用于机炉协调系统的控制方法、设备、系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动控制领域，具体地，涉及一种用于机炉协调系统的控制方法、一种用于机炉协调系统的控制设备、以及一种用于机炉协调系统的控制系统。
【背景技术】
[0002]机炉协调控制系统是将单元机组作为一个整体来考虑，它能够保证机组在安全稳定运行的前提下使得机组的负荷尽可能快的跟随调度系统发出的负荷指令要求，对于锅炉而言，机炉协调控制最终产生的控制指令是锅炉主控指令来控制锅炉的操作。
[0003]而现有技术中，锅炉主控指令由PID调节器输出加上两个前馈信号给出，PID调节器的输入为主蒸汽机压力目标值和实际主蒸汽机压力值的偏差。第一项前馈是由机组负荷指令形成的静态前馈。第二项前馈是为了提高主蒸汽压力的控制品质，根据压力偏差产生的微分前馈量作为提高主蒸汽压力调节品质的能量补偿。
[0004]但是，针对热力发电厂的协调控制而言，这种微分补偿控制逻辑存在如下问题:根据压力偏差变化的正负关系导致压力偏差微分输出的增加或减小的特性有时会在实际应用生产中产生不良的效果。例如，在升负荷时锅炉主控的输出增大来完成燃料、给水的增加从而达到提高机组出力的目的。但是在提升机组负荷过程中，有可能压力偏差突然出现负值导致产生负向的微分输出(即微分输出向减小方向变化)，这将导致锅炉主控输出的下降，从而导致锅炉升负荷率的下降，即降低了机组的负荷调节能力。同理，在降负荷过程中，锅炉主控指令的输出也将减小来快速降低机组的出力，但是在此工况下主蒸汽机压力偏差为正值时，压力偏差的微分量输出会向增大的方向变动，这种情况的发生也将导致机组降负荷速率的下降。
[0005]即现有技术中缺少压力偏差动态补偿与锅炉主控输出(指令)同向的控制方法、设备以及系统，不能保证压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出同向。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出不同向造成的机组负荷速率降低的问题，本发明提供了一种用于机炉协调系统的控制方法，该方法包括:根据机炉协调系统的负荷值与负荷目标值确定负荷过程，所述负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程；以及根据所确定的负荷过程和压力偏差微分量确定压力偏差前馈量并将所确定的压力偏差前馈量输出，以控制机炉协调系统的机组的操作；其中所述压力偏差微分量为对机炉协调系统的主蒸汽机压力值与主蒸汽机压力目标值之间的压力偏差进行微分计算后的压力偏差值。
[0007]相应地，本发明还提供了一种用于机炉协调系统的控制设备，该设备包括:负荷判断模块，用于根据机炉协调系统的负荷值与负荷目标值确定负荷过程，所述负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程；以及用于根据所确定的负荷过程和压力偏差微分量确定压力偏差前馈量；输出模块，与所述负荷判断模块连接，用于将所确定的压力偏差前馈量输出，以控制机炉协调系统的机组的操作；以及微分算法模块，与所述负荷判断模块连接，用于对机炉协调系统的主蒸汽机压力值与主蒸汽机压力目标值之间的压力偏差进行微分计算以获得压力偏差微分量。
[0008]另外，本发明还提供了一种用于机炉协调系统的控制系统，该系统包括:负荷测量装置，用于获得所述机炉协调系统中的负荷值；压力传感器，用于获得机炉协调系统中的锅炉的主蒸汽机压力值；以及本发明所提供的用于机炉协调系统的控制设备，所述用于机炉协调系统的控制设备分别与所述负荷采集装置和所述压力传感器连接。
[0009]采用本发明提供的用于机炉协调系统的控制方法、设备、以及系统，通过根据机炉协调系统的负荷值与负荷目标值确定负荷过程(所述负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程)，以及之后根据所确定的负荷过程和压力偏差微分量确定压力偏差前馈量并将所确定的压力偏差前馈量输出，以控制机炉协调系统的机组的操作，能够实现压力偏差动态补偿与锅炉主控输出(指令)同向，即保证压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出同向，避免了由于压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出不同向而造成的机组负荷速率降低的发生，大大提高了整个机炉协调控制系统的有效性。
[0010]本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0011]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0012]图1是根据本发明的一种实施方式的用于机炉协调系统的控制设备的示意图；以及
[0013]图2是根据本发明的一种实施方式的用于机炉协调系统的控制方法的示意流程图。
[0014]附图标记说明
[0015]100微分算法模块200负荷判断模块300输出模块
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0017]下面将举例说明本发明的思想，但应当理解的这些示例为非局限性示例，本发明的保护范围不限于此:
[0018]为了更加清楚地说明本发明的思想，下面以用于机炉协调系统的控制系统为例对本发明所提供的控制过程进行详细的说明。例如，该用于机炉协调系统的控制系统可以包括:负荷采集装置，用于获得所述机炉协调系统中的负荷值，其中所述负荷采集装置可以是任何能够获得所述负荷值的装置；压力传感器，用于获得机炉协调系统中的锅炉的主蒸汽机压力值，所述负荷采集装置和压力传感器的布置和功能与现有技术相似，在此不再赘述；以及本发明所提供的用于机炉协调系统的控制设备(将在下文中详细地描述)，所述用于机炉协调系统的控制设备分别与所述负荷采集装置和所述压力传感器连接，以分别从负荷采集装置和压力传感器接收当前负荷值和主蒸汽机压力值。
[0019]图1是根据本发明的一种实施方式的用于机炉协调系统的控制设备的示意图，如图1所示，该设备可以包括:负荷判断模块200，用于根据机炉协调系统的负荷值与负荷目标值确定负荷过程，所述负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程；以及之后根据所确定的负荷过程和压力偏差微分量确定压力偏差前馈量；输出模块300，与所述负荷判断模块200连接，用于将所确定的压力偏差前馈量输出，以控制机炉协调系统的机组的操作；以及微分算法模块100，与所述负荷判断模块200连接，用于对机炉协调系统的主蒸汽机压力值与主蒸汽机压力目标值之间的压力偏差进行微分计算以获得压力偏差微分量。其中所述负荷目标值和主蒸汽机压力目标值可以预先存储在用于机炉协调系统的控制设备中，或者经由控制面板等根据实际情况输入至该设备中。
[0020]采用这样的实施方式，由于所确定的压力偏差前馈量是根据不同负荷过程和压力偏差微分量来确定的，使得压力偏差微分量的增减是与负荷过程相符的，因此能够实现压力偏差动态补偿与锅炉主控输出(指令)同向，即保证压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出同向，避免了由于压力偏差微分量的增量方向与锅炉主控输出不同向而造成的机组负荷速率降低的发生，大大提高了整个机炉协调控制系统的有效性。
[0021]具体地，所述负荷判断模块200可将所述负荷值与所述负荷目标值之间的负荷偏差和负荷阈值进行比较；根据所比较的结果确定负荷过程为升负荷过程、降负荷过程、或者稳态负荷过程。
[0022]优选地，所述负荷阈值可以包括升负荷阈值和降负荷阈值；所述负荷判断模块200可以包括升负荷判断模块、降负荷判断模块、以及稳态负荷判断模块，其中:
[0023]所述升负荷判断模块用于在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差为正值且超过升负荷阈值(例如，5MW)的情况下确定负荷过程为升负荷过程；
[0024]所述降负荷判断模块用于在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差为负值且低于降负荷阈值(例如，-5MW)的情况下确定负荷过程为降负荷过程；以及
[0025]所述稳态负荷判断模块用于在所述负荷目标值与所述负荷值之间的负荷偏差位于升负荷阈值与所述降负荷阈值之间的情况下确定负荷过程为稳态负荷过程。
[0026]优选地，所述升负荷判断模块可以包括绝对值运算模块，以通过对压力偏差微分量取绝对值确定压力偏差前馈量，即当判断负荷过程为升负荷的情况下，保证压力偏差微分量为正值，以实现压力偏差动态补偿与锅炉主控输出同向。
[0027]以及，所述降负荷判断模块可以包括绝对值运算模块和乘法运算模块，以通过对压力偏差微分量取绝对值并将取绝对值后的压力偏差微分量与负一相乘确定压力偏差前馈量，即当判断负荷过程为降负荷的情况下，保证压力偏差微分量为负值，以实现压力偏差动态补偿与锅炉主控输出同向。
[0028]以及，稳态负荷判断模块在所确定的负荷过程为稳态负荷过程的情况下，通过设置所述压力偏差微分量为零值确定压力偏差前馈量，以保证整个系统的稳态。
[0029]根据本发明的另一种实施方式，本发明所提供的用于机炉协调系统的控制系统还可以包括输出锅炉主控指令的比例-积分-微分PID控制器，该PID控制器可以对主蒸汽机压力值与主蒸汽机压力目标值之间的压力偏差进行PID控制，由于PID控制器的控制过程与现有技术相同，因此，为了不混淆本发明的保护范围，在此不再赘述。
[0030]而本发明与现有技术不同的是，将本发明所提供的输出模块300的输出(S卩如上实施方式所描述，压力偏差动