[發明專利]一種火力發電廠主蒸汽壓力控制方法

有效

• 申請號: 202110331288.0
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113110631B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 劉永紅;張曉航
• 申請（專利權）人: 中國大唐集團科學技術研究院有限公司西北電力試驗研究院
• 主分類號: G05D16/20
• 分類號: G05D16/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 寧文濤

本發明公開的一種火力發電廠主蒸汽壓力控制方法，包括在鍋爐主控PID控制器上增加一項前饋PID控制器，該前饋PID控制器包括一個純積分作用的PID計算器和基于其的PID輸入控制模塊以及PID運算模塊，通過前饋PID控制器對主蒸汽壓力偏差累積進行燃料量平衡點的移動。本發明一種火力發電廠主蒸汽壓力控制方法，前饋PID控制器為基于純積分作用的PID計算器，根據主蒸汽壓力偏差可以將煤量遷移穩定在一個新的平衡點，對于減少主蒸汽壓力頻繁波動起到了決定性作用；對于火電機組供熱期，負荷穩定時維持主蒸汽壓力具有較好效果，可提高機組AGC和一次調頻性能。

技術領域

本發明屬于大型火力發電機組主蒸汽壓力控制方法技術領域，具體涉及一種火力發電廠主蒸汽壓力控制方法。

背景技術

主蒸汽壓力是大型火力發電機組最重要的控制參數之一，具有大遲延、大慣性的特點。對于主蒸汽壓力的控制通用做法是基于PID控制器與微分前饋相結合的模式，可較好解決機組變負荷時，主蒸汽壓力大幅波動問題，但對解決機組負荷穩定工況下主蒸汽壓力小幅波動問題效果較差。

火力發電機組在投入CCS(Coordinated Control System)后，主蒸汽壓力控制由鍋爐主控制器完成，圖1所示，主蒸汽壓力目標值由機組負荷對應的滑壓曲線確定基準值，電廠運行人員可手動設定偏置以微調壓力目標值。目標值與實測值的偏差送入鍋爐主控PID控制器，由控制器根據偏差計算得到總燃料量變化值。

前饋作用主要包括以下3種：

(1)基于負荷前饋的基準煤量

機組當前負荷下，煤量的基準值。是前饋作用中最為重要的影響因素，也就是說如果負荷不變，對應的基準煤量也不變化。但是在機組負荷穩定時，對主蒸汽壓力波動不造成影響。

(2)基于負荷指令微分前饋項

負荷指令信號的微分作用，升負荷時，該前饋量可快速動作，預加煤進爐膛，有助于提升主蒸汽壓力上升速度。降負荷時，預減進入爐膛的煤，加快主蒸汽壓力下降速度。

(3)壓力偏差微分前饋項

根據主蒸汽壓力設定值與實際值偏差微分調整燃料量，如壓力偏差為正且持續增大，則適當加燃料，反之則減少入爐燃料。本前饋量與基于負荷指令微分前饋項類似。

機組變負荷過程中，首先由基準燃料量函數確定一個基本煤量，然后由負荷指令微分、壓力偏差微分動作以加快主蒸汽壓力變化速度。最后由鍋爐主控PID控制器根據主蒸汽壓力偏差不斷調整輸出AV(k)的值，以修正燃料量目標值，直至主蒸汽壓力趨于目標值以后，負荷指令微分及壓力偏差微分作用重新回歸至0。

現有技術存在的弊端：

鍋爐主控制器前饋中最為重要的就是負荷對應的基準煤量，也就是說機組負荷不變，對應的煤量也不應該發生變化。但是在配煤摻燒背景下，煤質已經發生了變化，負荷對應基準煤量也應該進行調整。如一臺600MW容量的火電機組，負荷在200MW時，按照設計煤種對應的基準煤量為100t/h，但在配煤摻燒后，同樣的負荷可能需要煤量為97t/h或103t/h，即200MW負荷的煤量平衡點不再是100t/h。靠鍋爐燃燒調整試驗修正基準煤量函數可以解決配煤摻燒導致的煤量平衡點偏移，但是存在著費用昂貴、工期長、需要多次試驗的弊端。而在常規控制方案下，所有可以加快壓力響應速度的前饋都屬于微分前饋，微分前饋有一個很大的弊端就是總要衰減為0，雖然能起到提前動作的作用，但是無法影響燃料量平衡點，而燃料量平衡點才是主汽壓力能否穩定的關鍵所在。

鍋爐主控的積分作用具有消除偏差，推移平衡點的功能，但是在正常壓力調節過程中特別是主蒸汽壓力大幅度波動時，積分作用會發生反調節作用，惡化控制效果，這導致積分在實際使用中作用微弱，沒有起到應有的作用。電廠一般會將鍋爐主控制器PID積分作用放的很弱，無法有效影響燃料量平衡點。所以對于鍋爐主控而言，在煤質變化導致其平衡點無法穩定，出現主蒸汽壓力頻繁波動。

發明內容