基于虚拟燃料量的火力发电机组入炉煤量控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于虚拟燃料量的火力发电机组入炉煤量控制方法，包括步骤有：(1)通过机组负荷指令、锅炉主蒸汽压力偏差信号形成燃料量指令信号。(2)通过磨煤机容量风门开度和磨煤机入口一次风压力信号，获得由容量风门开度和磨煤机入口一次风压力表征的虚拟燃料量。(3)利用PID运算器，对燃料量指令与虚拟燃料量的偏差信号进行动态修正，调节容量风门开度，调节进入炉膛的燃料量。本发明利用磨煤机容量风门开度和磨煤机入口一次风压力经函数运算和乘法运算形成进入炉膛的虚拟燃料量，解决了双进双出磨制粉系统火力发电机组的协调系统由于容量风量测量可靠性差，造成机组运行参数波动大，甚至协调系统无法投运的问题，提高了机组运行的稳定性和安全性。
【专利说明】 基于虚拟燃料量的火力发电机组入炉煤量控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于控制工程【技术领域】。涉及一种基于虚拟燃料量的火力发电机组入炉煤量控制方法。
【背景技术】
[0002]随着电厂锅炉机组参数和容量的提高，对热工自动控制水平也提出了更高要求。火力发电厂制粉系统的任务就是为锅炉提供一定数量、质量并满足负荷要求的煤粉。双进双出磨煤机制粉系统因煤种适应能力强、锅炉负荷响应速度快等优点而得到广泛应用。双进双出磨制粉系统中，原煤经给煤机输送至磨煤机，被磨煤机内的钢球撞击研磨成煤粉。细度合格的煤粉被容量风携带进入炉膛燃烧。细度不合格的煤粉在磨煤机内继续研磨。磨煤机筒体内存有一部分煤粉，因此进入炉膛的煤量不能直接由给煤机的给煤量反映，而是通过磨煤机容量风量来间接表征。但受现场容量风测量装置的安装、标定质量，以及设备运行环境恶劣、测量孔堵塞、料位测量等影响，存在容量风测量可靠性差，计算入炉煤量与实际入炉煤量偏差大等问题，易造成锅炉/汽轮机协调控制系统调节品质差，机组主要运行参数波动大，锅炉燃烧不稳定，影响机组运行的稳定性和安全性。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的缺陷，提供一种基于虚拟燃料量的火力发电机组入炉煤量控制方法。在双进双出磨制粉系统火力发电机组锅炉/汽轮机协调控制系统中使用该方法，可解决由于磨煤机容量风量测量可靠性差、计算入炉煤量与实际入炉煤量偏差大造成机组运行参数波动大，甚至协调系统无法投运的问题，可提高协调控制系统调节品质，提高机组运行的稳定性和安全性。
[0004]本发明的技术方案是，一种基于虚拟燃料量的火力发电机组入炉煤量控制方法，包括下述步骤:
[0005]步骤一:通过DCS的模拟量输入通道，取机组负荷指令信号，通过燃料量指令前馈函数运算，形成燃料量指令前馈信号；取主蒸汽压力的测量信号，并与主蒸汽压力设定值进行减法运算，获得主蒸汽压力偏差信号，然后对主蒸汽压力偏差信号进行压力偏差前馈函数运算，形成压力偏差前馈信号；对主蒸汽压力偏差信号进行PID运算，形成燃料量指令动态修正信号；利用常规加法运算，将燃料量指令前馈信号、压力偏差前馈信号和燃料量指令动态修正信号相加，形成燃料量指令信号；
[0006]步骤二:通过DCS的模拟量输入通道，取磨煤机容量风门开度，通过风门开度对应虚拟燃料量函数进行运算，获得容量风门开度所表征的燃料量；同样通过DCS的模拟量输入通道取磨煤机入口一次风压力信号，通过磨煤机入口一次风压力对应的虚拟燃料量修正系数函数进行运算，获得燃料量修正系数；利用常规乘法运算，将容量风门开度所表征的燃料量乘以磨煤机入口一次风压力形成的修正系数，获得进入锅炉炉膛的虚拟燃料量；
[0007]步骤三:利用常规减法运算，将燃料量指令与实际进入炉膛的虚拟燃料量相减，获得燃料量偏差信号；对燃料量偏差信号进行PID运算，形成燃料量偏差修正信号；
[0008]步骤四:利用常规加法运算，将燃料量偏差修正信号，加上运行人员根据机组运行情况设置的偏置信号，作为容量风门开度指令，调整容量风门开度，调节进入炉膛的燃料量。
[0009]本发明的技术核心是:利用磨煤机容量风门开度和磨煤机入口一次风压力进行函数f(x)运算和乘法运算，形成进入炉膛的虚拟燃料量，克服了由于容量风量测量可靠性差、计算入炉煤量与实际入炉煤量偏差大，造成锅炉/汽轮机协调控制系统调节品质差，机组运行参数波动大，甚至协调系统无法投运的问题，提高了机组运行的稳定性和安全性。
[0010]本发明的有益效果是:
[0011]I)、解决了由于容量风量测量可靠性差，计算入炉煤量与实际入炉煤量偏差大，造成锅炉/汽轮机协调控制系统调节品质差，机组运行参数波动大，甚至协调系统无法投运的问题，提高了协调控制系统调节品质，提高了机组运行的稳定性和安全性。
[0012]2)、通过DCS (英文全称为Distributed Control System的缩写，中文译文为分散控制系统)工程软件计算，不需增加投资。
[0013]3)、适用于各种火力发电机组DCS控制系统，组态方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的虚拟燃料量计算SAMA图。
【具体实施方式】
[0015](I)、燃料量指令计算。①通过DCS的模拟量输入通道，取机组负荷指令信号，机组负荷指令经燃料量指令前馈函数运算，获得机组负荷对燃料量的前馈信号，燃料量指令前馈函数对应关系如表I所示，具体函数形式是根据机组运行数据测定。②取主蒸汽压力的测量信号，利用常规减法运算，将主蒸汽压力与其设定值相减，获得主蒸汽压力偏差信号；然后，利用主蒸汽压力偏差信号进行压力偏差前馈函数运算，形成压力偏差前馈信号，压力偏差前馈函数对应关系如表2所示，具体函数形式是根据机组运行数据测定。③对压力偏差信号进行PID(比例、积分、微分)运算，形成燃料量指令动态修正信号。利用常规加法运算，将上述三项相加，形成燃料量指令信号。
[0016]表I机组负荷指令对燃料的前馈函数
[0017]
负荷指令(MW) [0 [?50 [330 [4OO [5OO [660
燃料指令前馈(t)~O 73 160 194 242 320
[0018]表2压力偏差对燃料的前馈函数
[0019]
压力偏差(MPa) Y~2 Pl Ι-0.3~?θ3 [I [2
燃料指令前馈(t)~~20^~8 O O 8 20
[0020](2)、虚拟燃料量计算。通过DCS的模拟量输入通道，取磨煤机容量风门开度，磨煤机容量风门开度经虚拟燃料量函数运算，获得其所表征的虚拟燃料量，虚拟燃料量函数对应关系如表3所示，具体函数形式是根据机组运行数据测定。同样通过DCS的模拟量输入通道取磨煤机入口一次风压力信号，通过磨煤机入口一次风压力对应的虚拟燃料量修正系数函数运算，获得燃料量修正系数，函数对应关系如表4所示，具体函数形式是根据机组运行数据测定。利用常规乘法运算，将容量风门开度所表征的燃料量乘以磨煤机入口一次风压力形成的修正系数，获得进入锅炉炉膛的虚拟燃料量。
[0021]表3容量风门开度对应的虚拟燃料量
[0022]
风门开度(％ )~[0 [?5 [40 [55 [?00~[?05
虚拟燃料量(t) O 5 30 37.5 45 45
[0023]表4磨煤机入口一次风压力对应的虚拟燃料量修正系数
[0024]
一次风压力(kPa) [0[2U?θ[8[Ι? [?2 [?5
燃料量修正系数(％ ) b0.447~0.632~0.775~0.894~T70 1.095~ 1.225
[0025](3)、燃料量偏差修正。利用常规减法运算，将燃料量指令与实际进入炉膛的虚拟燃料量相减，获得燃料量偏差信号。对燃料量偏差信号进行PID运算，形成燃料量偏差修正信号，PID控制器的参数通过燃料扰动试验测定。
[0026](4)、燃料量调节。利用常规加法运算，将燃料量偏差修正信号，加上运行人员根据机组运行情况设置的偏置信号，作为容量风门开度指令，调整容量风门开度，调节进入锅炉炉膛的燃料量。
【权利要求】
1.一种基于虚拟燃料量的火力发电机组入炉煤量控制方法，其特征在于，包括下述步骤: 步骤一:通过DCS的模拟量输入通道，取机组负荷指令信号，通过燃料量指令前馈函数运算，形成燃料量指令前馈信号；取主蒸汽压力的测量信号，并与主蒸汽压力设定值进行减法运算，获得主蒸汽压力偏差信号，然后对主蒸汽压力偏差信号进行压力偏差前馈函数运算，形成压力偏差前馈信号；对主蒸汽压力偏差信号进行PID运算，形成燃料量指令动态修正信号；利用常规加法运算，将燃料量指令前馈信号、压力偏差前馈信号和燃料量指令动态修正信号相加，形成燃料量指令信号； 步骤二:通过DCS的模拟量输入通道，取磨煤机容量风门开度，通过风门开度对应虚拟燃料量函数进行运算，获得容量风门开度所表征的燃料量；同样通过DCS的模拟量输入通道取磨煤机入口一次风压力信号，通过磨煤机入口一次风压力对应的虚拟燃料量修正系数函数进行运算，获得燃料量修正系数；利用常规乘法运算，将容量风门开度所表征的燃料量乘以磨煤机入口一次风压力形成的修正系数，获得进入锅炉炉膛的虚拟燃料量； 步骤三:利用常规减法运算，将燃料量指令与实际进入炉膛的虚拟燃料量相减，获得燃料量偏差信号；对燃料量偏差信号进行PID运算，形成燃料量偏差修正信号； 步骤四:利用常规加法运算，将燃料量偏差修正信号，加上运行人员根据机组运行情况设置的偏置信号，作为容量风门开度指令，调整容量风门开度，调节进入炉膛的燃料量。
【文档编号】F23N1/02GK104132367SQ201410369765
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】陈厚涛, 张建玲, 王伯春, 寻新 申请人:国家电网公司, 国网湖南省电力公司, 国网湖南省电力公司电力科学研究院