[發明專利]顧及磨煤機運行狀態的協調控制系統燃料量前饋控制方法

有效

• 申請號: 201911339021.5
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111142377B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 張力;劉曉玲;趙亮宇;李煒;岳中石;陳志強;魏靜;邵旻;馬建倫;李書才
• 申請（專利權）人: 山東電力工程咨詢院有限公司
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種顧及磨煤機運行狀態的協調控制系統燃料量前饋控制方法，包括：對所有給煤量投入自動的磨煤機，分別選取各磨煤機電流與磨煤機給煤量比值的代表值、一次風壓與各磨煤機給煤量比值的代表值以及各磨煤機給煤量的代表值；分別計算上述代表值各自對應的AGC指令對燃料量前饋環節中實際微分控制作用的慣性時間，選取其中的最大值經過一階慣性濾波后作為最終的實際微分環節的慣性時間。本發明方法特別適用于煤質復雜、AGC指令頻繁波動的火電機組，控制系統能夠協調變負荷過程中汽輪機前蒸汽壓力控制品質與制粉系統運行安全性之間的矛盾，最大限度地發揮設備的極限性能，保證制粉系統不發生故障的前提下獲得最好的控制效果。

技術領域

本發明涉及火力發電機組協調控制系統燃料量控制技術領域，尤其涉及一種顧及磨煤機運行狀態的協調控制系統燃料量前饋控制方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

電網要求火電機組實際發電負荷快速跟隨電網AGC(自動發電控制)指令變化，因此正常工況下火電機組協調控制系統需投入以爐跟機為基礎的協調控制方式，即通過汽輪機調門開度控制發電負荷，通過鍋爐燃料量控制汽輪機前蒸汽壓力。協調控制系統被控對象的特點是：汽輪機前蒸汽壓力和發電負荷響應汽輪機調閥開度變化的過程都非常迅速，而響應鍋爐燃料量變化的過程都非常遲緩。因此，采用汽輪機調閥控制其中任何一個參數都相對容易，而采用燃料量控制其中任何一個參數都比較困難。所以，爐跟機控制方式的特點是發電負荷控制品質好、汽輪機前蒸汽壓力控制品質差。為了減少變負荷過程中機前壓力的波動，盡量提高機前壓力的控制品質，機跟爐協調控制方式都設計有AGC指令對燃料量的前饋控制邏輯，構成前饋反饋復合控制系統。

鍋爐制粉系統的大慣性、大遲延是造成汽輪機前蒸汽壓力和發電負荷響應燃料量變化非常遲緩的主要原因，典型制粉系統的傳遞函數G_f(s)為：

其中：K₁為機組燃料量對發電負荷的靜態增益，MW/(t/h)；T_f為鍋爐制粉系統慣性時間，s；τ為鍋爐制粉系統遲延時間，s；s為拉式變換的復變量，無單位。

構造協調控制系統中AGC指令對燃料量前饋控制的傳遞函數，需要設法對消掉制粉系統傳遞函數中各種產生滯后的環節，盡量加快燃料量動作。由于對消純遲延環節的方法物理上不可實現，只能對消慣性環節，因此得到AGC指令對燃料量前饋控制的傳遞函數G_pr(s)的形式為：

其中：T_g為保證傳遞函數物理可實現的實際微分環節的慣性時間，s。

中速磨制粉系統的慣性時間T_f很大，同時為了保證控制效果，T_g應顯著小于T_f。因此燃料量前饋控制呈現出明顯的微分調節的特征，會顯著放大AGC指令的變化。例如，某機組燃料量對發電負荷的靜態增益為2MW/(t/h)，意味著靜態工況下，AGC指令變化20MW，燃料量只需要變化10t/h即可。但由于燃料量前饋控制的放大作用，AGC指令變化20MW時，燃料量瞬時變化幅度可以達到30t/h，然后逐漸恢復至10t/h，并且機組響應AGC指令變化的速率越快，燃料量的瞬時變化幅度也越大。所以，燃料量前饋控制提升控制品質是以增加燃料量的波動幅度為代價的。

AGC指令變化頻繁造成燃料量大幅波動，會導致劇烈的燃燒擾動，進而引起爐膛壓力、煙氣氧量、過熱/再熱汽溫、NO_X生成量等參數不穩定，降低機組運行安全性、經濟性、清潔性。特別是隨著煤炭價格上漲電廠燃煤煤質變差，燃料量大幅波動會嚴重降低制粉系統運行安全性。