[發明專利]一種脈沖方式調整凝結水流量參與調頻的協調控制方法

無效

• 申請號: 201210114105.0
• 申請日: 2012-04-18
• 公開（公告）號: CN102629131A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 陳彥橋;劉立衡
• 申請（專利權）人: 國電科學技術研究院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

(一)技術領域

本發明涉及一種采用凝結水節流技術參與電網調頻的協調控制方法，尤其涉及一種脈沖方式調整凝結水流量參與調頻的協調控制方法，它是針對火電機組鍋爐-汽輪機系統的負荷-壓力控制對象，設計的一種通過脈沖方式調整凝結水流量來部分代替主蒸汽調門參與調整電網頻率的新型協調控制方法，屬于火力發電流程工業控制技術領域。

(二)背景技術

大型火力發電廠鍋爐-汽輪機單元機組的協調控制是火電機組熱工自動控制的一個難點。當前火電機組面臨的諸多新問題，也凸顯了對這一課題進行重新研究的迫切性：

(a)電網公司為了保證供電頻率的穩定，特別制定了《火電機組并網發電兩個細則》，對火電機組響應AGC指令的快速性、穩定性、出死區特性都做出了嚴格的規定，這對原有的協調控制系統提出了新的優化課題；

(b)為滿足電網調頻的要求，火電機組主蒸汽調門動作頻繁，動作幅度加大，造成主蒸汽壓力波動劇烈，機組經濟指標也隨之顯著下降；

(c)火電廠的發電用煤品質逐步下滑，且煤質變化很大，造成了機組協調控制的品質進一步下降；

(d)部分火電廠嘗試使用凝結水節流方式參與機組負荷調整，但是因為方法不當，不能適應電網調頻需求。

(三)發明內容

1、目的：有鑒于此，本發明的目的是提供一種脈沖方式調整凝結水流量參與調頻的協調控制方法，它使用脈沖方式調整凝結水流量改變機組負荷的方法參與電網調頻，并與機組原有的控制方法相結合形成新的協調控制方案。在滿足電網調頻需求的情況下，有效減小主蒸汽調門的動作次數和幅度，同時提高機組控制經濟性。

2、技術方案：為達到上述目的，本發明一種脈沖方式調整凝結水流量參與調頻的協調控制方法，該方法包括以下步驟：

步驟一：定義傳統協調控制方式的幾種控制形式；主要包括爐跟機(BF)、機跟爐(TF)、協調(CC)三種控制方式；

步驟二：給出傳統協調控制方式的傳遞函數原理圖圖1；汽包爐機組的協調控制系統可以簡化為鍋爐燃燒率和主蒸汽調門二個輸入、機組負荷和主蒸汽壓力二個輸出的對象。μb是鍋爐燃燒率指令，μt是汽機調門開度指令。當K1＝K4＝1，K2＝K3＝0，系統為“爐跟機(BF)”方式，此時主汽調門調節機組負荷，鍋爐燃燒率調節汽壓，這種方式變負荷性能好，但機組汽壓、汽溫變化幅度較大，運行穩定性差，有利于電網。

當K1＝K4＝0，K2＝K3＝1，系統為“機跟爐(TF)”方式，此時汽機調門調節汽壓，鍋爐燃燒率調節機組負荷，這種方式變負荷性能差，但機組汽壓、汽溫變化幅度較小，運行穩定性好，有利于電廠。目前一般采用協調(CC)控制方式，此時汽機調門和鍋爐燃燒率調節機組負荷和汽壓的綜合偏差。K1～K4不同的設置，可以產生不同的協調效果，K1/K2大說明汽機側重調節負荷，反之說明汽機側重調節主汽壓力；K4/K3大說明鍋爐側重調節主汽壓力，反之說明鍋爐側重調節負荷。可見，BF和TF是CC的兩種特殊形式。

步驟三：與傳統協調控制相比，為了增加機組對負荷指令響應速度，增加了凝結水泵變頻器調解。從而在負荷發生變化時，通過改變凝結水流量來改變進汽輪機做功的蒸汽，加快負荷的調節速度。其數學描述用矩陣表示如下：

式中符號說明如下：

Pt-主汽壓力實際值??Nt-負荷實際值??μb-鍋爐燃燒率

μt-汽機調門開度??Gpb(s)-燃燒率對主汽壓力的傳遞函數

Gnb(s)-燃燒率對負荷的傳遞函數??Gpt(s)-調門開度對主汽壓力的傳遞函數Gnt(s)-調門開度對負荷的傳遞函數；Gp凝(s)-凝結水流量對主汽壓力的傳遞函數

Gn凝(s)-凝結水流量對負荷的傳遞函數??H-除氧器水位實際值

PL-凝結水泵變頻器頻率??Gq(s)-凝結水泵頻率對流量的傳遞函數

Gh(s)-凝結水流量對除氧器水位的傳遞函數

步驟四：凝結水節流參與調整電網頻率的協調控制方法基本思路如下：當AGC指令要求升負荷時，通過脈沖方式減小除氧器水位設定值，同時通過脈沖方式改變除氧器水位控制前饋，進而減小變頻器的頻率，從而降低凝結水泵的轉速，減小凝結水流量，從低壓缸的抽汽流量減少，使更多的蒸汽進入低壓缸做功，達到快速升負荷的目的；當AGC指令要求降負荷時，情況與此類似，通過脈沖方式增加除氧器水位設定值，同時通過脈沖方式改變除氧器水位的前饋，從而增加變頻器的頻率，提高凝結水泵的轉速，增加凝結水流量，減少進入低壓缸的蒸汽，達到快速降負荷的目的。

其中，步驟四具體實現過程如下：