變化率，這些參數可以客觀的評價過熱器及附屬設備的運行狀態，提供減溫水控制的基本參數。