[發明專利]超臨界機組鍋爐主控優化控制方法

有效

• 申請號: 201210020973.2
• 申請日: 2012-01-31
• 公開（公告）號: CN102563598A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 李軍;孟祥榮;于慶彬
• 申請（專利權）人: 山東電力研究院
• 主分類號: F22B35/00
• 分類號: F22B35/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭華清

技術領域

本發明涉及一種優化控制方法，尤其涉及一種超臨界機組鍋爐主控優化控制方法。

背景技術

隨著材料技術的發展和節能要求的不斷提高，超臨界及超超臨界機組在國內電源建設中得到了越來越廣泛的應用。現今，大容量機組由于宏觀因素的影響，皆采用變負荷運行，進行調頻、調峰，每天負荷變化范圍很大。隨著社會經濟與科技的發展，電網容量越來越大，對電能的品質也要求越來越高，為了電網的安全穩定運行，各大型火電機組都要求投入AGC功能，要求AGC控制機組的負荷范圍大(一般要求50％-100％額定負荷)，并且要求機組具備快速、準確、穩定的響應負荷變化需求。

超臨界機組采用直流爐，區別于傳統亞臨界汽包爐，其工藝流程與對象特性發生了較大變化。超臨界機組的運行穩定性和經濟性強烈地依賴于高性能的控制系統。和常規亞臨界機組相比，超臨界機組的動態特性復雜，主要表現為：

(1)動態特性隨負荷大范圍變化，呈現很強的非線性特性和變參數特性；尤其是為了適應調峰的需要，超臨界機組常采用復合變壓運行，這樣就意味著超臨界機組實際上也要在亞臨界區運行，由于亞/超臨界區工質物性的巨大差異，使得超臨界機組在亞/超臨界區轉換時的動態特性的差異尤為顯著；

(2)直流鍋爐由于沒有汽包，具有一次性通過特性，工質流和能量流相互耦合，使機組的主要控制參數功率、壓力、溫度均受到了汽機調門開度、燃料量、給水量的影響，從而在各個控制回路，如給水、汽溫及負荷控制回路之間存在著很強的非線性耦合，機、爐之間牽連嚴重；

(3)蓄熱較小，對外界的擾動響應較快，易于發生超溫超壓，尤其是在機組大范圍負荷變化時容易出現。

目前，超臨界機組在投入AGC時，一般而言協調控制方式為汽輪機側進行負荷控制，為單回路系統，比較簡單；鍋爐側控制壓力涉及因素較多，為保證壓力、溫度等參數合適，通常通過引入主汽壓力前饋，提前使鍋爐主控輸出發生變化，從而加快控制速度。鍋爐主控邏輯如圖1所示。概括來說，前饋原理圖如圖2所示。這種前饋控制方法存在問題在于，為了減小被控對象的超調量，需要適當的控制系統參數，有時會降低系統輸出對設定值的響應速度，否則超調量會大。

發明內容

本發明的目的就是為解決上述問題，提供一種新的可有效加快反應速度，提高機組運行穩定性的超臨界機組鍋爐主控優化控制方法。它具有有效減少控制的超調量，提高機組運行穩定經濟性的優點。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種超臨界機組鍋爐主控優化控制方法，它通過對鍋爐主汽壓力測量值和主汽壓力設定值進行比較，經主控控制的閉環控制環節和鍋爐主控系統前饋控制支路對鍋爐運行進行控制，在所述前饋控制支路引入慣性環節F(s)和滯后環節y₁取代原系統隨機主汽壓力設定輸入值y_sp修正函數M_y(s)；所述滯后環節y₁輸入信號由F(s)環節提供，滯后環節y₁輸出參考信號y_f作用于閉環控制環節的輸入端；另外將原鍋爐主控系統前饋控制支路傳遞函數M_u(s)優化為壓力補償傳遞函數M_f(s)，滿足原鍋爐主控系統前饋函數u_ff變參數運行，所述u_ff與y_f一同作用于閉環控制環節并對后續執行機構進行控制從而建立對鍋爐的主控控制。

所述閉環控制環節位于前向通道內，包括一個PID調節環節，PID調節環節的輸出量與M_f(s)環節輸出量u_ff相比較得到的值作為執行機構P(s)的輸入量，P(s)的輸出值作為鍋爐主控系統總輸出量的同時，還以負反饋的方式與y_f相比較，得到的偏差值作為PID調節環節的輸入量。

所述P(s)為執行機構的函數化，現場實際的執行機構主要包括：氣動、電動和液動執行機構，其執行指令過程中存在一個周期過程，即存在延遲和慣性，執行結構表示為為一階慣性滯后環節，因此函數表示為式中K＝1，K為比例增益，L根據實際輸出延遲時間確定。

所述M_u(s)環節為前饋控制支路的傳遞函數；所述滯后環節y₁，其最終穩態值為y_sp輸入值；所述y_sp為系統隨機的主汽壓力設定值；設定值y_sp變化由原始值y₀變化至最終輸入值y₁所需時間間隔為τ。