本发明涉及调控制系统锅炉前馈控制
技术领域：
，是一种燃煤机组锅炉前馈的给煤量预控制方法。
背景技术：
：对于燃煤发电单元机组协调控制系统主要任务是协调控制机组负荷和主蒸汽压力两个参数。前者与机组调频调峰直接联系，根据电网需求及时做出负荷变化；后者关系到锅炉稳定运行，控制主蒸汽压力的手段主要为给煤量控制，因为锅炉燃料的能量转换环节多、过程复杂，具有大惯性、大时延特性，其控制方式是通过锅炉协调PID及附属多前馈控制，前馈控制发挥相关参数变化的预测作用，利用整定良好的参数计算出的燃料量直接叠加在锅炉协调PID输出，在主蒸汽压力反应至PID输入偏差并改变输出偏差前完成给煤量开环预调整，使机组具备更快速的调节速率。当前燃煤机组锅炉前馈包含：实际负荷指令(LDC)函数，给煤量预加减控制，汽包压力微分(直流炉无)，主蒸汽压力偏差微分，主蒸汽压力设定微分。其中通过提前达到目标负荷给煤量以适应负荷快速变化的要求，加入了给煤量预加减控制前馈，能够在机组进行负荷变化的开始点就根据目标负荷的变化大小预先在锅炉主控PID输出进行大幅度给煤量增加或减少，并保持一段时间后最终恢复至0。现有给煤量预控制技术方案是在负荷进行信号触发后由目标负荷指令与实际负荷之差与0的切换，切换选择后数据分别进入两个函数的输入，其一用于控制脉冲时长，另一个用于控制预加减给煤量大小，负荷进行信号触发前者赋予的可变时长的脉冲信号，脉冲期间选择后者定义的给煤量大小以较快速率输出至锅炉主控前馈，当脉冲时长结束，又以较慢速率恢复至0，实现给煤量的预加减控制。现有技术缺点主要是该项前馈作用预加减给煤量后恢复至0的速率是固定的，仅依靠锅炉主控PID闭环调节主蒸汽压力来抵消恢复过程的扰动，与直接被控对象锅炉的主蒸汽压力没有建立任何控制联系。在出现被控量机组负荷与主蒸汽压力均有下降趋势的同时，该前馈作用仍以固定速率下降方向恢复，则需要锅炉主控PID来闭环补偿这部分前馈反作用量，使该前馈作用成为新的干扰量，增加锅炉主控PID对主蒸汽压力调节时间，降低机组负荷与主蒸汽压力控制精度及协调控制性能。另一个缺点是该项前馈作用预加减给煤量大小是固定的，无法自适应燃煤发热量的变化。电厂燃煤发热量是一个不固定无规律变化的，当它发生变化时，单位功率所需煤量大小随之变化，此时，固定的预加减给煤量会达不到要求的量，只能通过锅炉PID闭环补偿这部分给煤量，这样将增加调节过程时间，降低协调控制性能。技术实现要素：本发明提供了一种燃煤机组锅炉前馈的给煤量预控制方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术中主蒸汽压力及负荷与各自设定值的动态偏差的问题以及煤质变化导致的预加减给煤量不匹配的问题。本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种上述燃煤机组锅炉前馈的给煤量预控制方法，包括以下步骤：第一步,负荷进行信号触发：由目标负荷指令与实际负荷之差与0的切换模块T1控制，切换选择后数据分别进入脉冲时长控制函数f1(x)、预控制给煤量函数f2(x)的输入值；第二步,负荷进行信号触发脉冲：f1(x)输出数据用于控制脉冲时长，脉冲信号分别输出至三个数据切换模块T2、T6、T7以及非门；第三步,在脉冲期间内，T2输出由控制预控制给煤量函数f2(x)的输出切换至0，T2输出存入In2。第四步，总燃料量与实际负荷比值经功-煤比修正函数f3(x)输出修正系数至切换模块T3，T3输出至In1，In1与In2相乘后输出至速率限制模块输入；第五步，预加减煤恢复速率控制实现过程：锅炉主蒸汽压力经过速率计算函数f4(x)求得其变化率，速率计算函数f4(x)输出Out=In(t)-In(t-1)Stime]]>其中In(t)为当前输入值，In(t-1)为上个扫描周期的输入值，Stime为扫描周期时间(s)；当变化率大于0.0002MPa/s时说明其有上升趋势，且与AND脉冲时间非门后即预加减煤量进入恢复阶段，则T5切换至0，实现闭锁减负荷时给煤量预减后向加方向恢复的控制，当压力没有上升趋势后继续以速率A恢复，经过T7输出至速率限制模块使预减煤恢复的上升速率限制为0，实现闭锁减负荷时给煤量预减后向加方向恢复的控制，当压力没有上升趋势后继续以速率A恢复；当实时求得的主蒸汽压力变化率小于-0.0002MPa/s即说明其有下降趋势，且与AND预加减煤量进入恢复阶段，则T4切换至0，经过T6输出至速率限制模块使预加煤恢复的下降速率限制为0，实现闭锁加负荷时给煤量预加后向减方向恢复的控制，当压力没有下降趋势后继续以速率A恢复；第六步，当T4、T5未触发时，定值A为预加减后段的恢复速率；第七步，T6、T7是负荷进行时的脉冲信号触发切换至速率B，定值B为起始快速预加减的发生速率，T6输出控制限制下降速率值，T7输出控制限制上升速率值；第八步，速率限制模块将T6输出控制限制下降速率值、T7输出控制限制上升速率值以及In1与In2相乘后输出值进行汇总分析后，以变化的速率输出至预加减煤控制指令得出结果。下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：本发明通过在控制系统改变协调控制在变负荷过程中前馈给煤量控制逻辑，能够提高变负荷过程主蒸汽压力及负荷控制速率，缩小主蒸汽压力及负荷与各自设定值的动态偏差。通过增加煤质修正函数，解决煤质变化导致的预加减给煤量不匹配的问题，提高预加减煤量在煤质变化时的自适应性。本发明通过燃煤机组大负荷变动时超前预给定给煤量，负荷变动并快速稳定控制主蒸汽压力，提高协调控制性能，取得优化的效果。附图说明附图1为本发明实施例1的方法流程图。具体实施方式本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：实施例1：如附图1所示，一种燃煤机组锅炉前馈的给煤量预控制方法，包括以下步骤：第一步,负荷进行信号触发：由目标负荷指令与实际负荷之差与0的切换模块T1控制，切换选择后数据分别进入脉冲时长控制函数f1(x)、预控制给煤量函数f2(x)的输入值。第二步,负荷进行信号触发脉冲：f1(x)输出数据用于控制脉冲时长，脉冲信号分别输出至三个数据切换模块T2、T6、T7以及非门；第三步,在脉冲期间内，T2输出由控制预控制给煤量函数f2(x)的输出切换至0，T2输出存入In2；第四步，总燃料量与实际负荷比值经功-煤比修正函数f3(x)输出修正系数至切换模块T3，T3输出至In1，In1与In2相乘后输出至速率限制模块输入；第五步，预加减煤恢复速率控制实现过程：锅炉主蒸汽压力经过速率计算函数f4(x)求得其变化率，速率计算函数f4(x)输出Out=In(t)-In(t-1)Stime]]>其中In(t)为当前输入值，In(t-1)为上个扫描周期的输入值，Stime为扫描周期时间(s)；当变化率大于0.0002MPa/s时说明其有上升趋势，且与AND脉冲时间非门后即预加减煤量进入恢复阶段，则T5切换至0，实现闭锁减负荷时给煤量预减后向加方向恢复的控制，当压力没有上升趋势后继续以速率A恢复，经过T7输出至速率限制模块使预减煤恢复的上升速率限制为0，实现闭锁减负荷时给煤量预减后向加方向恢复的控制，当压力没有上升趋势后继续以速率A恢复；当实时求得的主蒸汽压力变化率小于-0.0002MPa/s即说明其有下降趋势，且与AND预加减煤量进入恢复阶段，则T4切换至0，经过T6输出至速率限制模块使预加煤恢复的下降速率限制为0，实现闭锁加负荷时给煤量预加后向减方向恢复的控制，当压力没有下降趋势后继续以速率A恢复；第六步，当T4、T5未触发时，定值A为预加减后段的恢复速率；第七步，T6、T7是负荷进行时的脉冲信号触发切换至速率B，定值B为起始快速预加减的发生速率，T6输出控制限制下降速率值，T7输出控制限制上升速率值；第八步，速率限制模块将T6输出控制限制下降速率值、T7输出控制限制上升速率值以及In1与In2相乘后输出值进行汇总分析后，以变化的速率输出至预加减煤控制指令得出结果。该切换闭锁控制逻辑能够在不反向调节的时间段内进行恢复，使该前馈作用不干扰锅炉主控PID控制调节，缩短主蒸汽压力调节稳定时间，进而提高变负荷过程主蒸汽压力及负荷控制速率，如此的变化率监测调整能够缩小主蒸汽压力及负荷与各自设定值的动态偏差。如附图1所示，在第四步中，功-煤比修正函数f3(x)能够补偿由于煤质变化引起的煤量差异化给定，具备预加减给煤量的修正能力。如附图1所示，在第五步中，完成快速预加减给煤量发生回路的同时，根据速率计算函数f4(x)输出的主蒸汽变化速率大小及其利用多切换组合模块的选择，在预加减恢复阶段控制恢复速率，达到在该阶段根据主蒸汽压力趋势变化无扰恢复预加减煤量的目的，未对锅炉主控PID给以反向调整。实施例2：如表1、2、3所示，下面以300MW亚临界汽包炉机组为例，介绍函数参数设置：机组相关设备概况：机组额定功率为300MW，锅炉为东方锅炉(集团)股份有限公司生产的燃煤、亚临界、自然循环、单汽包、单炉膛、四角切圆燃烧、一次中间再热、平衡通风、紧身封闭、全钢构架、固态排渣、煤粉炉。汽轮机为东方电气集团东方汽轮机有限公司制造的亚临界、一次中间再热、高中压合缸、单轴双缸双排汽、供热间接空冷汽轮机。如表1所示，脉冲时长控制函数f1(x)输入(In)为目标与实际负荷偏差(MW)，输出(Out)为预加减煤量脉冲时间(s)；如表2所示，预控制给煤量函数f2(x)输入(In)为目标与实际负荷偏差(MW)，输出(Out)为预加减给煤量(t/h)；如表3所示，功-煤比修正函数f3(x)输入(In)为功煤比，输出(Out)为预加减煤修正系数；如附图1所示，速率计算函数f4(x)输出Out=In(t)-In(t-1)Stime]]>其中In(t)为当前输入值，In(t-1)为上个扫描周期的输入值，Stime为扫描周期时间(s)。如附图1所示，所述的发生速率A＝40.0(t/h)/min；恢复速率B＝4.0(t/h)/min。实施例3：如表4、5、6所示，以350MW超临界直流炉机组为例，介绍函数的参数设置：机组相关设备概况：机组容量为350MW，锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、π型、紧身封闭布置、一次中间再热、超临界压力变压运行、采用不带再循环泵的大气扩容式启动系统的直流锅炉。汽轮机为东方汽轮机有限公司制造的超临界、一次中间再热、间接空冷双缸双排汽凝汽式汽轮机。如表4所示，脉冲时长控制函数f1(x)输入(In)为目标与实际负荷偏差(MW)，输出(Out)为预加减煤量脉冲时间(s)：如表5所示，预控制给煤量函数f2(x)输入(In)为目标与实际负荷偏差(MW)，输出(Out)为预加减给煤量(t/h)如表6所示，功-煤比修正函数f3(x)输入(In)为功煤比，输出(Out)为预加减煤修正系数:如附图1所示，速率计算函数f4(x)公式同上。如附图1所示，所述的发生速率A＝30.0(t/h)/min；恢复速率B＝5.0(t/h)/min。实施例4：实例以660MW超临界直流炉机组为例，介绍函数的参数设置：机组相关设备概况：机组容量为660MW，锅炉由上海电气集团股份有限公司生产的超临界、一次中间再热、四角切圆切向燃烧、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架直流煤粉锅炉。汽轮机由东方汽轮机厂生产，型号为超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式汽轮机。如表7所示，脉冲时长控制函数f1(x)输入(In)为目标与实际负荷偏差(MW)，输出(Out)为预加减煤量脉冲时间(s)：如表8所示，预控制给煤量函数f2(x)输入(In)为目标与实际负荷偏差(MW)，输出(Out)为预加减给煤量(t/h)如表9所示，功-煤比修正函数f3(x)输入(In)为功煤比，输出(Out)为预加减煤修正系数:如附图1所示，速率计算函数f4(x)公式同上。如附图1所示，所述的发生速率A＝50.0(t/h)/min；恢复速率B＝6.0(t/h)/min。以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。表1为300MW机组脉冲时长控制函数f1(x)折线函数对应关系表表2为300MW机组预控制给煤量函数f2(x)折线函数对应关系表表3为300MW机组功-煤比修正函数f3(x)折线函数对应关系表12345IN((t/h)/MW)00.40.60.70.8OUT0.850.851.01.11.12表4为350MW机组脉冲时长控制函数f1(x)折线函数对应关系表表5为350MW机组预控制给煤量函数f2(x)折线函数对应关系表表6为350MW机组功-煤比修正函数f3(x)折线函数对应关系表表7为660MW机组脉冲时长控制函数f1(x)折线函数对应关系表表8为660MW机组预控制给煤量函数f2(x)折线函数对应关系表表9为660MW机组功-煤比修正函数f3(x)折线函数对应关系表当前第1页1 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