专利名称：基于直接能量平衡控制的间接协调控制系统用前馈单元的制作方法
技术领域：
本实用新型属于火力发电机组间接能量平衡控制技术领域，尤其是涉及一种基于直接能量平衡控制的间接协调控制系统用前馈单元。
背景技术：
IEB (英文hdirect Energy Balance的简称，间接能量平衡)协调控制系统是国内已广泛应用的一种单元机组协调控制策略。在汽机和锅炉的协调控制下，机组负荷的变化必然会反映机前主汽压力的变化，机前主汽压力相应间接反映了锅炉和汽轮发电机之间的能量供求关系，通过控制锅炉燃烧来调节机前主汽压力间接的保证了机-炉的能量平衡。而机炉调节特性有很大的差别，锅炉是一个惯性大、反应很慢的调节对象；汽轮机相对是一个惯性小、反应快的调节对象，所以IEB协调控制系统一般通过对锅炉燃烧控制增加前馈的方法来加快锅炉燃烧系统的调节。目前，IEB协调控制系统用前馈单元，主要包括两种第一、功率对应前馈其主要包括三项内容，分别是功率指令三角函数Nkl、功率指令对应煤量基准函数Nk2和功率指令变化速率函数Nk3。其中，功率指令三角函数Nkl是指与被控制火力发电机组的负荷目标指令Ndmd相对应的函数，且函数Nkl适用于大负荷扰动时的快速建压或降压工况；功率指令对应煤量基准函数Nk2是指由实际功率指令(即速率限制后的功率指令)直接增减燃料量后的函数，其可体现一个负荷与燃料量之间的基本配比；Nk3功率指令变化速率函数，具体是负荷实际指令的变化速率函数，其可以补偿不同功率变速率对燃料量的需求。第二、机前压力对应前馈，主要包括两项内容，分别是压力设定值变化速率函数 Ptk3和压力偏差微分函数Ptk4。其中，压力设定值变化速率函数Ptk3是对压力设定值 Psp进行微分处理后的函数，压力偏差微分函数Ptk4是对主汽压力Pt与压力设定值Psp之间的压力偏差进行微分处理后的函数。实际使用过程中，上述两种IEB协调控制系统用的前馈单元主要存在以下实际问题①由于火力发电机组在IEB协调控制中影响锅炉调节机前压力的因素较多，一般设计的前馈项目也相应增了较多项目，且各前馈作用会相互影响、干扰，从而导致在协调投入的过程中参数整定复杂，调整困难。②近年来随着工业的发展，能源紧张导致煤价不断上涨， 全球85%的电厂的煤质均发生了较大的变化，新建电厂的设计和校核煤量偏差基本都大于 15%。而目前的I EB协调控制系统的各项前馈设计和参数整定，均是基于调试期间的煤质对应机组运行工况来进行调整匹配的，因而火力发电机组正常运行后，经常会出现机前压力响应效果时好时差的实际问题，这说明当前的IEB协调控制前馈控制方案存在参数适应性差、不能很好的解决煤质变化带来的影响、也不能保证火力发电机组安全且稳定运行等多种实际问题
实用新型内容
[0007]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于直接能量平衡控制的间接协调控制系统用前馈单元，其设计合理、实现方便且使用操作简便、使用效果好，能解决现有IEB协调控制系统前馈单元存在的参数整定复杂、调整困难、 参数适应性差、不能很好地解决煤质变化带来的影响、不能有效保证火力发电机组安全且稳定运行等问题。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种基于直接能量平衡控制的间接协调控制系统用前馈单元，其特征在于包括用于实时检测汽轮机第一级压力Pi 的压力检测单元一、用于实时检测汽轮机机前压力Pt的压力检测单元二、用于输入机前压力设定值I3SP的参数输入单元以及根据实时所检测的压力值Pl和Pt换算得出当前汽门开度值并结合所输入的机前压力设定值Psp处理得出前馈输出值的处理器，所述压力检测单元一、压力检测单元二和参数输入单元均与处理器相接。上述基于直接能量平衡控制的间接协调控制系统用前馈单元，其特征是所述压力检测单元一、压力检测单元二、参数输入单元和处理器均为被检测火力发电机组上所安装CCS控制系统中的电器组件。上述基于直接能量平衡控制的间接协调控制系统用前馈单元，其特征是所述处理器包括加法器一、加法器二、对实时所检测的压力值Pi与Pt进行作商处理的除法器、对除法器的输出值与参数输入单元所输入的机前压力设定值Psp进行乘积处理的乘法器、对乘法器的输出值进行处理并得出机侧能需对应煤量基准函数的数值匹配处理模块、对乘法器的输出值进行微分处理并相应得出机侧能需微分函数的微分处理电路模块一、对所输入的机前压力设定值Psp进行微分处理并相应得出压力设定值微分函数的微分处理电路模块二、对实时所检测的压力值Pi与Pt进行作差处理的减法器和对减法器的输出值进行微分处理并相应得出压力偏差微分函数的微分处理电路模块三；所述压力检测单元一和压力检测单元二分别与除法器的两个输入端相接，所述除法器的输出端和参数输入单元分别与乘法器的两个输入端相接，乘法器的输出端分别与数值匹配处理模块和微分处理电路模块一的输入端相接，数值匹配处理模块和微分处理电路模块一的输出端分别与加法器一的两个输入端相接；所述参数输入单元与微分处理电路模块二相接；所述压力检测单元一和压力检测单元二分别与减法器的两个输入端相接，减法器的输出端与微分处理电路模块三相接；所述加法器一、微分处理电路模块二和微分处理电路模块三分别与加法器二的三个输入端相接。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、设计合理、实现方便且投入成本低，使用操作简便，利用现有的CCS控制系统即可实现。2、采用汽机能量需求和其微分函数来代替功率对应前馈，加快了锅炉侧燃烧调整的响应速度，使得汽机能更合理的利用锅炉蓄热来加快负荷响应，同时保证了锅炉蓄热的快速补充，以及提高了机前压力调节的响应速度。3、由于取消了功率对应的三项前馈，尤其是其中的负荷指令三角函数，使得协调投入过程中前馈项目减少，参数整定更容易，不仅减少了协调控制系统的调试工作量，而且方便了机组长期的运行维护。4、采用了汽机能量需求来代替功率对应前馈，汽机能量需求的煤量基准函数实际
4上是一个根据机组响应不同工况的煤质而变化的一个变函数，此项前馈极大的增加了机组前馈作用中各项参数对煤质适应能力，增加了机组运行的安全性和稳定性。综上所述，本实用新型设计合理、实现方便且使用操作简便、使用效果好，能有效解决现有I EB协调控制系统前馈单元存在的参数整定复杂、调整困难、参数适应性差、不能很好地解决煤质变化带来的影响、也不能保证火力发电机组安全且稳定运行等多种实际问题。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的电路原理框图。图2为本实用新型的电路示意图。附图标记说明1-压力检测单元一 ； 2-压力检测单元二 ；3-参数输入单元；4-处理器；4-1-除法器； 4-2-乘法器；4-3-微分处理电路模块一 ； 4-4-微分处理电路模块二 ；4_5_减法器；4-6-微分处理电路模块三； 4-7-数值匹配处理模块；4_8_加法器一；4-9-加法器二。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括用于实时检测汽轮机第一级压力Pl的压力检测单元一 1、用于实时检测汽轮机机前压力Pt的压力检测单元二 2、用于输入机前压力设定值I^p 的参数输入单元3以及根据实时所检测的压力值Pl和Pt换算得出当前汽门开度值并结合所输入的机前压力设定值Psp处理得出前馈输出值的处理器4，所述压力检测单元一 1、压力检测单元二 2和参数输入单元3均与处理器4相接。本实施例中，为实现方便，所述压力检测单元一 1、压力检测单元二 2、参数输入单元3和处理器4均为被检测火力发电机组上所安装CCS控制系统(即协调控制系统)中的电器组件，即压力检测单元一 1、压力检测单元二 2、参数输入单元3和处理器4相应分别为被检测火力发电机组上所安装CCS控制系统中的压力检测单元、参数输入装置和处理元件。实际使用过程中，本实用新型引进直接能量平衡协调控制方案中的汽机能量需求 (即PspXPl/Pt)，作为IEB协调控制系统中锅炉前馈的一部分，取消现有功率对应的三项前馈信号。通过理论和试验证明，汽轮机第一级压力Pl (通过压力检测单元一 1进行实时检测得出)与机前压力pt(通过压力检测单元二 2进行实时检测得出)的比值，与汽轮机调节汽门的开度成正比。实际使用过程中，无论什么原因引起的调节汽门开度变化，比值 Pl/Pt都能对调节汽门开度的微小变化作出灵敏的响应。所以，无论在动态还是静态，比值Pl/Pt都能准确反应调节汽门的开度，即汽轮机输入的能量。汽轮机能量需求信号采用 PspXPl/Pt形式。由于在稳定工况下，机前压力Pt和汽轮机调节汽门开度均为恒定，因此 Pi就代表进入汽轮机的能量。在动态过程中，由于汽轮机阀位的改变会使Pt偏离给定值，此时I^p*Pl/Pt不是实际进入汽轮机的能量，而代表了汽轮机所需的能量，功率调节回路为了及时使火力发电机组的输出功率与外界负荷需求相适应，在动态过程中会使汽轮机调节门有一定的过调。以外界负荷指令阶跃上升为例，汽轮机调节汽门开大增加进汽量，但由于锅炉补充能量不及时，会使Pt下降。只有在动态过程中使汽轮机调节汽门有一定的过开，才能满足功率的需求。此时，汽机能量需求信号I^spXPl/Pt大于功率指令。因而，利用 PspXPl/Pt作为前馈信号，比采用功率对应前馈更为合理，符合暂态过程中更多的增加一些锅炉能量的输入需求，补充被利用了的锅炉蓄能。同时，采用PspXPl/Pt微分运算前馈的作用是在动态过程中加强燃烧率指令，以补偿机炉在响应负荷速度上的差异。结合图2，本实施例中，所述处理器4包括加法器一 4-8、加法器二4-9、对实时所检测的压力值Pl与Pt进行作商处理的除法器4-1、对除法器4-1的输出值与参数输入单元3 所输入的机前压力设定值Psp进行乘积处理的乘法器4-2、对乘法器4-2的输出值进行处理并得出机侧能需对应煤量基准函数的数值匹配处理模块4-7、对乘法器4-2的输出值进行微分处理并相应得出机侧能需微分函数的微分处理电路模块一 4-3、对所输入的机前压力设定值Psp进行微分处理并相应得出压力设定值微分函数的微分处理电路模块二 4-4、对实时所检测的压力值Pl与Pt进行作差处理的减法器4-5和对减法器4-5的输出值进行微分处理并相应得出压力偏差微分函数的微分处理电路模块三4-6。所述压力检测单元一 1和压力检测单元二 2分别与除法器4-1的两个输入端相接，所述除法器4-1的输出端和参数输入单元3分别与乘法器4-2的两个输入端相接，乘法器4-2的输出端分别与数值匹配处理模块4-7和微分处理电路模块一 4-3的输入端相接， 数值匹配处理模块4-7和微分处理电路模块一 4-3的输出端分别与加法器一 4-8的两个输入端相接。所述参数输入单元3与微分处理电路模块二 4-4相接。所述压力检测单元一 1 和压力检测单元二 2分别与减法器4-5的两个输入端相接，减法器4-5的输出端与微分处理电路模块三4-6相接。所述加法器一 4-8、微分处理电路模块二 4-4和微分处理电路模块三4-6分别与加法器二 4-9的三个输入端相接。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种基于直接能量平衡控制的间接协调控制系统用前馈单元，其特征在于包括用于实时检测汽轮机第一级压力Pi的压力检测单元一(1)、用于实时检测汽轮机机前压力Pt 的压力检测单元二( 、用于输入机前压力设定值Psp的参数输入单元C3)以及根据实时所检测的压力值Pl和Pt换算得出当前汽门开度值并结合所输入的机前压力设定值Psp处理得出前馈输出值的处理器G)，所述压力检测单元一(1)、压力检测单元二( 和参数输入单元( 均与处理器(4)相接。
2.按照权利要求1所述的基于直接能量平衡控制的间接协调控制系统用前馈单元，其特征在于所述压力检测单元一(1)、压力检测单元二 O)、参数输入单元C3)和处理器(4) 均为被检测火力发电机组上所安装CCS控制系统中的电器组件。
3.按照权利要求1或2所述的基于直接能量平衡控制的间接协调控制系统用前馈单元，其特征在于所述处理器(4)包括加法器一 0-8)、加法器二 G-9)、对实时所检测的压力值Pl与P t进行作商处理的除法器G-1)、对除法器G-1)的输出值与参数输入单元 (3)所输入的机前压力设定值Psp进行乘积处理的乘法器G-2)、对乘法器(4- 的输出值进行处理并得出机侧能需对应煤量基准函数的数值匹配处理模块G-7)、对乘法器(4-2) 的输出值进行微分处理并相应得出机侧能需微分函数的微分处理电路模块一(4- 、对所输入的机前压力设定值Psp进行微分处理并相应得出压力设定值微分函数的微分处理电路模块二 G-4)、对实时所检测的压力值Pl与Pt进行作差处理的减法器(4- 和对减法器G-5)的输出值进行微分处理并相应得出压力偏差微分函数的微分处理电路模块三 (4-6)；所述压力检测单元一(1)和压力检测单元二( 分别与除法器的两个输入端相接，所述除法器的输出端和参数输入单元C3)分别与乘法器G-2)的两个输入端相接，乘法器(4- 的输出端分别与数值匹配处理模块(4-7)和微分处理电路模块一(4-3) 的输入端相接，数值匹配处理模块(4-7)和微分处理电路模块一 G-3)的输出端分别与加法器一 G-8)的两个输入端相接；所述参数输入单元( 与微分处理电路模块二(4-4)相接；所述压力检测单元一⑴和压力检测单元二⑵分别与减法器G-5)的两个输入端相接，减法器G-5)的输出端与微分处理电路模块三(4-6)相接；所述加法器一 G-8)、微分处理电路模块二(4-4)和微分处理电路模块三(4-6)分别与加法器二(4-9)的三个输入端相接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于直接能量平衡控制的间接协调控制系统用前馈单元，包括实时检测汽轮机第一级压力P1的压力检测单元一、实时检测汽轮机机前压力Pt的压力检测单元二、用于输入机前压力设定值Psp的参数输入单元以及根据实时所检测的压力值P1和Pt换算得出当前汽门开度值并结合机前压力设定值Psp处理得出前馈输出值的处理器，压力检测单元一、压力检测单元二和参数输入单元均与处理器相接。本实用新型设计合理、实现方便且使用操作简便、使用效果好，能解决现有IEB协调控制系统前馈单元存在的参数整定复杂、调整困难、参数适应性差、不能很好地解决煤质变化带来的影响、不能有效保证火力发电机组安全且稳定运行等问题。
文档编号F01D17/10GK202209193SQ20112033686
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者毕升堂, 王立, 贺悦科, 邹包产, 韩秋喜 申请人:华北电力科学研究院(西安)有限公司