辅机故障减负荷过程中给水流量的控制方法及装置与流程

本发明涉及直流定压运行燃煤机组技术领域，特别涉及一种辅机故障减负荷过程中给水流量的控制方法及装置。

背景技术：

当机组主要辅机故障跳闸造成机组实发功率受到限制时(协调控制系统在自动状态)，为适应设备出力，协调控制系统强制将机组负荷减到尚在运行的辅机所能承受的负荷目标值，协调控制系统的该功能称为辅机故障减负荷(RUNBACK)，简称为RB。火电厂一般典型设计为两台引风机，两台送风机，两台一次风机以及两台给水泵，当上述设备中一台发生故障停止运行即发生RB。直流运行机组发生RB后风量、煤量、水量应按照一定速率进行快减，其中，给水流量的快减功能是一个重点，也是一个难点。

现有技术中RB后的给水流量控制方案为：如图1所示，RB发生后，根据机组目标负荷经过速率限制(给水流量减少的速率)、函数(负荷与给水流量的函数关系)和惯性环节(不同RB种类下惯性环节的惯性时间常数)转化为给水流量指令，作为实际给水流量定值，去控制给水泵转速。不同种类RB发生后，限速后三阶惯性环节参数不同，以控制在不同RB工况下的减水速率。

但是，该方案为一开环控制，即RB发生后，只能根据通过经验和前期试验已经设好的速率对给水流量进行控制(即针对不同RB工况，降低给水流量的速率是设定好的)。对于直流定压运行机组来说，重要的参数为过热点温度和主蒸汽压力，这两个参数通过开环不能够进行精确控制。特别是对于锅炉这个复杂系统来说，每次RB发生前机组工况不同，过热点温度(即主蒸汽温度)和主蒸汽压力在RB发生后的变化状况都是不同的。这就对RB的成功率造成了一定的影响。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种辅机故障减负荷过程中给水流量的控制方法，以解决现有技术中由于不能对过热点温度和主蒸汽压力进行精确控制而影响RB成功率的技术问题。该方法包括：在直流定压运行燃煤机组出现辅机故障减负荷工况后，获取所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差，获取所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差；针对不同种类的辅机故障减负荷工况，根据所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差和所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差，调整给水流量的预设速率。

在一个实施例中，针对不同种类的辅机故障减负荷工况，根据所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差和所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差，调整给水流量的预设速率，包括：将所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差和所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差输入到PID控制器中进行计算；将PID控制器的计算结果与给水流量的预设速率相乘，得到修正后的预设速率，采用修正后的预设速率降低给水流量，使得主蒸汽压力值和主蒸汽温度值符合所述直流定压运行燃煤机组当前的运行要求。

在一个实施例中，所述中间点温度值为所述直流定压运行燃煤机组中分离器出口的温度值。

本发明实施例还提供了一种辅机故障减负荷过程中给水流量的控制装置，以解决现有技术中由于不能对过热点温度和主蒸汽压力进行精确控制而影响RB成功率的技术问题。该装置包括：获取模块，用于在直流定压运行燃煤机组出现辅机故障减负荷工况后，获取所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差，获取所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差；修正模块，用于针对不同种类的辅机故障减负荷工况，根据所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差和所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差，调整给水流量的预设速率。

在一个实施例中，所述修正模块，包括：PID控制器，用于输入所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差和所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差，进行计算；乘法器，用于将PID控制器的计算结果与给水流量的预设速率相乘，得到修正后的预设速率，采用修正后的预设速率降低给水流量，使得主蒸汽压力值和主蒸汽温度值符合所述直流定压运行燃煤机组当前的运行要求。

在一个实施例中，所述中间点温度值为所述直流定压运行燃煤机组中分离器出口的温度值。

在本发明实施例中，针对不同种类的辅机故障减负荷工况，通过根据所述直流定压燃煤运行机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差和所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差，来调整给水流量的预设速率，实现了利用闭环和开环的方式来降低给水流量，与现有技术中只通过固定预设速率来降低给水流量的开环控制方式相比，可以实时对降低给水流量的预设速率进行修正，从而达到了精确控制运行所需主蒸汽压力和主蒸汽温度的目的，有助于提高RB的成功率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是现有技术中的一种RB后控制给水流量的方案示意图；

图2是本发明实施例提供的一种辅机故障减负荷过程中给水流量的控制方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种改进的RB后控制给水流量的方案示意图；

图4是本发明实施例提供的一种辅机故障减负荷过程中给水流量的控制装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明实施例中，提供了一种辅机故障减负荷过程中给水流量的控制方法，如图2所示，该方法包括：

步骤201：在直流定压运行燃煤机组出现辅机故障减负荷工况后，获取所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差，获取所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差；

步骤202：针对不同种类的辅机故障减负荷工况，根据所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差和所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差，调整给水流量的预设速率。

由图2所示的流程可知，在本发明实施例中，针对不同种类的辅机故障减负荷工况，通过根据所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差和所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差，来调整降低给水流量的预设速率，实现了利用闭环和开环的方式来降低给水流量，与现有技术中只通过固定预设速率来降低给水流量的开环控制方式相比，可以实时对降低给水流量的预设速率进行修正，从而达到了精确控制运行所需主蒸汽压力和主蒸汽温度的目的，有助于提高RB的成功率。

具体实施时，直流定压运行的机组，在RB发生后，重要的参数有炉膛负压、主蒸汽温度，主蒸汽压力等参数。炉膛负压代表了燃烧的稳定，由风烟系统中的引风机来控制，与汽水系统关联性较小，形成了与汽水系统相对独立的系统。而主蒸汽温度与主蒸汽压力是汽水系统的主要参数，减煤和减水的速率决定了这两个参数是否能够在安全的范围之内。其中，减煤是通过跳闸磨煤机来实现的，使负荷尽快地降下来，最终降至单侧辅机允许的出力范围内，这个过程是一个动态过程，要求锅炉燃烧热量和给水量有合适的匹配关系，所以减水(即降低给水流量)的速率即决定了主蒸汽温度和主蒸汽压力这两个参数是否在安全范围之内。直流定压运行的机组一般要求机组主蒸汽压力保持定压力运行，当主蒸汽压力过低时，将触发主蒸汽压力低保护动作，一般将主蒸汽压力控制在低于主蒸汽压力额定压力(即上述主蒸汽压力设定值)1MPa左右是安全的。主蒸汽温度过低或过高时，将触发主汽温度保护动作。一方面，如果减水的速率过快，会导致主蒸汽温度高和主蒸汽压力降得过快，而减水的速率过慢，又会导致主蒸汽温度过低。

为了实现针对不同种类的辅机故障减负荷工况，实时调整给水流量的预设速率，在本实施例中，将所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差和所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差输入到PID(比例、积分、微分)控制器中进行计算；将PID控制器的计算结果与给水流量的预设速率相乘，得到修正后的预设速率，采用修正后的预设速率来降低给水流量，使得主蒸汽压力值和主蒸汽温度值符合所述直流定压运行燃煤机组当前的运行要求。

具体的，在现有技术中的开环给水流量控制方案的基础上，在速率控制环节上添加PID控制器，以调整速率。例如，如图3所示，⊿Pt为直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差，⊿T为直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差。主蒸汽压力的设定值为额定压力，中间点温度的设定值可根据运行数据来设定。将⊿T、⊿Pt这两个偏差引入PID控制器进行计算，将计算结果与针对不同RB工况设定好的预设速率相乘，以闭环的方式实现对人为事先设定的不同RB工况下对降低给水流量的速率进行动态修正，可以达到控制给水流量进而对主蒸汽压力和中间点温度进行控制的目的。本方案利用闭环+开环的方式对主蒸汽温度和主蒸汽压力进行控制，将中间点温度和主蒸汽压力引入PID控制器，对RB发生后给水的减少速率进行控制，提高了RB发生后主要参数的控制精度。具体的，中间点温度即分离器出口的温度，一般直流炉设计此点为微过热点，此点温度相对于主蒸汽温度来说有提前性，遂用此点温度而不用主蒸汽温度。

具体实施时，现有开环控制方案(如图1所示)中的参数为不同RB种类下给水流量减少的速率(即上述预设速率)、负荷与给水流量的函数关系以及不同RB种类下惯性环节的惯性时间常数，这些参数主要依靠一些辅助性试验和经验来得到，在此不再赘述。改进后的闭环+开环控制方案(如图3所示)之中需要设定的PID控制器参数则可以通过RB试验来最终确定。

具体实施时，可以对改进后的闭环+开环控制方案的效果进行验证。例如，(1)按照图3所示，完成机组DCS平台方案的设计、组态和下装。并根据实际情况设置所需参数。(2)通过强制、模拟等手段进行机组的逻辑试验，验证逻辑组态正确性。(3)热态投入RB功能，在RB发生后测试此功能的实际控制效果。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种辅机故障减负荷过程中给水流量的控制装置，如下面的实施例所述。由于辅机故障减负荷过程中给水流量的控制装置解决问题的原理与辅机故障减负荷过程中给水流量的控制方法相似，因此辅机故障减负荷过程中给水流量的控制装置的实施可以参见辅机故障减负荷过程中给水流量的控制方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图4是本发明实施例的辅机故障减负荷过程中给水流量的控制装置的一种结构框图，如图4所示，包括：获取模块401和修正模块402，下面对该结构进行说明。

获取模块401，用于在直流定压运行燃煤机组出现辅机故障减负荷工况后，获取所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差，获取所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差；

修正模块402，用于针对不同种类的辅机故障减负荷工况，根据所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差和所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差，调整给水流量的预设速率。

在一个实施例中，所述修正模块，包括：PID控制器，用于输入所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差和所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差，进行计算；乘法器，用于将PID控制器的计算结果与给水流量的预设速率相乘，得到修正后的预设速率，采用修正后的预设速率降低给水流量，使得主蒸汽压力值和主蒸汽温度值符合所述直流定压运行燃煤机组当前的运行要求。

在一个实施例中，所述中间点温度值为所述直流定压运行燃煤机组中分离器出口的温度值。

在本发明实施例中，针对不同种类的辅机故障减负荷工况，通过根据所述直流定压运行燃煤机组当前的主蒸汽压力值与主蒸汽压力设定值之间的偏差和所述直流定压运行燃煤机组当前的中间点温度值与中间点温度设定值之间的偏差，来调整给水流量的预设速率，实现了利用闭环和开环的方式来降低给水流量，与现有技术中只通过固定的预设速率来降低给水流量的开环控制方式相比，可以实时对降低给水流量的预设速率进行修正，从而达到了精确控制运行所需主蒸汽压力和主蒸汽温度的目的，有助于提高RB的成功率。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。