[發(fā)明專(zhuān)利]抽汽式供熱機(jī)組LV?EV非線(xiàn)性聯(lián)合補(bǔ)償方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710567188.1
• 申請(qǐng)日: 2017-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107687351A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田亮;劉海喆;劉鑫屏;鄧拓宇;劉吉臻
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類(lèi)號(hào): F01K7/34
• 分類(lèi)號(hào): F01K7/34;F01D17/10
• 代理公司: 石家莊冀科專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司13108
• 代理人: 李羨民,高錫明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抽汽式供熱機(jī)組LV(汽輪機(jī)低壓缸進(jìn)汽調(diào)節(jié)蝶閥)-EV(供熱抽汽調(diào)節(jié)蝶閥)非線(xiàn)性的聯(lián)合補(bǔ)償方法，屬于發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電等可再生能源的規(guī)模化并網(wǎng)，其發(fā)電負(fù)荷的隨機(jī)性波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響越來(lái)越大，電網(wǎng)需要隨時(shí)調(diào)度水電、燃?xì)狻⒒痣姷瓤烧{(diào)性電源的發(fā)電負(fù)荷來(lái)補(bǔ)償風(fēng)電擾動(dòng)。受發(fā)電原理的制約，火電機(jī)組難以快速調(diào)整發(fā)電負(fù)荷，一般情況下發(fā)電負(fù)荷變化速率很難超過(guò)2％額定發(fā)電負(fù)荷每分鐘。加之若地區(qū)火電機(jī)組中的供熱機(jī)組裝機(jī)容量占據(jù)很大比例時(shí)，供熱季內(nèi)供熱機(jī)組發(fā)電負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍和調(diào)節(jié)速率會(huì)進(jìn)一步降低，而供熱季又恰逢風(fēng)電高負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)期，電網(wǎng)消納風(fēng)電擾動(dòng)能力不足的矛盾尤其突出，也是造成當(dāng)前“棄風(fēng)”現(xiàn)象的重要原因。

抽汽式供熱機(jī)組在一定范圍內(nèi)具有獨(dú)立調(diào)節(jié)發(fā)電負(fù)荷和供熱負(fù)荷的能力，供熱熱網(wǎng)具有巨大的蓄熱容量，通過(guò)優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，供熱機(jī)組可以利用這部分蓄熱提高發(fā)電負(fù)荷響應(yīng)速率并且不會(huì)對(duì)熱用戶(hù)產(chǎn)生可察覺(jué)的影響。例如，增加發(fā)電負(fù)荷時(shí)，控制系統(tǒng)可在增加燃料量的同時(shí)瞬時(shí)減小供熱負(fù)荷，使原本用于供熱的能量轉(zhuǎn)而用于發(fā)電，發(fā)電負(fù)荷迅速增加，待燃料燃燒放熱鍋爐蒸發(fā)量增加后，再逐漸恢復(fù)供熱負(fù)荷，這一過(guò)程在幾到十幾分鐘內(nèi)完成，不會(huì)對(duì)供熱負(fù)荷產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響。

通過(guò)改進(jìn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)利用熱網(wǎng)蓄熱提高供熱機(jī)組發(fā)電負(fù)荷響應(yīng)速率并瞬時(shí)提高發(fā)電負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍，關(guān)鍵在于對(duì)汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽流動(dòng)過(guò)程實(shí)施有效的控制。抽汽式供熱機(jī)組汽輪機(jī)供熱部分蒸汽流程如圖1所示。蒸汽自汽輪機(jī)中壓缸引出，進(jìn)入中壓缸與低壓缸之間的三通管，一部分經(jīng)過(guò)LV(汽輪機(jī)低壓缸進(jìn)汽調(diào)節(jié)蝶閥)進(jìn)入汽輪機(jī)低壓缸，這部分蒸汽稱(chēng)為低壓缸進(jìn)汽，另一部分經(jīng)過(guò)EV(供熱抽汽調(diào)節(jié)蝶閥)進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器，這部分蒸汽稱(chēng)為供熱抽汽。

當(dāng)機(jī)組需要單獨(dú)增加供熱負(fù)荷時(shí)，可以關(guān)小LV或開(kāi)大EV，使部分原本進(jìn)入汽輪機(jī)低壓缸作功的蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)楣岢槠麖亩黾庸嶝?fù)荷。但是，由于供熱負(fù)荷同發(fā)電負(fù)荷蒸汽流程存在耦合，機(jī)組實(shí)際調(diào)節(jié)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜。同樣增加供熱負(fù)荷，關(guān)小LV開(kāi)大EV增加供熱抽汽流量時(shí)，必然導(dǎo)致汽輪機(jī)低壓缸進(jìn)汽流量減小，導(dǎo)致機(jī)組發(fā)電負(fù)荷降低。為了維持發(fā)電負(fù)荷不變，還需要增加汽輪機(jī)進(jìn)汽量，以彌補(bǔ)低壓缸作功減少而降低的發(fā)電負(fù)荷。與此類(lèi)似，當(dāng)機(jī)組發(fā)電負(fù)荷增加時(shí)，汽輪機(jī)中壓缸排汽量增加，會(huì)同時(shí)導(dǎo)致汽輪機(jī)低壓缸進(jìn)汽量和供熱抽汽流量增加，為了保持供熱負(fù)荷不變，需要開(kāi)大LV關(guān)小EV。

為了利用熱網(wǎng)蓄熱，需要將供熱側(cè)的控制回路納入到機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，由機(jī)-爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)-爐-熱協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。LV、EV均為調(diào)節(jié)蝶閥，蝶閥開(kāi)度與流量之間存在嚴(yán)重的非線(xiàn)性。一般情況下閥門(mén)小開(kāi)度時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)增益大，閥門(mén)大開(kāi)度時(shí)增益小。如果不對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)非線(xiàn)性進(jìn)行補(bǔ)償，機(jī)-爐-熱協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)被控對(duì)象將同時(shí)具有多變量強(qiáng)耦合、大慣性大遲延、對(duì)象系統(tǒng)非線(xiàn)性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)本質(zhì)非線(xiàn)性等諸多難以控制的特性，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試更加困難。

對(duì)LV、EV進(jìn)行非線(xiàn)性補(bǔ)償?shù)睦щy在于：機(jī)組調(diào)節(jié)供熱、發(fā)電負(fù)荷時(shí)，需要LV、EV協(xié)同動(dòng)作。LV開(kāi)度大小不同時(shí)，對(duì)EV流量特性的影響也不盡相同；同樣EV開(kāi)度大小不同時(shí)，對(duì)LV流量特性的影響也并不相同，兩者的非線(xiàn)性會(huì)產(chǎn)生耦合迭加，形成一個(gè)復(fù)雜的二維非線(xiàn)性補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種抽汽式供熱機(jī)組LV-EV非線(xiàn)性聯(lián)合補(bǔ)償方法，以避免兩個(gè)非線(xiàn)性執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)同動(dòng)作導(dǎo)致的非線(xiàn)性耦合迭加的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)供熱抽汽流量的線(xiàn)性化調(diào)節(jié)。

本發(fā)明所述問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種抽汽式供熱機(jī)組LV-EV非線(xiàn)性聯(lián)合補(bǔ)償方法，所述方法將機(jī)-爐-熱協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)給出的調(diào)節(jié)蝶閥的自動(dòng)開(kāi)度指令偏置值分為兩路，一路乘以EV實(shí)際開(kāi)度指令經(jīng)過(guò)多點(diǎn)折線(xiàn)函數(shù)運(yùn)算所生成的信號(hào)，再經(jīng)過(guò)高低限幅后與EV開(kāi)度指令基本值求和，得到EV實(shí)際開(kāi)度指令信號(hào)；另一路經(jīng)過(guò)增益修正后先乘以L(fǎng)V實(shí)際開(kāi)度指令經(jīng)過(guò)多點(diǎn)折線(xiàn)函數(shù)運(yùn)算所生成的信號(hào)，再經(jīng)過(guò)高低限幅后與LV開(kāi)度指令基本值求和，得到LV實(shí)際開(kāi)度指令信號(hào)。

上述抽汽式供熱機(jī)組LV-EV非線(xiàn)性聯(lián)合補(bǔ)償方法，所述多點(diǎn)折線(xiàn)函數(shù)為調(diào)節(jié)蝶閥開(kāi)度與流量之間相對(duì)增益函數(shù)的倒數(shù)，所述調(diào)節(jié)蝶閥開(kāi)度與流量之間相對(duì)增益函數(shù)通過(guò)以下方法獲取：

首先對(duì)調(diào)節(jié)蝶閥流量特性曲線(xiàn)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得到調(diào)節(jié)蝶閥流量特性函數(shù)，然后對(duì)調(diào)節(jié)蝶閥流量特性函數(shù)求導(dǎo)數(shù)，得到不同開(kāi)度位置下的調(diào)節(jié)蝶閥開(kāi)度與流量之間相對(duì)增益函數(shù)。