专利名称：一种脉冲方式调整凝结水流量参与调频的协调控制方法
技术领域：
本发明涉及一种采用凝结水节流技术参与电网调频的协调控制方法，尤其涉及一种脉冲方式调整凝结水流量参与调频的协调控制方法，它是针对火电机组锅炉-汽轮机系统的负荷-压力控制对象，设计的一种通过脉冲方式调整凝结水流量来部分代替主蒸汽调门参与调整电网频率的新型协调控制方法， 属于火力发电流程工业控制技术领域。
背景技术：
大型火力发电厂锅炉-汽轮机单元机组的协调控制是火电机组热工自动控制的一个难点。当前火电机组面临的诸多新问题，也凸显了对这一课题进行重新研究的迫切性(a)电网公司为了保证供电频率的稳定，特别制定了《火电机组并网发电两个细则》，对火电机组响应AGC指令的快速性、稳定性、出死区特性都做出了严格的规定，这对原有的协调控制系统提出了新的优化课题；(b)为满足电网调频的要求，火电机组主蒸汽调门动作频繁，动作幅度加大，造成主蒸汽压力波动剧烈，机组经济指标也随之显著下降；(c)火电厂的发电用煤品质逐步下滑，且煤质变化很大，造成了机组协调控制的品质进一步下降；(d)部分火电厂尝试使用凝结水节流方式参与机组负荷调整，但是因为方法不当，不能适应电网调频需求。
发明内容
I、目的有鉴于此，本发明的目的是提供一种脉冲方式调整凝结水流量参与调频的协调控制方法，它使用脉冲方式调整凝结水流量改变机组负荷的方法参与电网调频，并与机组原有的控制方法相结合形成新的协调控制方案。在满足电网调频需求的情况下，有效减小主蒸汽调门的动作次数和幅度，同时提高机组控制经济性。2、技术方案为达到上述目的，本发明一种脉冲方式调整凝结水流量参与调频的协调控制方法，该方法包括以下步骤步骤一定义传统协调控制方式的几种控制形式；主要包括炉跟机(BF)、机跟炉(TF)、协调(CC)三种控制方式；步骤二 给出传统协调控制方式的传递函数原理I ;汽包炉机组的协调控制系统可以简化为锅炉燃烧率和主蒸汽调门二个输入、机组负荷和主蒸汽压力二个输出的对象。U b是锅炉燃烧率指令，U t是汽机调门开度指令。当Kl = K4 = 1，K2 = K3 = 0，系统为“炉跟机(BF) ”方式，此时主汽调门调节机组负荷，锅炉燃烧率调节汽压，这种方式变负荷性能好，但机组汽压、汽温变化幅度较大，运行稳定性差，有利于电网。当Kl = K4 = 0，K2 = K3 = I，系统为“机跟炉(TF) ”方式，此时汽机调门调节汽压，锅炉燃烧率调节机组负荷，这种方式变负荷性能差，但机组汽压、汽温变化幅度较小，运行稳定性好，有利于电厂。目前一般采用协调(CC)控制方式，此时汽机调门和锅炉燃烧率调节机组负荷和汽压的综合偏差。Kl K4不同的设置，可以产生不同的协调效果，K1/K2大说明汽机侧重调节负荷，反之说明汽机侧重调节主汽压力；K4/K3大说明锅炉侧重调节主汽压力，反之说明锅炉侧重调节负荷。可见，BF和TF是CC的两种特殊形式。步骤三与传统协调控制相比，为了增加机组对负荷指令响应速度，增加了凝结水泵变频器调解。从而在负荷发生变化时，通过改变凝结水流量来改变进汽轮机做功的蒸汽，加快负荷的调节速度。其数学描述用矩阵表示如下
权利要求
1.一种脉冲方式调整凝结水流量参与调频的协调控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤 步骤一定义传统协调控制方式的几种控制形式；包括炉跟机BF、机跟炉TF、协调CC三种控制方式； 步骤二 给出传统协调控制方式的传递函数原理图，汽包炉机组的协调控制系统简化为锅炉燃烧率和主蒸汽调门二个输入、机组负荷和主蒸汽压力二个输出的对象；μ b是锅炉燃烧率指令，μ t是汽机调门开度指令，当Kl = K4 = 1，K2 = K3 = O，系统为“炉跟机BF”方式，此时主汽调门调节机组负荷，锅炉燃烧率调节汽压，这种方式变负荷性能好，但机组汽压、汽温变化幅度较大，运行稳定性差，有利于电网；当Kl = K4 = O，K2 = K3 = 1，系统为“机跟炉TF”方式，此时汽机调门调节汽压，锅炉燃烧率调节机组负荷，这种方式变负荷性能差，但机组汽压、汽温变化幅度较小，运行稳定性好，有利于电厂；目前一般采用协调CC控制方式，此时汽机调门和锅炉燃烧率调节机组负荷和汽压的综合偏差；K1 K4不同的设置，产生不同的协调效果，K1/K2大说明汽机侧重调节负荷，反之说明汽机侧重调节主汽压力；K4/K3大说明锅炉侧重调节主汽压力，反之说明锅炉侧重调节负荷；可见，BF和TF是CC的两种特殊形式； 步骤三与传统协调控制相比，为了增加机组对负荷指令响应速度，增加了凝结水泵变频器调解，从而在负荷发生变化时，通过改变凝结水流量来改变进汽轮机做功的蒸汽，加快负荷的调节速度；其数学描述用矩阵表示如下PtGpb Gnb ONt = [μδ μ PL\ Gpt GntO (I) HGqGp 凝 GqGn 凝 GqGh 式中符号说明如下 Pt-主汽压力实际值Nt-负荷实际值Pb-锅炉燃烧率 μ t-汽机调门开度Gpb (S)-燃烧率对主汽压力的传递函数 Gnb(s)-燃烧率对负荷的传递函数 Gpt(s)-调门开度对主汽压力的传递函数Gnt(S)-调门开度对负荷的传递函数；Gp凝(s)-凝结水流量对主汽压力的传递函数 Gn凝(s)-凝结水流量对负荷的传递函数H-除氧器水位实际值 PL-凝结水泵变频器频率Gq (S)-凝结水泵频率对流量的传递函数 Gh (S)-凝结水流量对除氧器水位的传递函数； 步骤四凝结水节流参与调整电网频率的协调控制方法基本思路如下当AGC指令要求升负荷时，通过脉冲方式减小除氧器水位设定值，同时通过脉冲方式改变除氧器水位控制前馈，进而减小变频器的频率，从而降低凝结水泵的转速，减小凝结水流量，从低压缸的抽汽流量减少，使更多的蒸汽进入低压缸做功，达到快速升负荷的目的；当AGC指令要求降负荷时，情况与此类似，通过脉冲方式增加除氧器水位设定值，同时通过脉冲方式改变除氧器水位的前馈，从而增加变频器的频率，提高凝结水泵的转速，增加凝结水流量，减少进入低压缸的蒸汽，达到快速降负荷的目的。
2.根据权利要求I所述的一种脉冲方式调整凝结水流量参与调频的协调控制方法，其特征在于步骤四具体实现过程如下 (I)电网频率改变，通过AGC指令要求火电机组调整负荷；(2)协调控制系统根据AGC指令，脉冲方式改变凝结水泵变频器频率或凝结水调整门，从而快速改变凝结水流量； (3)随着凝结水流量的改变，改变了从汽轮机低压缸的抽汽量； (4)随着汽轮机低压缸抽汽量的改变，改变了汽轮机的输出负荷； (5)随着汽轮机输出负荷的改变，改变了电网频率，从而参与了电网调频；(6)凝结水节流参与调整电网频率技术与机组原有协调控制系统相结合，有效降低主蒸汽调整门参与调整电网频率的动作频率和动作次数，减小主蒸汽压力机组重要参数的波动，进而提高机组的控制经济性。
全文摘要
一种脉冲方式调整凝结水流量参与调频的协调控制方法，该方法有四大步骤步骤一定义传统协调控制方式的几种控制形式即炉跟机(BF)、机跟炉(TF)、协调(CC)三种控制方式；步骤二给出传统协调控制方式的传递函数原理图；步骤三与传统协调控制相比，机组新协调控制系统增加了凝结水泵变频器频率为调节量，增加了除氧器水位为被调量，变为3×3的耦合系统；步骤四通过脉冲方式调节凝结水流量达到改变机组负荷的目的。本发明是针对火电机组锅炉-汽轮机系统的负荷-压力控制对象，设计的一种通过脉冲方式调整凝结水流量来部分代替主蒸汽调门参与调整电网频率的新控制方法，它在火力发电流程工业控制技术领域里具有参考和实用价值。
文档编号G05B19/418GK102629131SQ20121011410
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者刘立衡, 陈彦桥 申请人:国电科学技术研究院