基于动态功煤比的超临界机组燃料热值校正控制方法与流程

1.本发明属于发电技术领域，尤其涉及一种基于动态功煤比的超临界机组燃料热值校正控制方法。


背景技术：

2.随着新能源发电的逐步推广，新能源发电的比例逐年增加，而且受季节、日照、降雨量等多方面的影响，新能源发电量还未能稳定。这些因素无疑将对火电机组的调峰、调频能力提出了更高的要求，同时对机组负荷调整的快速性及稳定性的要求也更加严格。随着机组运行年限的增长，设备老化、故障率增高等因素将不可避免，这些都将对火电机组的安全稳定运行造成更大的影响，加之火电机组的燃料供应仍处于卖方市场，电厂供应的燃煤无法保证为设计煤种。入炉煤种的不固定性及随机性将对机组协调控制系统造成极大的干扰，机组传统的基础煤量指令为负荷指令对应的折线函数，而且现有的燃煤热值校正技术的校正时间为2h左右，无法满足机组自动控制系统的需求，燃煤热值变化后，随着机组煤量波动，机组各主要参数也处于波动状态，特别是蒸汽温度温升率变化较大时容易造成金属疲劳，加剧氧化皮的产生，超温严重时导致爆管，低温严重时将导致汽轮机进水。所以现在迫切需要一种控制方法，能够满足机组负荷变化后，燃煤量配比的精准性，燃煤热值校正的校正时间能够达到分钟级，使机组协调系统不受或少受煤种变化的影响。
3.传统的功煤配比方式为：协调状态下的基础煤量值为机组负荷指令加供热负荷后经f(x)折线函数得出，函数关系的确定，根据建厂初期的设计煤种热值状态下，得出的机组负荷对应的静态燃料量，此数值为负荷对应的基础燃料量，此函数必须准确，才能保证锅炉主控系统进行较小的煤量校正，才能保证机组燃料量、给水流量、总风量等参数的稳定。若现有煤种偏离设计煤种，则无法保证此f(x)函数的准确性，也就无法保证基础煤量的准确性。为解决以上问题，通过燃煤热值校正技术(btu)实现煤种差异下的煤质校正。具体实现逻辑为：实际负荷对应的标准煤量作为热值校正pid的设定值，实际值为当前校正的燃料量，两者相减之后的差值进入一个纯积分(8000s)pid进行运算，输出值为燃料热值校正系数，此热值校正系数乘以实际燃料量作为校正后的燃料量，校正后的燃料量再次作为热值校正pid的实际值，进行循环校正。同时校正后的燃料量作为最终的实际燃料量同步进入燃料主控的闭环控制。例如当校正系数为1.1时，说明设计煤种的热值是当前燃料量热值的1.1倍，若当前负荷下需要设计煤种100t/h，那么当前热值的燃煤需要100
×
1.1＝110t/h。通过这样的换算关系，完成燃煤的热值校正。
4.机组总负荷对应的基础煤量函数f(x)，此函数为设计煤种煤量关系式，当煤种发生较大变化、各辅机特性变化、锅炉大修等因素产生后，此f(x)函数关系式将不再准确，煤量偏差较大时，将给燃煤热值校正功能造成很大的扰动。
5.常规燃煤热值校正(btu)是根据机组负荷指令对应的设计煤量与实际煤量进行比较，当机组负荷、压力、中间点温度、煤量稳定时，需要经过6000s
‑
8000s的纯积分pid进行缓慢校正煤量，当煤量发生变化时，经过一段纯滞后时间后机组主蒸汽压力发生变化，通过锅
炉主控的闭环作用再次调整煤量，达到校正的作用，校正时间过快导致机组煤量、主蒸汽压力、主再热蒸汽温度波动大；校正作用设置较慢时，虽然对机组各主要参数影响稍弱，但校正功能较弱，使机组协调无法适应煤种的变化。现阶段随着agc变负荷速率更快、幅度更大、频率更高的影响，机组长期处于稳定工况的时间较短，而且随着火电机组对燃料的迫切需求的现状，入厂煤种无法满足设计煤种的要求，燃煤热值变动较大，协调控制系统中负荷对应的基础煤量已不是准确的数值，实际功煤比与原设计值相差很大。所以常规的燃煤热值校正(btu)功能已无法满足现阶段机组协调的控制需求，燃煤热值无法及时的被校正，将会造成机组变负荷时煤量非正常过调或欠调，机组长时间处于不稳定的工况，不仅对机组安全性产生影响，同时也不利于机组的经济运行。上述问题也一直是影响火电机组协调控制系统品质的重要因素，本发明意在解决燃种变化频繁、热值变动较大工况下的机组协调控制效果不佳的难题，实现对协调控制系统快速、零扰动下的煤质校正功能。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种基于动态功煤比的超临界机组燃料热值校正控制方法，以解决上述技术问题。
7.本发明提供了一种基于动态功煤比的超临界机组燃料热值校正控制方法，包括：
8.步骤1,利用机组稳态运行的判断条件，对功煤比回路进行运算，得出机组稳态功煤比系数，通过将稳态功煤比系数与当前负荷指令进行乘积运算，得出机组当前燃煤热值情况下的基础煤量；
9.步骤2，机组燃煤热值发生变化时，通过功煤比校正触发判断、单次校正煤量锁存、校正煤量叠加、功煤比校正煤量的锅炉主控反向补偿，对机组动态功煤比进行校正。
10.进一步地，所述步骤1包括：
11.对动态功煤比及稳态功煤比进行比较，偏差小于0.1时，则保持当前的稳态功煤比数值。
12.进一步地，所述步骤2包括：
13.功煤比校正触发期间，对当前机组负荷静态煤量指令的变化量进行运算得到单次功煤比煤量校正数值；在此次校正结束后，将此次校正的绝对煤量差值保持，下一次功煤比校正触发时，在原有的校正煤量上继续进行叠加；当锅炉主控切除自动后延时0.5s，将锁存的煤量进行清零。
14.进一步地，所述步骤2还包括：
15.对功煤比校正的煤量绝对值在锅炉主控煤量输出中进行反向补偿，使功煤比校正煤量时，锅炉主控煤量输出不发生变化，以实现机组煤量无扰动状态下的功煤比校正。
16.借由上述方案，通过基于动态功煤比的超临界机组燃料热值校正控制方法，通过实时变化的机组负荷与燃煤量的比值计算出机组功煤比参数，通过机组稳态方式条件加以判断，确定出机组稳态功煤比系数，当机组燃煤热值发生变化以后能够准确、快速的进行热值校正，校正的差值量对锅炉主控进行反向补偿，既达到功煤比系数校正的快速性，又保证了功煤比系数校正过程的无扰性。基于功煤比取代常规负荷对应煤量的f(x)函数功能，能够保证负荷变化时，煤量跟随变化的精准性，同时煤热值校正过程中的扰动性也能够避免。大大提高了机组协调控制的调节品质，煤量波动更小，机组给水流量、中间点温度、主、再热
蒸汽温度、nox出口氮氧化浓度、总风量、一次风压力、总风量、炉膛压力等机组主要参数在机组动态协调变负荷时，均能保持较好的稳定性。对于燃煤热值变化较大，煤种不稳定的电厂，效果尤为明显。
附图说明
17.图1是本发明一实施例的流程图；
18.图2是本发明功煤比运算回路示意图；
19.图3是本发明功煤比煤量校正锅炉主控反向补偿计算回路示意图；
20.图4是本发明功煤比煤量校正锅炉主控煤量反向补偿回路示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
22.参图1所示，本实施例提供了一种基于动态功煤比的超临界机组燃料热值校正控制方法，包括：
23.步骤1,利用机组稳态运行的判断条件，对功煤比回路进行运算，得出机组稳态功煤比系数，通过将稳态功煤比系数与当前负荷指令进行乘积运算，得出机组当前燃煤热值情况下的基础煤量；
24.步骤2，机组燃煤热值发生变化时，通过功煤比校正触发判断、单次校正煤量锁存、校正煤量叠加、功煤比校正煤量的锅炉主控反向补偿，对机组动态功煤比进行校正。
25.本发明通过动态功煤比和机组稳态判断条件推导出稳态功煤比，利用稳态功煤比乘以机组负荷指令的方式得出当前燃煤热值下的精准煤量指令，取代常规机组负荷指令通过单一恒定的f(x)得出粗略的煤量指令，相比传统控制方法更为科学合理，精准的煤量控制会提升机组协调的调节品质。燃煤热值发生变化时，功煤比动态补偿功能，将会通过“零扰动”的方式对功煤比进行校正，机组稳态工况下校正时间20s内即可完成。常规热值校正功能通过煤量影响机组主蒸汽压力，进而影响锅炉主控输出的煤量变化，才能达到煤质校正的目的，每次煤量校正时间要达到2h甚至更长时间，不仅校正速度慢，而且对锅炉燃烧及煤量调整有一定的扰动性。本发明完成煤质校正仅需要传统控制策略校正时间的3
‰
，并且校正过程完全无扰，极大的提高了机组燃煤与机组负荷的精准匹配程度，提高了机组协调控制的调节品质，机组整体负荷变动煤量波动更小，主、再热蒸汽压力及温度将更为稳定，机组经济性也得到了提高。
26.下面对本发明作进一步详细说明。
27.参图2所示，功煤比运算回路利用机组稳态运行的判断条件，对功煤比回路进行运算，得出准确、稳定的功煤比系数，通过与当前负荷指令进行乘积运算，得出机组当前负荷对应的基础煤量。本实施例利用机组实际负荷(不用负荷指令的原因为：当机组一次调频动作以后，负荷指令与实际负荷不相等，而实际负荷能够准确代表机组真实出力水平。)加上供热负荷(北方机组多供热机组，所以需要加上供热负荷修正，若不是供热机组，则无需增加此项)得到机组实际出力水平即机组总负荷。总燃料量除以机组总负荷(万为单位)得出机组实时的动态功煤比(一万负荷对应燃料量的吨数)。动态功煤比不一定是机组稳定状态
时的准确功煤比数值，所以需要对功煤比计算时机进行限制。当机组在协调方式时，机组主蒸汽压力偏差小于0.2mpa，主蒸汽压力偏差的60s微分小于0.1mpa，机组不在变负荷状态，机组未发生rb等条件满足时，按照50t/min的变化速率，将动态功煤比转化为机组稳态的功煤比。为了避免机组稳态时，功煤比小幅度波动，所以对动态功煤比及稳态功煤比进行比较，偏差小于0.1时，则保持当前的稳态功煤比数值，稳态功煤比代表了当前热值的燃煤增减10mw负荷对燃料的准确需求量。此稳态功煤比数值乘以机组负荷指令则代表了机组当前负荷对应的基础煤量指令。之所以用此种方法取代机组负荷指令对应f(x)得出当前负荷对应的基础煤量指令，是因为煤种多变性，此时单一恒定的f(x)函数已经不够准确了。而采用功煤比回路就能准确的确定出功煤关系，机组变负荷时，使得煤量变化更精准，尽量减少锅炉主控闭环滞后的煤量调整幅度和频率。
28.参图3所示，功煤比煤量校正锅炉主控反向补偿计算回路是功煤比无扰校正的关键所在。当功煤比校正触发期间，当前机组负荷静态煤量指令的变化量将进行运算得到单次功煤比煤量校正数值。在此次校正结束后，此次校正的绝对煤量差值将被保持住，下一次功煤比校正触发时，在原有的校正煤量上继续进行叠加。当锅炉主控切除自动后延时0.5s，将锁存的煤量进行清零。此补偿回路的叠加补偿计算功能，通过功煤比触发及功煤比触发消失的判断条件，对四个“t”选块进行切换和锁存，达到叠加补偿的功能。
29.参图4所示，功煤比煤量校正锅炉主控煤量反向补偿回路用于对功煤比校正的煤量绝对值在锅炉主控煤量输出中进行反向补偿，这样当功煤比校正时煤量时，锅炉主控煤量输出不发生变化，实现机组煤量无扰动状态下的功煤比校正功能。
30.该基于动态功煤比的超临界机组燃料热值校正控制方法，利用机组动态功煤比加机组稳态运行的限定条件得出机组稳态功煤比系数，通过与机组负荷指令相乘后，得到当前燃煤热值情况下的精准功煤比配比关系。通过功煤比校正触发判断、单次校正煤量锁存、校正煤量叠加、功煤比校正煤量的锅炉主控反向补偿等功能，实现了机组动态功煤比校正过程的瞬时性、无扰性。
31.以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。