专利名称：大型火电机组的锅炉主控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动控制系统，特别涉及一种大型电站锅炉的PID自动控制系统。
背景技术：
随着国民经济的快速发展，高参数、大容量机组在电网中所占的比例愈来愈大，由于用电结构发生变化，电网日负荷曲线的高峰与低谷之差增大，有些地区的峰谷差已达50% 以上，而且还有继续增大的趋势。因此，目前要求单元机组都具有参与电网调峰、调频的能力，因而，锅炉主控制系统就成为完成大型火电机组全协调自动控制任务重要的组成部分。 随着大型火力发电机组容量的增大，锅炉负荷、给水量、主蒸汽温度、燃烧和主汽压力等的变化和其它干扰因素的影响，运行人员采用手动调节已经很难满足生产需求，甚至达不到控制指标的要求，从而直接影响机组的安全及经济运行。
发明内容
本发明提供的一种大型火电机组的锅炉主控制系统解决了现有技术不能对大型机组锅炉主控制系统快速负荷响应和稳定控制的技术问题。本发明是通过以下方案解决以上问题的
一种大型火电机组的锅炉主控制系统，包括PID模块调节器、锅炉、汽轮机、发电机、A/ D转换器、模拟操作器、主汽压力传感器和发电机功率传感器，所述锅炉所在机组的总燃料量指令与模拟操作器的跟踪输入端连接，所述锅炉所在机组的锅炉负荷指令分别与第一 PID模块调节器的跟踪输入端和第二 PID模块调节器的跟踪输入端连接，所述锅炉所在机组的锅炉主控切手动指令与模拟操作器的MI输入端连接，所述锅炉所在机组的所有燃料控制手动指令与模拟操作器的TS输入端连接，所述机组的汽轮机调速级压力传感器的输出端与所述的第一 A/D转换器的输入端相连，所述机组的主汽压力传感器的输出端与所述的第二 A/D转换器的输入端相连，所述机组的汽包压力传感器的输出端与所述的第三A/D 转换器的输入端相连，所述机组的发电机功率传感器的输出端与所述的第四A/D转换器的输入端相连，所述的第一 A/D转换器的输出端与除法模块的一个输入端相连，所述的第
二A/D转换器的输出端与除法模块的另一输入端相连，所述的除法模块的输出端与第一乘法模块的一个输入端相连，所述的第一乘法模块的输出端与第一加法模块的一个输入端相连，所述的第一乘法模块的输出端与第一函数模块的输入端相连，所述的第一乘法模块的输出端与第三加法模块的一个输入端相连，所述的第一乘法模块的输出端与第二乘法模块的一个输入端相连，所述的第一函数模块的输出端与第三加法模块的另一输入端相连，所述的第二乘法模块的输出端与第一加法模块的另一输入端相连，所述的第三加法模块的输出端与第二乘法模块的另一输入端相连，所述的第一加法模块的输出端与第二加法模块的一个输入端相连，所述的第二加法模块的输出端与第一 PID模块调节器的SP输入端相连， 所述的第一A/D转换器的输出端01与第六加法模块B6的另一输入端U21相连，主汽压力设定值PO的输出端与第一乘法模块的另一输入端相连，所述的主汽压力设定值与第四加法模块的一个输入端相连，主汽压力设定值与第二函数模块的输入端相连，所述的第二函数模块的输出端与第四加法模块的另一输入端相连，所述的第四加法模块的输出端与第二加法模块的另一输入端相连，所述的第三A/D转换器的输出端与第五加法模块的一个输入端相连，所述的第五加法模块的输出端与第六加法模块的一个输入端相连，所述的第六加法模块的输出端与模拟操作器的PV输入端相连，第六加法模块的输出端与第一 PID模块调节器的PV输入端相连，所述的第三A/D转换器的输出端与第三函数模块的输入端相连，所述的第三函数模块的输出端与第五加法模块的另一输入端相连，所述的第四A/D转换器的输出端与第二 PID模块调节器的PV输入端相连，主汽压力设定值PO与第七加法模块的一个输入端相连，主汽压力设定值PO与第二 PID模块调节器的SP输入端相连，主汽压力设定值 PO与第四函数模块的输入端相连，所述的第四函数模块的输出端与第七加法模块的另一输入端相连，所述的第七加法模块的输出端与第二切换模块的第二输入端相连，定值模块的输出端与第二切换模块的第一输入端相连，所述的CCS2方式指令V6与第二切换模块的第三输入端相连，所述的第二切换模块的输出端与第二 PID模块调节器的FF输入端相连，所述的第二 PID模块调节器的输出端X19与第一切换模块的第二输入端相连，所述的第一切换模块的输出端与模拟操作器的A输入端相连，所述的第一 PID模块调节器的输出端与第一切换模块的第一输入端相连，所述的CCS2方式指令V6与第一切换模块的第三输入端相连，所述的CCS2方式指令V6与第二与门模块的一个输入端相连，所述的锅炉主控自动指令 V5的输出端与第一与门模块的一个输入端相连，所述的锅炉主控自动指令与第二与门模块的另一输入端相连，所述的CCS2方式指令V6与非门模块的输入端相连，所述的非门模块的输出端与第一与门模块的另一输入端相连，所述的第一与门模块的输出端与第一 PID模块调节器的TF输入端相连，所述的第二加法模块的输出端与模拟调节器的SP输入端相连，所述的第二与门模块的输出端与第二 PID模块调节器的TF输入端相连，所述的模拟调节器的 O输出端与锅炉负荷指令相连，所述的模拟调节器的A输出端与锅炉主控自动指令相连。所述的锅炉是直吹式双进双出磨煤机的大型煤粉燃烧锅炉。本发明解决了对大型机组协调控制系统的动态跟综和稳定控制的技术问题，可提高机组的热经济性指标和性能指标并达到节能减排的目的。
图I是本发明的结构示意图中的虚线为开关量，实线为模拟量。
具体实施例一种大型火电机组的锅炉主控制系统，包括PID模块调节器、锅炉、汽轮机、发电机、A/D转换器、模拟操作器CZ、主汽压力传感器和发电机功率传感器，所述锅炉所在机组的总燃料量指令Vl与模拟操作器CZ的跟踪输入端TR连接，所述锅炉所在机组的锅炉负荷指令V2分别与第一 PID模块调节器PID-I的跟踪输入端TR和第二 PID模块调节器PID-2 的跟踪输入端TR连接，所述锅炉所在机组的锅炉主控切手动指令V3与模拟操作器CZ的MI 输入端连接，所述锅炉所在机组的所有燃料控制手动指令V4与模拟操作器CZ的TS输入端连接，所述机组的汽轮机调速级压力传感器的输出端Pl与所述的第一 A/D转换器Ml的输入端相连，所述机组的主汽压力传感器的输出端PT与所述的第二 A/D转换器M2的输入端相连，所述机组的汽包压力传感器的输出端Pb与所述的第三A/D转换器M3的输入端相连， 所述机组的发电机功率传感器的输出端PE与所述的第四A/D转换器M4的输入端相连，所述的第一 A/D转换器Ml的输出端01与除法模块E的一个输入端Ul相连，所述的第二 A/ D转换器M2的输出端02与除法模块E的另一输入端U2相连，所述的除法模块E的输出端 Xl与第一乘法模块Al的一个输入端U3相连，所述的第一乘法模块Al的输出端X2与第一加法模块BI的一个输入端UlO相连，所述的第一乘法模块Al的输出端X2与第一函数模块 Dl的输入端U5相连，所述的第一乘法模块Al的输出端X2与第三加法模块B3的一个输入端U6相连,所述的第一乘法模块Al的输出端X2与第二乘法模块A2的一个输入端U8相连, 所述的第一函数模块Dl的输出端X9与第三加法模块B3的另一输入端U7相连，所述的第二乘法模块A2的输出端Xll与第一加法模块BI的另一输入端Ull相连，所述的第三加法模块B3的输出端XlO与第二乘法模块A2的另一输入端U9相连，所述的第一加法模块BI 的输出端X3与第二加法模块B2的一个输入端U12相连,所述的第二加法模块B2的输出端 X4与第一 PID模块调节器的SP输入端相连，所述的第一 A/D转换器Ml的输出端01与第六加法模块B6的另一输入端U21相连，主汽压力设定值PO的输出端与第一乘法模块Al的另一输入端相连，所述的主汽压力设定值PO与第四加法模块B4的一个输入端U15相连，主汽压力设定值PO与第二函数模块D2的输入端U14相连，所述的第二函数模块D2的输出端 X6与第四加法模块B4的另一输入端U16相连，所述的第四加法模块B4的输出端X7与第二加法模块B2的另一输入端U13相连,所述的第三A/D转换器M3的输出端03与第五加法模块B5的一个输入端U18相连，所述的第五加法模块B5的输出端X8与第六加法模块B6的一个输入端(U20)相连，所述的第六加法模块B6的输出端X12与模拟操作器CZ的PV输入端相连，第六加法模块B6的输出端X12与第一 PID模块调节器PID-I的PV输入端相连， 所述的第三A/D转换器M3的输出端03与第三函数模块D3的输入端U17相连，所述的第三函数模块D3的输出端X13与第五加法模块B5的另一输入端U19相连，所述的第四A/D 转换器M4的输出端04与第二 PID模块调节器PID-2的PV输入端相连，主汽压力设定值 PO与第七加法模块B7的一个输入端U23相连，主汽压力设定值PO与第二 PID模块调节器 PID-2的SP输入端相连，主汽压力设定值PO与第四函数模块D4的输入端U22相连，所述的第四函数模块D4的输出端X14与第七加法模块B7的另一输入端U24相连，所述的第七加法模块B7的输出端X16与第二切换模块T2的第二输入端U32相连，定值模块H的输出端 X24与第二切换模块T2的第一输入端U31相连，所述的CCS2方式指令V6与第二切换模块 T2的第三输入端U33相连，所述的第二切换模块T2的输出端X17与第二 PID模块调节器 PID-2的FF输入端相连，所述的第二 PID模块调节器PID-2的输出端X19与第一切换模块 Tl的第二输入端U29相连，所述的第一切换模块Tl的输出端X22与模拟操作器CZ的A输入端相连，所述的第一 PID模块调节器PID-I的输出端X5与第一切换模块Tl的第一输入端U28相连，所述的CCS2方式指令V6与第一切换模块Tl的第三输入端U30相连，所述的 CCS2方式指令V6与第二与门模块F2的一个输入端U34相连，所述的锅炉主控自动指令V5 的输出端与第一与门模块Fl的一个输入端U26相连，所述的锅炉主控自动指令V5与第二与门模块F2的另一输入端U35相连，所述的CCS2方式指令V6与非门模块N的输入端U25相连，所述的非门模块N的输出端X15与第一与门模块Fl的另一输入端U27相连，所述的第一与门模块Fl的输出端X20与第一 PID模块调节器PID-I的TF输入端相连，所述的第二加法模块B2的输出端X4与模拟调节器CZ的SP输入端相连，所述的第二与门模块F2的输出端X18与第二 PID模块调节器PID-2的TF输入端相连，所述的模拟调节器CZ的O输出端与锅炉负荷指令X21相连，所述的模拟调节器CZ的A输出端与锅炉主控自动指令X23 相连。一种大型火电机组的锅炉主控制系统，包括PID模块、锅炉、汽轮机、发电机、A/ D转换器、汽轮机调速级压力、汽包压力、主汽压力和发电机功率传感器，采用分散控制系统中的函数模块、模拟操作器、除法模块、乘法模块、加法模块、定值模块、切换模块、调节模块、“与”门模块、“非”门模块搭建成实时在线优化电路，构成一个独立的快速负荷响应和稳定控制的自动控制系统。一种大型火电机组的锅炉主控制系统，控制步骤如下首先用汽轮机调速级压力 Pl除以主汽压力PT得到Xl值。将Xl值乘以主汽压力设定值PO得到能量平衡值X2值。 将能量平衡值X2值加上乘法模块A2的输出Xll值得到X3值。将X3值加上加法模块B4 的输出X7值得到X4值(函数模块D2和加法模块B4构成微分环节)。热量信号值X12送入调节模块PID-I的测量输入端PV，加法模块的输出值X4送入调节模块PID-I的给定输入端 SP，锅炉负荷指令V2送入调节模块PID-I的跟踪输入端TR，“与”门模块Fl的输出X20送入调节模块PID-I的切换输入端TF。能量平衡值X2值通过函数模块Dl转换后得到X9值， X9再加上能量平衡值X2值得到XlO值，XlO值再加上能量平衡值X2值得到Xll值。主汽压力设定值PO通过函数模块D2转换后得到X6值，X6值的负值再加上主汽压力设定值PO 得到X7值。将汽包压力Pb值经函数模块D3转换后得到X13值，汽包压力Pb值加上函数模块D3的输出负值得到X8值(函数模块D3和加法模块B5构成微分环节)，X8值再加上汽轮机调速级压力Pl值得到热量信号X12值。主汽压力设定值PO通过函数模块D4转换后得到X14值，X14值的负值再加上主汽压力设定值PO得到X16值(函数模块D4和加法模块 B7构成微分环节)，X16值和定值模块H的输出X24作为切换模块T2的两个输入，切换模块 T2的控制方式选择U32由CCS2方式指令(开关量)来控制。发电机功率PE值送入调节模块PID-2的测量输入端PV，主汽压力设定值PO送入调节模块PID-2的给定输入端SP，锅炉负荷指令V2送入调节模块PID-2的跟踪输入端TR，“与”门模块F2的输出X18送入调节模块PID-2的切换输入端TF，切换模块T2的输出X17送入调节模块PID-2的前馈输入端FF。 调节模块PID-2的输出X19送入切换模块Tl的输入端U29，调节模块PID-I的输出X5送入切换模块Tl的输入端U28，切换模块Tl的控制方式选择U30由CCS2方式指令(开关量)来控制。锅炉主控自动指令V5送入“与”门模块Fl的输入端U26，CCS2方式指令(开关量)V6 经“非”门模块的输出后送入“与”门模块Fl的输入端U27。将所有燃料控制手动指令V4 送入模拟操作器CZ的输入TS端。将锅炉主控切手动指令V3送入模拟操作器CZ的输入MI 端。将热量信号X12送入模拟操作器CZ的测量输入PV端。将加法模块B2的输出X4送入模拟操作器CZ的给定输入SP端。将切换模块Tl的输出送入模拟操作器CZ的输入A端。 将总燃料量值送入模拟操作器CZ的跟踪输入TR端。模拟操作器CZ的输出O作为锅炉负荷指令送入下一个系统。模拟操作器CZ的输出A作为锅炉主控自动指令送入下一个系统。
权利要求
1.一种大型火电机组的锅炉主控制系统，包括PID模块调节器、锅炉、汽轮机、发电机、 A/D转换器、模拟操作器(CZ)、主汽压力传感器和发电机功率传感器，其特征在于，所述锅炉所在机组的总燃料量指令(Vl)与模拟操作器(CZ)的跟踪输入端(TR)连接，所述锅炉所在机组的锅炉负荷指令(V2)分别与第一 PID模块调节器(PID-I)的跟踪输入端(TR)和第二 PID模块调节器(PID-2)的跟踪输入端(TR)连接，所述锅炉所在机组的锅炉主控切手动指令(V3)与模拟操作器(CZ)的MI输入端连接，所述锅炉所在机组的所有燃料控制手动指令(V4)与模拟操作器(CZ)的TS输入端连接，所述机组的汽轮机调速级压力传感器的输出端(Pl)与所述的第一 A/D转换器(Ml)的输入端相连，所述机组的主汽压力传感器的输出端(PT)与所述的第二 A/D转换器(M2)的输入端相连，所述机组的汽包压力传感器的输出端 (Pb)与所述的第三A/D转换器(M3)的输入端相连，所述机组的发电机功率传感器的输出端 (PE)与所述的第四A/D转换器(M4)的输入端相连，所述的第一 A/D转换器(Ml)的输出端(01)与除法模块(E)的一个输入端(Ul)相连，所述的第二 A/D转换器(M2)的输出端(02) 与除法模块(E)的另一输入端(U2)相连，所述的除法模块(E)的输出端(Xl)与第一乘法模块(Al)的一个输入端(U3)相连，所述的第一乘法模块(Al)的输出端(X2)与第一加法模块 (BI)的一个输入端(UlO)相连，所述的第一乘法模块(Al)的输出端(X2)与第一函数模块 (Dl)的输入端(U5)相连,所述的第一乘法模块(Al)的输出端(X2)与第三加法模块(B3)的一个输入端(U6)相连，所述的第一乘法模块(Al)的输出端(X2)与第二乘法模块(A2)的一个输入端(U8 )相连，所述的第一函数模块(DI)的输出端(X9 )与第三加法模块(B3 )的另一输入端(U7)相连,所述的第二乘法模块(A2)的输出端(XII)与第一加法模块(BI)的另一输入端(Ul I)相连，所述的第三加法模块(B3 )的输出端(XlO )与第二乘法模块(A2 )的另一输入端(U9)相连，所述的第一加法模块(BI)的输出端(X3)与第二加法模块(B2)的一个输入端(U12)相连，所述的第二加法模块(B2)的输出端(X4)与第一 PID模块调节器(PID-I) 的SP输入端相连，所述的第一 A/D转换器(Ml)的输出端(01)与第六加法模块(B6)的另一输入端(U21)相连,主汽压力设定值PO的输出端与第一乘法模块(Al)的另一输入端(U4) 相连，所述的主汽压力设定值(PO)与第四加法模块(B4)的一个输入端(U15)相连，主汽压力设定值(PO)与第二函数模块(D2)的输入端(U14)相连，所述的第二函数模块(D2)的输出端(X6)与第四加法模块(B4)的另一输入端(U16)相连，所述的第四加法模块(B4)的输出端(X7)与第二加法模块(B2)的另一输入端(U13)相连，所述的第三A/D转换器(M3)的输出端(03)与第五加法模块(B5)的一个输入端(U18)相连，所述的第五加法模块(B5)的输出端(X8)与第六加法模块(B6)的一个输入端(U20)相连，所述的第六加法模块(B6)的输出端(X12)与模拟操作器(CZ)的PV输入端相连，第六加法模块(B6)的输出端(X12)与第一 PID模块调节器(PID-1)的PV输入端相连，所述的第三A/D转换器(M3)的输出端(03) 与第三函数模块(D3)的输入端(U17)相连，所述的第三函数模块(D3)的输出端(X13)与第五加法模块(B5)的另一输入端(U19)相连，所述的第四A/D转换器(M4)的输出端(04)与第二 PID模块调节器(PID-2)的PV输入端相连，主汽压力设定值PO与第七加法模块(B7) 的一个输入端(U23)相连，主汽压力设定值PO与第二 PID模块调节器(PID-2)的SP输入端相连，主汽压力设定值PO与第四函数模块(D4)的输入端(U22)相连，所述的第四函数模块(D4 )的输出端(X14 )与第七加法模块(B7 )的另一输入端(U24 )相连，所述的第七加法模块(B7)的输出端(X16)与第二切换模块(T2)的第二输入端(U32)相连，定值模块(H)的输出端(X24)与第二切换模块(T2)的第一输入端(U31)相连，所述的CCS2方式指令V6与第二切换模块(T2)的第三输入端(U33)相连，所述的第二切换模块(T2)的输出端(X17)与第二 PID模块调节器(PID-2)的FF输入端相连，所述的第二 PID模块调节器(PID-2)的输出端(X19)与第一切换模块(Tl)的第二输入端(U29)相连，所述的第一切换模块(Tl)的输出端(X22)与模拟操作器(CZ)的A输入端相连，所述的第一 PID模块调节器(PID-I)的输出端(X5)与第一切换模块(Tl)的第一输入端(U28)相连，所述的CCS2方式指令(V6)与第一切换模块(Tl)的第三输入端(U30)相连，所述的CCS2方式指令(V6)与第二与门模块(F2) 的一个输入端(U34)相连，所述的锅炉主控自动指令(V5 )的输出端与第一与门模块(Fl)的一个输入端(U26)相连，所述的锅炉主控自动指令(V5)与第二与门模块(F2)的另一输入端 (U35)相连，所述的CCS2方式指令(V6)与非门模块(N)的输入端(U25)相连，所述的非门模块(N)的输出端(X15)与第一与门模块(Fl)的另一输入端(U27)相连,所述的第一与门模块(Fl)的输出端(X20)与第一 PID模块调节器(PID-I)的TF输入端相连，所述的第二加法模块(B2)的输出端(X4)与模拟调节器(CZ)的SP输入端相连，所述的第二与门模块(F2) 的输出端(X18)与第二 PID模块调节器(PID-2)的TF输入端相连，所述的模拟调节器(CZ) 的O输出端与锅炉负荷指令(X21)相连，所述的模拟调节器(CZ)的A输出端与锅炉主控自动指令(X23)相连。
2.如权利I所述的一种大型火电机组的锅炉主控制系统，其特征在于，所述的锅炉是直吹式双进双出磨煤机的大型煤粉燃烧锅炉。
全文摘要
本发明公开了一种大型火电机组的锅炉主控制系统，属电站锅炉的电路自动控制系统，解决了大型火电机组的快速负荷响应和稳定控制的技术问题。包括PID模块、锅炉、汽轮机、发电机、A/D转换器、汽轮机调速级压力、汽包压力、主汽压力和发电机功率传感器，采用分散控制系统中的函数模块、模拟操作器、除法模块、乘法模块、加法模块、定值模块、切换模块、调节模块、“与”门模块、“非”门模块搭建成实时在线优化电路，构成一个独立的锅炉主控制系统，解决了大型火电机组锅炉主控制系统快速负荷响应和稳定控制的技术问题，可提高机组的热经济性指标和技术参数指标并达到节能减排的目的。本发明适合调峰且为直吹式双进双出磨煤机制粉系统的大机组。
文档编号F22B35/00GK102588939SQ20121005671
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者倪子俊, 倪致雨, 刘艳文, 张晓民, 张缠保, 杨虹, 郝丽花, 马小军 申请人:山西省电力公司电力科学研究院