基于过热器温升特性的一级过热器出口温度超前控制方法与流程

本发明属于燃煤机组锅炉过热蒸汽温度控制领域，技术涉及一种基于过热器温升特性的一级过热器出口温度超前控制方法。

背景技术：

燃煤机组锅炉一级过热器出口蒸汽温度采用串级pid控制，一个串级pid控制系统由一个主控制回路和一个副控制回路组成。主控制回路中的调节器称为主调节器，副控制回路中的调节器称为副调节器。

主调节器根据一级过热器出口汽温(以下简称为一级汽温)测量值、一级汽温设定值以及前馈值产生副调节器的设定值，即一级喷水减温器出口汽温(以下简称为导前汽温)的设定值。

副调节器根据导前汽温测量值和设定值产生控制信号输出，调节一级减温水调节阀开度，使一级汽温达到设定值。副回路消除减温系统内部的扰动，对一级汽温进行粗调。当一级汽温偏离设定值时，主调节器输出校正副调节器的设定值，即导前温度设定值，不断改变减温水流量，直至一级汽温恢复到设定值，对一级汽温起细调作用。

当蒸汽流量、燃料量发生自发扰动时，会引起一级汽温变化。蒸汽流量增大，一级汽温下降。燃料量增大，一级汽温上升。当一级汽温测量值和设定值有偏差时，汽温控制系统主调节器输出校正导前温度设定值，副调节器根据导前温度设定值和测量值偏差调整减温水阀开度，调节减温水流量大小，使一级汽温恢复到设定值。

减温水流量变化引起一级汽温变化需要较长时间，因此当蒸汽流量、燃料量自发扰动使一级汽温产生偏差，再通过汽温控制系统使一级汽温恢复到设定值需要较长时间，会使一级汽温波动较大。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种基于过热器温升特性的一级过热器出口温度超前控制方法。

本发明的技术方案如下：

基于过热器温升特性的一级过热器出口温度超前控制方法包括如下步骤：

1)实时采集蒸汽流量信号和燃料流量的信号，根据蒸汽流量信号，得到蒸汽流量微分信号；

2)将实时采集的燃料流量信号通过一阶惯性模块进行时间常数调整，然后根据时间常数调整后的燃料流量信号，得到时间常数调整后的燃料流量微分信号；

或者根据实时采集的燃料流量的信号，得到燃料流量微分信号，然后将燃料流量微分信号通过一阶惯性模块进行时间常数调整，得到时间常数调整后的燃料流量微分信号；

3)将蒸汽流量微分信号和时间常数调整后的燃料流量微分信号分别乘以相应的微分系数，然后相减得到微分差值信号；

4)将所述的微分差值信号作为主调节器的前馈值；主调节器根据一级气温测量值、一级气温设定值和前馈值输出导前温度设定值，即副调节器的设定值，副调节器根据导前温度设定值和测量值的偏差调整减温水阀开度，调节减温水流量大小，使一级汽温恢复到设定值。

优选的，所述的步骤1)和步骤2)中根据流量信号获得流量微分信号的方法为：将流量信号通过一阶惯性模块；然后与原流量信号一起进入减法模块得到流量微分信号；所述的一阶惯性模块的时间常数即为微分时间。

优选的，所述的蒸汽流量信号和燃料流量的信号先经量程转换模块转换后再求取流量微分信号或做时间常数调整。

本方案将蒸汽流量微分信号减去燃料量微分信号作为主调节器的前馈。当蒸汽流量、燃料量发生自发变化时，通过主调节器改变导前温度的设定值，以抑制蒸汽流量、燃料量扰动对一级汽温的影响，减小了一级汽温的波动。因此，蒸汽流量或燃料量发生自发变化时，主调节器的前馈可以减小一级汽温波动。

当负荷变化时，由于蒸汽流量变化方向和燃料量变化方向相同，主调节器前馈信号为两者微分之差，使导前温度设定值不会因蒸汽流量和燃料量变化而改变。因此，负荷变化时，主调节器的前馈不会影响一级汽温调节。

附图说明

图1为本发明实施例1的控制流程图；

图2为本发明实施例2的控制流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。

基于过热器温升特性的一级过热器出口温度超前控制方法包括如下步骤：

1)实时采集蒸汽流量信号和燃料流量的信号，根据蒸汽流量信号，得到蒸汽流量微分信号；

2)将实时采集的燃料流量信号通过一阶惯性模块进行时间常数调整，然后根据时间常数调整后的燃料流量信号，得到时间常数调整后的燃料流量微分信号；

或者根据实时采集的燃料流量的信号，得到燃料流量微分信号，然后将燃料流量微分信号通过一阶惯性模块进行时间常数调整，得到时间常数调整后的燃料流量微分信号；

3)将蒸汽流量微分信号和时间常数调整后的燃料流量微分信号分别乘以相应的微分系数，然后相减得到微分差值信号；

4)将所述的微分差值信号作为主调节器的前馈值；主调节器根据一级气温测量值、一级气温设定值和前馈值输出导前温度设定值，即副调节器的设定值，副调节器根据导前温度设定值和测量值的偏差调整减温水阀开度，调节减温水流量大小，使一级汽温恢复到设定值。

下面以实施例介绍主调节器前馈输入的产生方式。

实施例1

如图1所示，图中，a为主蒸汽流量；b为燃料量；c、d为微分系数；ran为量程转换模块；sub为减法模块；mul为乘法模块；fom为一阶惯性模块，时间常数为微分时间；ff为主调节器前馈输入。

主蒸汽流量信号a经ran模块转换为0-100，转换后信号经fom模块和sub模块产生主蒸汽流量微分信号，微分信号乘以微分系数c，进行微分幅度调整。燃料量信号b经ran模块转换为0-100，转换后信号经fom模块和sub模块产生燃料量微分信号，微分信号乘以微分系数d，进行微分幅度调整。经微分幅度调整后的信号经过一阶惯性模块，使微分作用对一级汽温的影响与燃料量对一级汽温的影响相适应。

实施例2

如图2所示，a为主蒸汽流量；b为燃料量；c、d为微分系数；ran为量程转换模块；sub为减法模块；mul为乘法模块；fom为一阶惯性模块，时间常数为微分时间；ff为主调节器前馈输入。

燃料量信号b经ran模块转换为0-100，转换后信号通过一阶惯性模块，使燃料量信号的作用延缓；延缓后信号通过fom模块和sub模块产生燃料量微分信号，微分信号乘以微分系数d，进行微分幅度调整，产生燃料量的微分作用。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于过热器温升特性的一级过热器出口温度超前控制方法。减温水流量变化引起一级汽温改变需要较长时间，因此当蒸汽流量、燃料量自发扰动使一级汽温产生偏差，再通过汽温控制系统使一级汽温恢复到设定值需要较长时间，会使一级汽温波动较大。本发明利用蒸汽流量信号、燃料量信号产生各信号的微分，蒸汽流量微分信号减去燃料量微分信号，微分差值信号作为前馈接至主调节器。当主蒸汽流量、燃料量发生扰动时，使导前温度设定值变化，以抵消主蒸汽流量、燃料量扰动对一级汽温的影响，减小了一级汽温的波动。

技术研发人员：杨震力;冯晓露;赵伟杰
受保护的技术使用者：浙江大学;神华国华（舟山）发电有限责任公司
技术研发日：2017.06.20
技术公布日：2017.11.24