一种基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置，包括多个模拟量发生器、模拟量切换器与PID控制器，第一模拟量发生器分别通过第一函数发生器、第二函数发生器连接第一模拟量切换器的Z1端和第二模拟量切换器的Z1端，第一模拟量切换器和第二模拟量切换器的输出端分别连接PID控制器的比例端和积分端；第二模拟量发生器连接第一模拟量切换器的Z2端，所述第三模拟量发生器连接第二模拟量切换器的Z2端。本实用新型能根据机组入炉煤发热量的多少自动调整锅炉控制器中的比例和积分参数，实现机组主汽压力控制的快速准确响应，一方面保证机组整体的协调稳定运行，另一方面确保煤量不至于过多或不足影响锅炉效率。
【专利说明】
-种基于发热量的锅妒控制参数动态调整装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及火电机组锅炉控制领域，尤其设及一种基于发热量的锅炉控制参 数动态调整装置。
【背景技术】
[0002] 随着新能源并网、负荷增长和电网规模的不断增大，在特高压电网和大区电网互 联的新形势下，各级电网联系日渐紧密，电网和机组之间协调配合的要求也越来越高。火电 机组作为调峰调频的主要手段，对负荷的控制要求日益提高。如发电机组一次调频功能主 要是通过调节DEH系统的进汽调节口，利用锅炉蓄热，在电网出现异常的情况下，快速响应 电网的要求，稳定电网频率；自动发电控制AGC按照电网负荷要求变化负荷控制目标，W弥 补电网负荷差距，维持电网的安全。电网容量越来越大，对电能的品质也要求越来越高，为 了电网的安全稳定运行，各大型火电机组都要求投入AGC功能，要求AGC控制机组的负荷范 围大(一般要求50%--100%额定负荷），并且要求机组具备快速、准确、稳定的响应负荷变 化需求。随着我国电力工业装机容量的增加和用电侧负荷峰谷差的增大，大型火电机组经 常处于宽负荷区间运行，范围一般在50%~100%额定负荷。
[0003] 煤的发热量是煤质分析的重要指标之一，发热量越高，转换的热能力就越多，经济 价值越大。煤的发热量同锅炉的理论空气量、理论干烟气量和湿烟气量，W及理论燃烧溫度 有关。因此，煤的发热量是设计锅炉时的一个重要数据。
[0004] 机组在投入AGC时，一般而言协调控制方式为汽轮机侧进行负荷控制，为单回路系 统，比较简单;锅炉侧控制压力，设及因素较多，为保证压力、溫度等参数合适，需对风、煤、 水进行协调动作。W常规亚临界汽包炉为例，其通过锅炉主控输出的变化，带动风、煤W合 适的配比共同动作，从而保证主蒸汽压力的稳定，常规亚临界汽包锅炉控制装置如图1所 示。即通过信号采集器将主汽压力测量值和主汽压力设定值分别送至锅炉控制器的PV和SP 端，通过PI(比例-积分)控制实现压力测量值快速、准确的跟随压力设定值变化，其中，比例 K和积分Ti 一般为根据试验时变化量关系设定为一固定值，保持不变。
[0005] 运种控制系统在机组煤质稳定时，压力等主要参数控制效果较好，能够确保AGC等 考核达到调度要求，但在发热量发生变化，尤其变化较大时，压力等主要参数波动较大，影 响负荷的响应速度和控制精度，从而导致AGC考核品质不达标。主要原因在于传统的火电机 组锅炉控制中设置的逻辑参数为固定不变的，但由于煤种和煤质的变化，也就是发热量的 变化，造成变负荷工况下机组的能耗特性和控制特性发生了显著变化，入炉煤量的过多或 不足造成压力波动剧烈，影响到机组整体的协调运行。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型为了解决上述问题，提出了一种基于发热量的锅炉控制参数动态调整 装置，本实用新型装置能根据机组入炉煤发热量的多少自动调整锅炉控制器中的比例和积 分参数，实现机组主汽压力控制的快速准确响应，进而保证机组整体的协调稳定运行。
[0007] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0008] -种基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置，包括多个模拟量发生器、模拟量 切换器与PID控制器，其中，模拟量发生器包括第一模拟量发生器、第二模拟量发生器和第 Ξ模拟量发生器，所述第一模拟量发生器分别通过第一函数发生器、第二函数发生器连接 第一模拟量切换器的Z1端和第二模拟量切换器的Z1端，第一模拟量切换器和第二模拟量切 换器的输出端分别连接PID控制器的比例端和积分端；
[0009] 所述第二模拟量发生器连接第一模拟量切换器的Z2端，所述第Ξ模拟量发生器连 接第二模拟量切换器的Z2端。
[0010] 所述第一模拟量发生器输出的模拟量为机组入炉煤发热量。
[0011] 所述第二模拟量发生器输出的模拟量为原锅炉控制器PW比例值。
[0012] 所述第Ξ模拟量发生器输出的模拟量为原锅炉控制器PID积分值。
[001引所述PID控制器的PV、SP端分别连接有一个信号采集器，与SP端连接的信号采集器 采集主汽压力测量值，与PV端连接的信号采集器采集主汽压力设定值。
[0014] 所述第一模拟量切换器和第二模拟量切换器的S端均连接有手动输入器。
[0015] 进一步的，当切换至参数动态调整模式时，所述手动输入器的开关量为1，此时，第 一模拟量切换器和第二模拟量切换器的置位端为1，其输出均为Z1端的输入值。
[0016] 当切换至参数动态调整模式时，PID控制器的比例端输入值为入炉煤发热量经第 一函数发生器转换后生成的值，积分端的输入值为入炉煤发热量经第二函数发生器转换后 生成的值。
[0017] 本实用新型的工作原理为:机组入炉煤发热量越高，锅炉PID控制器的比例值K和 积分值Ti越小;反之，机组入炉煤发热量越低，锅炉PID控制器的比例值K和积分值Ti越大。
[0018] 本实用新型的有益效果为：
[0019] (1)能够根据机组入炉煤发热量的多少自动调整锅炉控制器中的比例和积分参 数，实现机组主汽压力控制的快速准确响应，一方面保证机组整体的协调稳定运行，另一 方面确保煤量不至于过多或不足影响锅炉效率；
[0020] (2)并网机组的主汽压力品质直接影响到机组负荷控制的品质，进而影响到机组 对电网频率需求的响应速度和精度，通过本实用新型能够动态调整锅炉控制器参数，有效 确保机组主汽压力可控，确保压力调节品质，保证机组负荷调节能力，进而确保电网频率的 稳定。
【附图说明】
[0021 ]图1为常规的火电机组锅炉控制系统示意图；
[0022] 图2为本实用新型基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置示意图。
【具体实施方式】：
[0023] 下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0024] 如图2所示，一种基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置，包括:信号采集器S、 模拟量发生器A、函数发生器F(x)、模拟量切换器AXSEL、手动输入器D/MA和锅炉控制器PID;
[0025] 模拟量发生器A1经函数发生器Fl(x)、F2(x)转换后，分别送至模拟量切换器 AXSELl和模拟量切换器AXSEL2的Z1端，然后分别送至锅炉控制器PID的比例端Κ和积分端 Tio
[00%]模拟量发生器A1的值具体为:机组入炉煤发热量。
[0027] 模拟量发生器A2的值具体为:原锅炉控制器pm比例值K。
[0028] 模拟量发生器A3的值具体为:原锅炉控制器PID积分值Ti。
[0029] 模拟量发生器A2、A3分别连接模拟量切换器AXSEL1和模拟量切换器AXSEL2的Z2 玉山 乂而。
[0030] 锅炉控制器PID的PV、SP端分别接收两个信号采集器S的采集值。
[0031] 手动输入器D/MA分别接至模拟量切换器AXSEL1和模拟量切换器AXSEL2的置位端， 当切换至参数动态调整模式时，手动置开关量"Γ，此时，模拟量切换器AXSEL1和模拟量切 换器AXSEL2的置位端为"Γ，其输出均为Z1端输入值。此时，锅炉控制器PID的比例端K输入 值为入炉煤发热量经函数发生器Fl(x)转换后生成的值，积分端Ti输入值为入炉煤发热量 经函数发生器F2(x)转换后生成的值。
[0032] 本实用新型的工作原理:机组入炉煤发热量越高，锅炉控制器PID的比例值K和积 分值Ti越小;反之，机组入炉煤发热量越低，锅炉控制器PID的比例值K和积分值Ti越大。
[0033] 具体示例1:
[0034] W常规300MW亚临界机组为例，锅炉为单炉膛平衡通风、一次中间再热、自然循环 单汽包锅炉，最大连续蒸发量l〇25t/h，设计煤种发热量为4500大卡。
[0035] 首先进行函数发生器、F2(x)的折算系数计算，锅炉主控PID原比例参数K为2.4,积 分时间Ti为260s，统计该机组入炉煤发热量范围在3500-6000大卡之间，因此，函数Fl(x)表 达式可设置为
[0036]
[0037] 机组未采用锅炉主控PID参数动态调整模式时，手动输入器D/MA的输出为开关量 %"，模拟量切换器AXSEL1和模拟量切换器AXSEL2的置位端为％"，其输出均为Z2端输入值， 即此时锅炉控制器PW比例参数K和为积分时间Ti保持原有数值，分别为2.4和260。
[0038] 机组采用锅炉主控PID参数动态调整模式时，运行控制人员通过手动输入器D/MA 手动置开关量"Γ，模拟量切换器AXSEL1和模拟量切换器AXSEL2的置位端为"Γ，其输出均 为Z1端输入值;若此时，机组入炉煤发热量为5000大卡，则运行人员在模拟量发生器A1置入 数值5000,锅炉控制器PID的比例端K输入值为入炉煤发热量经函数发生器Fl(x)转换后生 成的值2.25,积分端Ti输入值为入炉煤发热量经函数发生器F2(x)转换后生成的值240。即 在机组入炉煤发热量升高时，比例和积分作用都变弱，w避免入炉煤量过大造成压力控制 品质变差。
[0039]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新 型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领 域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范 围W内。
【主权项】
1. 一种基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置，其特征是:包括多个模拟量发生器、 模拟量切换器与PID控制器，其中，模拟量发生器包括第一模拟量发生器、第二模拟量发生 器和第三模拟量发生器，所述第一模拟量发生器分别通过第一函数发生器、第二函数发生 器连接第一模拟量切换器的Z1端和第二模拟量切换器的Z1端，第一模拟量切换器和第二模 拟量切换器的输出端分别连接PID控制器的比例端和积分端； 所述第二模拟量发生器连接第一模拟量切换器的Z2端，所述第三模拟量发生器连接第 二模拟量切换器的Z2端。2. 如权利要求1所述的一种基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置，其特征是:所述 第一模拟量发生器输出的模拟量为机组入炉煤发热量。3. 如权利要求1所述的一种基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置，其特征是:所述 第二模拟量发生器输出的模拟量为原锅炉控制器PID比例值。4. 如权利要求1所述的一种基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置，其特征是:所述 第三模拟量发生器输出的模拟量为原锅炉控制器PID积分值。5. 如权利要求1所述的一种基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置，其特征是:所述 PID控制器的PV、SP端分别连接有一个信号采集器，与SP端连接的信号采集器采集主汽压力 测量值，与PV端连接的信号采集器采集主汽压力设定值。6. 如权利要求1所述的一种基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置，其特征是:所述 第一模拟量切换器和第二模拟量切换器的S端均连接有手动输入器。7. 如权利要求6所述的一种基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置，其特征是：当切 换至参数动态调整模式时，所述手动输入器的开关量为1，此时，第一模拟量切换器和第二 模拟量切换器的置位端为1，其输出均为Z1端的输入值。8. 如权利要求1所述的一种基于发热量的锅炉控制参数动态调整装置，其特征是：当切 换至参数动态调整模式时，PID控制器的比例端输入值为入炉煤发热量经第一函数发生器 转换后生成的值，积分端的输入值为入炉煤发热量经第二函数发生器转换后生成的值。
【文档编号】G05B11/42GK205450588SQ201620108224
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】李军, 毕贞福, 郎澄宇, 姚常青, 王蒙
【申请人】国网山东省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司