[發明專利]一種燃煤機組入爐燃煤質量流量的實時計量方法

有效

• 申請號: 201310697743.4
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103674145A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 袁景淇;于彤;徐亮;胡斌;劉欣;潘玉霖;曾豪駿;成寶琨;惠兆宇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01F1/86
• 分類號: G01F1/86
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及火力發電控制領域，具體地，涉及一種基于一次風體積流量和動態風煤比的燃煤機組入爐燃煤質量流量的實時計量方法。

背景技術

燃煤機組入爐燃煤質量流量通常直接采自給煤機傳動皮帶的稱重測點。然而，對于正壓直吹式磨煤機和中儲式磨煤機（系我國兩類主流磨煤機）而言，給煤機皮帶稱重信號與實際入爐燃煤質量流量存在較大的偏差，原因在于磨煤機粉倉料位（差壓）閉環控制回路存在不可忽略的動態特性（如圖1所示）。從控制信號流圖可知：升降負荷指令發出后，一次風門擋板首先響應負荷偏差信號，通過改變擋板開度調節由一次風攜帶的入爐燃煤質量流量；入爐燃煤質量流量改變后，會引起磨煤機粉倉料位（差壓）信號偏離設定值；實際差壓信號與設定值的偏差通過閉環控制回路改變給煤機傳動皮帶轉速，從而改變給煤量。給煤量改變后需經過磨煤機粉倉這一大慣性系統才會影響到入爐燃煤質量流量。由此可見，這時給煤機皮帶稱重信號是滯后于負荷指令的（對于300MW機組而言，該滯后時間約為5分鐘）。由于磨煤機粉倉容量達30-40立方米，煤粉蓄納量與每小時給煤量相當，故升降負荷發生后給煤量調節的過渡過程長達數十分鐘。有時還會因控制器參數設定不當引起磨煤機粉倉料位閉環控制系統的震蕩。入爐燃煤質量流量的不能在線計量，已成為了分鐘級燃燒優化控制的瓶頸。

對現有技術的檢索發現，中國專利申請號200810044158.3，公開日2009-6-24，記載了一種煤粉質量流量的軟測量方法，該方法采用在磨煤機出粉口處的靜電傳感器測量帶電煤粉顆粒運動形成的感應電流，對電流數據作預處理之后，采用RBF神經網絡建立多輸入單輸出的數據驅動模型，獲得煤粉質量流量。然而，帶電煤粉運動形成的感應電流會受到顆粒尺寸、煤粉顆粒在管道中的輸送條件等諸多隨機因素的影響，從而直接影響計量精度；該方法的數據處理的核心算法是人工神經網絡，當應用對象發生變化時，需要積累大量生產數據重新啟動網絡學習，而積累數據所需的時間將影響軟測量方法的實時性；此外，現場安裝靜電傳感器目前在國內大部分燃煤電站時機尚不成熟。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于一次風體積流量和動態風煤比的燃煤機組入爐燃煤質量流量的實時計量方法，該方法將攜帶燃煤進入爐膛的一次風的體積流量納入到計算模型，結合空氣物性參數數據庫和現場已安裝的給煤機皮帶稱重測點信號，實時計算和更新動態風煤比；在變負荷過程中，依據當前負荷和變負荷起始階段對應的風煤比，進行動態風煤比的無擾動切換，最后基于動態風煤比和一次風流量實現對入爐燃煤質量流量的計量。

為實現以上目的，本發明提供一種基于一次風體積流量和動態風煤比的燃煤機組入爐燃煤質量流量的實時計量方法，具體操作步驟如下：

步驟1：從廠級監控信息系統的實時數據庫讀取給定時刻k的一次風體積流量F_PA、一次風溫度T_PA、一次風機出口壓力p_PA、給煤機皮帶稱重信號D_coalin、機組負荷P_load，利用Daubiches小波分形重構算法對皮帶稱重信號D_coalin進行無相位損失的去噪預處理；

步驟2：根據空氣物性參數數據庫和一次風機出口壓力p_PA、一次風溫度T_PA的實時數據以及空氣成分，計算獲得一次風密度ρ_PA，進而根據一次風體積流量F_PA計算一次風質量流量D_PA；

步驟3：建立負荷狀態判斷方法，判斷當前的負荷狀態。，負荷狀態分穩定負荷和變負荷兩個狀態，穩定負荷對應的標記是flag=0,變負荷對應的標記是flag=1；同時定義穩定負荷計數器和變負荷計數器；

步驟4：建立動態風煤比計算模型，實時計算動態風煤比R_fm；結合步驟2求得的一次風質量流量D_PA，實時計算一次風攜帶進入爐膛的燃煤質量流量D_coalout；