一种火电机组送风机自动控制优化方法与流程

本发明创造涉及一种自动控制优化方法，尤其是一种火电机组送风机自动控制优化方法。
背景技术：
：随着环保要求的日益严格，各火力发电企业纷纷对燃煤机组进行设备的节能减排改造升级，包括脱硫改造、脱硝改造、低氮燃烧器改造和超净排放改造等，设备改造升级后相关的控制技术研究滞后，在实际运行过程中经常出现机组主要参数控制品质差及氮氧化物等排放超标，为保证排放的烟气中氮氧化物含量满足要求，需要严格控制烟气含氧量的变化范围，优化送风机自动控制，同时还存在送风机超电流和送风机失速等安全问题。尤其体现在运行工况多变的控制环节，在整个调峰调频的过程中，涉及到送风系统的控制兼顾快速性和稳定性，为了满足烟气含氧量的控制要求，送风机自动控制必须稳定、可靠，保证送风机在运行过程中安全、稳定，给送风机自动控制带来许多困难。近些年众多国内学者对火电机组送风机自动控制相关问题进行了研究与探讨，主要从改进测风装置、应用模糊自寻优控制技术等方面进行了阐述，并解决了风量信号测量难的问题和风煤最佳配比，但对锅炉总风量pid调节器前馈控制，锅炉总风量pid调节器上限、下限控制，送风机过电流保护控制和送风机防止失速自动控制等方面没有进行有针对性的研究。技术实现要素：为了解决上述技术问题，发明创造提供了一种火电机组送风机自动控制优化方法，其目的是为了解决火电机组总风量和烟气含氧量控制问题，充分发挥设备潜力，在满足电网调频调峰要求的同时，保证总风量和烟气含氧量控制的稳定性。为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案是：一种火电机组送风机自动控制优化方法，其特征在于，步骤为：1）、检测总给煤量、各个送风机的导叶开度的误差值d、各个送风机的变频器频率的误差值i；2）、设定电流极限值c、送风机出口压力降低速率极限值f、送风机失速后导叶开度减小值g、送风机失速后变频器减小值j；3）、优化dcs系统的锅炉总风量pid调节器前馈控制逻辑：将输入的总给煤量经过一阶惯性环节后，再输入到dcs系统中的锅炉总风量pid调节器前馈折线函数f1(x)中，得出改进后的锅炉总风量pid调节器前馈控制逻辑；4）、优化锅炉总风量pid调节器上限值a和锅炉总风量pid调节器下限值b：将输入的总给煤量经过一阶惯性环节后，再经过dcs系统中的锅炉总风量pid调节器上限控制逻辑折线函数f2(x)，得到改进后的锅炉总风量pid调节器上限值a；将输入的总给煤量经过一阶惯性环节后，再经过dcs系统中锅炉总风量pid调节器下限控制逻辑折线函数f3(x)，得到改进后的锅炉总风量pid调节器下限值b；当检验到送风机发生跳闸快速减负荷时，锅炉总风量pid调节器上限值由a切换为100，锅炉总风量pid调节器下限值由b切换为0。5）、分别优化各个送风机过电流保护控制逻辑：5.1）、并将极限值c作为电流超过报警值；5.2）、当送风机处于工频运行方式时，若运行电流值超过报警值c，则此送风机导叶开度指令的上限值自动切换为送风机导叶当前实际开度减去此送风机导叶开度的误差值d；5.3）、当送风机处于变频运行方式时，若运行电流值超过报警值c，则此送风机变频器指令的上限值自动切换为变频器当前实际频率值减去此送风机变频器频率的误差值i；6）、分别优化各个送风机防止失速自动控制逻辑：6.1）当送风机处于工频运行方式时，若送风机导叶处于自动控制运行方式时，如果送风机出口压力降低速率大于极限值f或送风机失速信号有效，则控制逻辑自动判断送风机失速有效，此时控制逻辑自动控制送风机导叶在现有输出值的基础上减小送风机失速后导叶开度减小值g，以此减小送风机导叶指令，当送风机失速有效判断条件消失，延时h秒后，恢复送风机导叶自动控制；6.2）、若送风机变频器处于自动控制运行方式时，若送风机出口压力降低速率大于极限值f或送风机失速信号有效，控制逻辑自动判断送风机失速有效，此时控制逻辑自动控制送风机变频器在现有输出值的基础上减小送风机失速后变频器减小值j，以此减小送风机变频器指令，当送风机失速有效判断条件消失后，延时h秒后，恢复送风机变频器自动控制；7）、通过步骤1-6对dcs系统进行优化调节，保证机组在运行过程中自动将火电机组锅炉总风量控制在合理范围内。所述的步骤6）中的h秒具体范围为5秒至10秒。所述的设定电流极限值c根据送风机电机的额定功率设定，当送风机电机的额定功率越大时则c越大。所述的送风机出口压力降低速率极限值f具体范围为2kpa/min至4kpa/min；所述的送风机失速后导叶开度减小值g具体范围为10%至20%；所述的送风机失速后变频器减小值j具体范围为5hz至10hz。本发明创造的有益效果在于：（1）通过设计锅炉总风量pid调节器前馈控制逻辑，锅炉总风量pid调节器上限、下限控制逻辑，送风机过电流保护控制逻辑和送风机防止失速自动控制逻辑，控制送风机导叶或变频器正确动作，自动控制总风量在合理范围内，满足锅炉燃烧要求。（2）可有效降低运行人员的劳动强度，且控制效果不依赖于运行人员的技术水平。（3）实时性好，现场调试过程简单，便于工程实现。附图说明图1：总风量pid调节器前馈控制、上限控制、下限控制的逻辑图。图2是本发明的工作流程框图。具体实施方式一种火电机组送风机自动控制优化方法，其特征在于，步骤为：1）、检测总给煤量、各个送风机的导叶开度的误差值d、各个送风机的变频器频率的误差值i；2）、设定电流极限值c、送风机出口压力降低速率极限值f、送风机失速后导叶开度减小值g、送风机失速后变频器减小值j；3）、优化dcs系统的锅炉总风量pid调节器前馈控制逻辑：将输入的总给煤量经过一阶惯性环节后，再输入到dcs系统中的锅炉总风量pid调节器前馈折线函数f1(x)中，得出改进后的锅炉总风量pid调节器前馈控制逻辑；4）、优化锅炉总风量pid调节器上限值a和锅炉总风量pid调节器下限值b：将输入的总给煤量经过一阶惯性环节后，再经过dcs系统中的锅炉总风量pid调节器上限控制逻辑折线函数f2(x)，得到改进后的锅炉总风量pid调节器上限值a；将输入的总给煤量经过一阶惯性环节后，再经过dcs系统中锅炉总风量pid调节器下限控制逻辑折线函数f3(x)，得到改进后的锅炉总风量pid调节器下限值b；当检验到送风机发生跳闸快速减负荷时，锅炉总风量pid调节器上限值由a切换为100，锅炉总风量pid调节器下限值由b切换为0。5）、分别优化各个送风机过电流保护控制逻辑：5.1）、并将极限值c作为电流超过报警值；5.2）、当送风机处于工频运行方式时，若运行电流值超过报警值c，则此送风机导叶开度指令的上限值自动切换为送风机导叶当前实际开度减去此送风机导叶开度的误差值d；5.3）、当送风机处于变频运行方式时，若运行电流值超过报警值c，则此送风机变频器指令的上限值自动切换为变频器当前实际频率值减去此送风机变频器频率的误差值i；6）、分别优化各个送风机防止失速自动控制逻辑：6.1）当送风机处于工频运行方式时，若送风机导叶处于自动控制运行方式时，如果送风机出口压力降低速率大于极限值f或送风机失速信号有效，则控制逻辑自动判断送风机失速有效，此时控制逻辑自动控制送风机导叶在现有输出值的基础上减小送风机失速后导叶开度减小值g，以此减小送风机导叶指令，当送风机失速有效判断条件消失，延时h秒后，恢复送风机导叶自动控制；6.2）、若送风机变频器处于自动控制运行方式时，若送风机出口压力降低速率大于极限值f或送风机失速信号有效，控制逻辑自动判断送风机失速有效，此时控制逻辑自动控制送风机变频器在现有输出值的基础上减小送风机失速后变频器减小值j，以此减小送风机变频器指令，当送风机失速有效判断条件消失后，延时h秒后，恢复送风机变频器自动控制；7）、通过步骤1-6对dcs系统进行优化调节，保证机组在运行过程中自动将火电机组锅炉总风量控制在合理范围内。所述的步骤6）中的h秒具体范围为5秒至10秒。所述的设定电流极限值c根据送风机电机的额定功率设定，当送风机电机的额定功率越大时则c越大。所述的送风机出口压力降低速率极限值f具体范围为2kpa/min至4kpa/min；所述的送风机失速后导叶开度减小值g具体范围为10%至20%；所述的送风机失速后变频器减小值j具体范围为5hz至10hz。具体的：本发明是一种火电机组送风机自动控制优化方法，如图2所示，包括如下步骤：第一步：锅炉总风量pid调节器前馈控制逻辑，是由总给煤量经过一阶惯性环节后，再经过折线函数f1(x)实现。第二步：锅炉总风量pid调节器上限、下限控制逻辑，包括总给煤量经过一阶惯性环节后，再经过折线函数f2(x)实现锅炉总风量pid调节器上限值a，总给煤量经过一阶惯性环节后，再经过折线函数f3(x)实现锅炉总风量pid调节器下限值b，当送风机跳闸快速减负荷发生时，锅炉总风量pid调节器上限值由a切换为100，当送风机跳闸快速减负荷发生时，锅炉总风量pid调节器下限值由b切换为0。其中f1(x)、f2(x)、f3(x)均为dcs系统自带函数。第三步：送风机过电流保护控制逻辑，包括当送风机处于工频运行方式时，若运行电流值超过报警值c后，送风机导叶开度指令的上限值自动切换为送风机导叶当前实际开度减去定值d。当送风机处于变频运行方式时，若运行电流值超过报警值c后，送风机变频器指令的上限值自动切换为变频器当前实际频率值减去定值d。第四步：送风机防止失速自动控制逻辑；包括送风机失速判断逻辑和送风机失速后送风机导叶或变频器连锁控制逻辑，当送风机处于工频运行方式时，若送风机导叶处于自动控制运行方式时，若送风机出口压力降低速率大于极限值f，或送风机失速信号有效，控制逻辑自动判断送风机失速有效，此时控制逻辑自动控制送风机导叶在现有输出值的基础上减小g，减小送风机导叶开度，当送风机失速有效判断条件消失后，延时h秒后，恢复送风机导叶自动控制；当送风机处于变频运行方式时，若送风机变频器处于自动控制运行方式时，若送风机出口压力降低速率大于极限值f，或送风机失速信号有效，控制逻辑自动判断送风机失速有效，此时控制逻辑自动控制送风机变频器在现有输出值的基础上减小g，减小送风机变频器指令，当送风机失速有效判断条件消失后，延时h秒后，恢复送风机变频器自动控制。所述的在火电机组分散控制系统dcs的控制逻辑组态包括计算回路组态和控制逻辑接口组态，控制逻辑接口包括锅炉总风量pid调节器前馈控制逻辑接口，锅炉总风量pid调节器上限、下限控制逻辑接口，送风机过电流保护控制逻辑接口，送风机防止失速自动控制逻辑接口；并将锅炉总风量pid调节器前馈控制逻辑输出引入到锅炉总风量pid调节器前馈控制逻辑接口中，将锅炉总风量pid调节器上限、下限控制逻辑输出引入到锅炉总风量pid调节器上限、下限控制逻辑接口中，将送风机过电流保护控制逻辑输出引入到送风机过电流保护控制逻辑接口中，将送风机防止失速自动控制逻辑输出引入到送风机防止失速自动控制逻辑接口中；所述的锅炉总风量pid调节器前馈，锅炉总风量pid调节器上限、下限控制，送风机过电流保护控制，送风机防止失速自动控制的算法逻辑是：总给煤量，送风机运行电流值，送风机导叶当前实际开度，送风机导叶处于自动控制运行方式，送风机变频器指令，送风机变频器处于自动控制运行方式，送风机出口压力，送风机失速信号，送风机跳闸快速减负荷发生均可直接从机组分散控制系统dcs实时数据库中读取；切换条件：送风机运行电流值超过报警值c，送风机出口压力在e秒时间内降低f，由逻辑判断得出；f1(x)为非线性函数发生器，其输入为总给煤量，输出为锅炉总风量pid调节器前馈；f2(x)为非线性函数发生器，其输入为总给煤量，输出为锅炉总风量pid调节器上限值；f3(x)为非线性函数发生器，其输入为总给煤量，输出为锅炉总风量pid调节器下限值；f1(x)、f2(x)、f3(x)的参数可根据实时曲线在线整定，整定的原则是通过现有机组分散控制系统dcs协调控制系统，保证机组在运行过程中，自动将火电机组锅炉总风量控制在合理范围内。本发明的核心思想是通过设计锅炉总风量pid调节器前馈控制逻辑，锅炉总风量pid调节器上限、下限控制逻辑，送风机过电流保护控制逻辑和送风机防止失速自动控制逻辑，控制送风机导叶或变频器正确动作，自动控制总风量在合理范围内，充分发挥设备潜力，在满足电网调频调峰要求的同时，保证总风量和烟气含氧量的控制稳定性。本发明中锅炉总风量pid调节器前馈控制逻辑，锅炉总风量pid调节器上限、下限控制逻辑如图1所示，图1中，总给煤量、送风机跳闸快速减负荷发生均可直接从机组分散控制系统dcs实时数据库中读取；f1(x)为非线性函数发生器，其输入为总给煤量，输出为锅炉总风量pid调节器前馈；f2(x)为非线性函数发生器，其输入为总给煤量，输出为锅炉总风量pid调节器前馈上限值；f3(x)为非线性函数发生器，其输入为总给煤量，输出为锅炉总风量pid调节器前馈下限值；f1(x)、f2(x)、f3(x)的参数可根据实时曲线在线整定，整定的原则是通过现有机组分散控制系统dcs协调控制系统，保证机组在运行过程中，自动将火电机组锅炉总风量和烟气含氧量控制在合理范围内。下面以某600mw火电机组送风机自动控制为例，介绍算法参数整定结果，如表1所示。机组概况：该机组设有两台50%容量的送风机提供二次风，送风机为轴流式风机，磨煤机为中速磨煤机，制粉系统采用正压直吹式，配有7台磨煤机，每台磨煤机配置一个热一次风调节门和一个冷一次风调节门。如表1所示，表1是锅炉总风量pid调节器前馈，锅炉总风量pid调节器上限、下限控制参数整定。表1中与f1(x)对应的x为总给煤量（t/h）；与f2(x)对应的x为总给煤量（t/h）；与f3(x)对应的x为总给煤量（t/h）；该机组的总给煤量，送风机跳闸快速减负荷发生均可直接从机组分散控制系统dcs实时数据库中读取；完成一种火电机组送风机自动控制优化方法控制回路逻辑组态，将系统投入实际运行，根据机组运行曲线，反复在线整定f1(x)、f2(x)、f3(x)相应参数，保证机组在负荷响应快速稳定的同时，自动将锅炉总风量控制在合理范围内；现场调试过程简单，便于工程实现。表1一种火电机组送风机自动控制优化控制参数整定x(t/h)260320380440500f1(x)(%)31.0434.523841.4844.96x(t/h)260320380440500f2(x)(%)41.0444.524851.4854.96x(t/h)260320380440500f3(x)(%)21.0424.522831.4834.96当前第1页12