一种基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法及系统与流程

本发明涉及火力发电机组控制工程领域，具体涉及一种基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法及系统。

背景技术：

1、目前，火电机组锅炉再热系统主要以对流换热为主，调节方式通常采用调节再热器烟气挡板来控制，以事故喷水减温为辅助调节手段。锅炉运行中，机组负荷、受热面积灰情况、燃料特性以及配风方式的变化都会对再热汽温产生较大的影响。再热器减温水的投入增大了机组的煤耗，而再热汽温超温，易增大再热器受热面爆管的风险。因此，维持再热汽温稳定，减小再热器减温水投入量，对火电机组安全、经济运行至关重要。

2、现行国内大型火电机组再热汽温的控制一般采用常规的单回路pid控制系统，以再热器出口汽温为控制对象，直接控制再热器烟气挡板开度，过热器侧烟气挡板随动反向变化。但是烟气挡板的调节具有很大的滞后性和非线性，使得再热汽温控制品质较差，汽温波动大，经常需要运行人员手动干预，一方面增加了运行人员的工作量，另一方面由于调节的不及时需要经常喷入大量减温水，降低了机组运行的经济性。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法及系统，本发明旨在提高烟气挡板的自动控制品质，实现高精度的再热汽温控制调节，提升机组的安全安全性和经济性。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法，包括：

4、s101，确定锅炉的再热汽温对再热器烟气挡板变化的延时时间t1；

5、s102，根据当前时刻的再热汽温及其变化速率，预测t1时刻的再热汽温tre2；

6、s103，判断时间t1后的再热汽温tre2大于自动控制虚拟设定值tsp2是否成立，若成立则关小再热器烟气挡板，否则开大再热器烟气挡板；其中自动控制虚拟设定值tsp2为根据烟气挡板自动控制设定的再热汽温tsp1进行动态修正得到，且动态修正值与再热汽温的变化速率，以及左右侧再热器减温水调门开度之和或总的再热器减温水量负相关。

7、可选地，步骤s101中确定锅炉的再热汽温对再热器烟气挡板变化的延时时间t1时，包括针对锅炉的选取3个以上不同负荷的稳态工况分别测量再热汽温对再热器烟气挡板变化的延时时间，并将得到的不同负荷的稳态工况下的延时时间取平均值作为锅炉的再热汽温对再热器烟气挡板变化的延时时间t1。

8、可选地，步骤s102中预测t1时刻的再热汽温tre2的函数表达式为：

9、tre2=tre1+ dtre1/dt* t1

10、上式中，tre1为当前时刻的再热汽温，dtre1/dt为再热汽温的变化速率，t1为再热汽温对再热器烟气挡板变化的延时时间。

11、可选地，步骤s103中自动控制虚拟设定值tsp2的修正函数表达式为：

12、tsp2=tsp1+ δ

13、上式中，tsp1为烟气挡板自动控制设定的再热汽温，δ为动态修正值。

14、可选地，步骤s103之后还包括：根据δ = k1k+ k2*dtre1/dt动态调整新的动态修正值δ，再对新的动态修正值δ进行限幅，其中k1和k2为关联系数，且k1和k2均为负值，k为左右侧再热器减温水调门开度之和或者总的再热器减温水量，dtre1/dt为再热汽温的变化速率。

15、可选地，步骤s103之后还包括：

16、s104，等待预设间隔时间δt；

17、s105，判断当前时刻的再热汽温以及当前时刻的再热汽温的变化速率是否满足终止条件，若不满足终止条件，则跳转步骤s102继续自动调整；否则，跳转步骤s104。

18、可选地，步骤s105中终止条件的函数表达式为：

19、tsp1-δt<tre1<tsp1+ δt且|dtre1/dt|<vt

20、上式中，tsp1为烟气挡板自动控制设定的再热汽温，tre1为当前时刻的再热汽温，|dtre1/dt|为当前时刻的再热汽温的变化速率的绝对值，δt为再热汽温的自动控制死区阈值，vt为再热汽温变化速率的自动控制死区阈值。

21、可选地，步骤s104中预设间隔时间δt ≤ 5s，再热汽温的自动控制死区阈值δt≤ 3℃，再热汽温变化速率的自动控制死区阈值vt≤ 0.5℃/min。

22、此外，本发明还提供一种基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法。

23、此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行所述基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法。

24、和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：本发明方法包括确定锅炉的再热汽温对再热器烟气挡板变化的延时时间t1；根据当前时刻的再热汽温及其变化速率，预测t1时刻的再热汽温tre2；判断时间t1后的再热汽温tre2大于自动控制虚拟设定值tsp2是否成立，若成立则关小再热器烟气挡板，否则开大再热器烟气挡板，通过预测t1时刻的再热汽温tre2来实现对再热器烟气挡板自动控制以提前调节烟气挡板，并且通过自动控制虚拟设定值tsp2为根据烟气挡板自动控制设定的再热汽温tsp1进行动态修正得到，且动态修正值与再热汽温的变化速率，以及左右侧再热器减温水调门开度之和或总的再热器减温水量负相关，能够避免汽温来回波动，克服了烟气挡板滞后、运行工况突变导致再热汽温急剧变化引起的调节品质不佳的问题，能够有效提高烟气挡板的自动控制品质，实现了对再热汽温的精准预测和精细控制，提升机组的安全安全性和经济性。

技术特征：

1.一种基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法，其特征在于，步骤s101中确定锅炉的再热汽温对再热器烟气挡板变化的延时时间t1时，包括针对锅炉的选取3个以上不同负荷的稳态工况分别测量再热汽温对再热器烟气挡板变化的延时时间，并将得到的不同负荷的稳态工况下的延时时间取平均值作为锅炉的再热汽温对再热器烟气挡板变化的延时时间t1。

3.根据权利要求2所述的基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法，其特征在于，步骤s102中预测t1时刻的再热汽温tre2的函数表达式为：

4.根据权利要求3所述的基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法，其特征在于，步骤s103中自动控制虚拟设定值tsp2的修正函数表达式为：

5.根据权利要求4所述的基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法，其特征在于，步骤s103之后还包括：根据δ = k1k+ k2*dtre1/dt动态调整新的动态修正值δ，再对新的动态修正值δ进行限幅，其中k1和k2为关联系数，且k1和k2均为负值，k为左右侧再热器减温水调门开度之和或者总的再热器减温水量，dtre1/dt为再热汽温的变化速率。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法，其特征在于，步骤s103之后还包括：

7.根据权利要求6所述的基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法，其特征在于，步骤s105中终止条件的函数表达式为：

8.根据权利要求7所述的基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法，其特征在于，步骤s104中预设间隔时间δt ≤ 5s，再热汽温的自动控制死区阈值δt ≤ 3℃，再热汽温变化速率的自动控制死区阈值vt≤ 0.5℃/min。

9.一种基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～8中任意一项所述基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行权利要求1～8中任意一项所述基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法。

技术总结
本发明公开了一种基于预测控制的再热器烟气挡板自动控制方法及系统，本发明方法包括确定锅炉的再热汽温对再热器烟气挡板变化的延时时间t<subgt;1</subgt;；预测t<subgt;1</subgt;时刻的再热汽温T<subgt;re2</subgt;；若T<subgt;re2</subgt;大于自动控制虚拟设定值T<subgt;sp2</subgt;则关小再热器烟气挡板，否则开大再热器烟气挡板；其中T<subgt;sp2</subgt;为根据烟气挡板自动控制设定的再热汽温进行动态修正得到，且修正值与再热汽温的变化速率，及左右侧再热器减温水调门开度之和或总的再热器减温水量负相关。本发明旨在通过预测再热汽温来实现对再热器烟气挡板自动控制，并结合自动控制虚拟设定值的动态修正有效提高烟气挡板的自动控制品质，实现高精度的再热汽温控制调节，提升机组的安全安全性和经济性。

技术研发人员：曾俊,蒋森年,陈珣,何洪浩,宾谊沅
受保护的技术使用者：湖南省湘电试验研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12