[發(fā)明專利]一種提高火電機(jī)組負(fù)荷動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的汽機(jī)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011112895.X
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN112459853B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁宇鳴;蒲金梅;張瑞臣;蔚偉;許偉強(qiáng);張方;程瑋琨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華電電力科學(xué)研究院有限公司;新疆華電哈密熱電有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F01D21/00
• 分類號(hào): F01D21/00
• 代理公司: 杭州天欣專利事務(wù)所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

本發(fā)明公開了一種提高火電機(jī)組負(fù)荷動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的汽機(jī)控制方法，該方法采用基于主汽壓力偏差的動(dòng)態(tài)特征，以及負(fù)荷指令變化方向的需求，通過動(dòng)態(tài)偏置模型確定汽機(jī)指令動(dòng)態(tài)偏置的疊加量，解決負(fù)荷響應(yīng)慢、機(jī)組負(fù)荷與負(fù)荷指令在動(dòng)態(tài)跟蹤過程中偏差消除慢、機(jī)組負(fù)荷指令到達(dá)目標(biāo)負(fù)荷后，由于PID輸入偏差逐步減小，負(fù)荷跟蹤至目標(biāo)負(fù)荷緩慢等問題，顯著提高機(jī)組的AGC負(fù)荷響應(yīng)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高火電機(jī)組負(fù)荷動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的汽機(jī)控制方法，屬于火力發(fā)電廠協(xié)調(diào)控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著省調(diào)中心對(duì)火力發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制要求越來(lái)越嚴(yán)格，不但要求電廠的協(xié)調(diào)控制能夠精確的執(zhí)行AGC的指令，而且要求機(jī)組能快速響應(yīng)AGC的負(fù)荷指令并且具有更高的變負(fù)荷速率?；痣姍C(jī)組在控制特性上汽機(jī)具有快速響應(yīng)負(fù)荷需求的特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)PID控制器能夠滿足機(jī)組負(fù)荷跟蹤的控制要求，但機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程中，由于鍋爐制粉、燃燒及傳熱過程的固有的大遲延和大慣性特征，直接影響汽機(jī)對(duì)負(fù)荷的響應(yīng)。

為了進(jìn)一步提高汽機(jī)對(duì)負(fù)荷的快速響應(yīng)要求，一般在汽機(jī)負(fù)荷控制PID中設(shè)置有負(fù)荷指令動(dòng)作前饋，但仍無(wú)法滿足變工況過程中的負(fù)荷響應(yīng)要求，在欠壓升負(fù)荷和超壓降負(fù)荷過中，汽機(jī)指令動(dòng)作，但負(fù)荷響應(yīng)慢、機(jī)組負(fù)荷與負(fù)荷指令在動(dòng)作過程中偏差消除慢、機(jī)組負(fù)荷指令到達(dá)目標(biāo)值后，由于PID輸入偏差逐步減小，負(fù)荷跟蹤至目標(biāo)負(fù)荷過程緩慢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種提高火電機(jī)組負(fù)荷動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的汽機(jī)控制方法，在機(jī)組工況變化過程中，根據(jù)機(jī)組的蓄熱情況，在保證鍋爐工況富裕的前提下，快速提高汽機(jī)主控在變負(fù)荷期間的動(dòng)作速率，減小負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間，并可消除負(fù)荷動(dòng)態(tài)跟蹤過程中的靜態(tài)偏差，使機(jī)組負(fù)荷緊密貼合機(jī)組指令；在負(fù)荷達(dá)到目標(biāo)負(fù)荷時(shí)保證適量的超調(diào)量，使得機(jī)組在整個(gè)負(fù)荷跟蹤過程中保持稍高于機(jī)組設(shè)定的負(fù)荷動(dòng)作速率。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種提高火電機(jī)組負(fù)荷動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的汽機(jī)控制方法，在基于目標(biāo)負(fù)荷P經(jīng)速率限制后得到的機(jī)組負(fù)荷指令P1的基礎(chǔ)上，疊加動(dòng)態(tài)偏置分量ΔP和一次調(diào)頻負(fù)荷分量PF，得到動(dòng)態(tài)修正汽機(jī)負(fù)荷指令P2，與機(jī)組實(shí)發(fā)功率P0的偏差經(jīng)PID閉環(huán)控制回路后得到汽機(jī)主控指令。

動(dòng)態(tài)偏置分量ΔP是基于負(fù)荷指令方向以及主汽壓力與主汽壓力設(shè)定值的偏差的動(dòng)態(tài)特征的模型得到，模型具體如下：

D1：采集機(jī)組的機(jī)前主汽壓力實(shí)時(shí)值與主汽壓力設(shè)定值的偏差E、機(jī)組負(fù)荷指令P1以及機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷P作為模型函數(shù)的輸入變量，其中機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷P與機(jī)組指令P1的差值的正負(fù)作為確定動(dòng)態(tài)偏置分量ΔP的正負(fù)依據(jù)，主汽壓力偏差E通過模型函數(shù)確定動(dòng)態(tài)偏置分量大??；

D2：D1中動(dòng)態(tài)偏置分量ΔP具體為：

根據(jù)第一公式組計(jì)算得到動(dòng)態(tài)偏置分量ΔP；

所述第一公式組為：ΔP＝LAG[F(P,P1,E),T_G]

其中LAG[F(P,P1,E),T_G]為一個(gè)慣性時(shí)間常數(shù)可變的慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為其輸入信號(hào)為函數(shù)F(P,P1,E)，S為拉普拉斯變換算子，T_G為設(shè)置的可調(diào)慣性時(shí)間常數(shù)，其大小可調(diào)整機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間以及負(fù)荷到達(dá)目標(biāo)值后的超調(diào)量；

D3：D2中第一公式組中函數(shù)F(P,P1,E)為一個(gè)分段函數(shù)，其具體為：

基于主汽壓力偏差E的連續(xù)分段函數(shù)，E的大小決定輸出量絕對(duì)值的大小，其總的性能為：在增負(fù)荷過程中，E在允許動(dòng)作區(qū)間內(nèi)(大于+4％額定主汽壓力)，E絕對(duì)值越大，輸出值越大；在降負(fù)荷過程中，E在允許動(dòng)作區(qū)間內(nèi)(小于-4％額定主汽壓力)，E絕對(duì)值越大，輸出值越大；其中，sgn(P-P1)為取符號(hào)函數(shù)，大于0為增負(fù)荷，小于0時(shí)為減負(fù)荷。