一种孤网运行状态下锅炉跟随和快速减负荷优化方法技术

本发明专利技术涉及一种减负荷优化方法尤其是一种孤网运行状态下锅炉跟随和快速减负荷优化方法，具体涉及小区域电网单元机组孤网运行状态下锅炉跟随和快速减负荷控制方法。实现机组的锅炉跟随控制以及实现快速减负荷，保证机组的安全稳定运行。优化锅炉主控首先需要优化锅炉主控前馈，前馈调节是根据扰动的大小和方向产生相应的调节作用，所以调节作用更加及时有效。锅炉主控前馈分为静态前馈和动态前馈，静态前馈是根据各工况的静态参数得出，本次主要优化锅炉主控前馈的动态前馈部分，用于克服锅炉燃烧环节的滞后，当负荷开始变化时，前馈作用开始起效，当负荷区域趋于平衡时，前馈作用慢慢消失。

【技术实现步骤摘要】
一种孤网运行状态下锅炉跟随和快速减负荷优化方法
本专利技术涉及一种减负荷优化方法尤其是一种孤网运行状态下锅炉跟随和快速减负荷优化方法，具体涉及小区域电网单元机组孤网运行状态下锅炉跟随和快速减负荷控制方法。
技术介绍
常规火电机组的协调控制是将锅炉和汽轮机作为一个整体控制，由锅炉主控和汽机主控反馈构成，保证机组在正常工况下负荷和汽压的稳定。由于孤网机组的特性，单元机组无法直接控制汽轮机，因此常规的协调控制无法实现。在小区域中，在调频站控制机组负荷(转速)的情况下，优化机组的运行方式，实现锅炉跟随控制，形成一个类似的协调控制系统；同时优化机组快速减负荷，根据负荷的变化量，触发相应的减负荷动作，实现快速减负荷的同时减少锅炉的总燃料量、总给水量以及总风量，快速稳定负荷。因此，对于无法并上外电网的小区域电网，而且汽轮机通过小区域电网调频站集中控制的单元机组，实现锅炉跟随以及快速减负荷的控制方式有着非常重要意义。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种优化锅炉主控前馈，前馈调节是根据扰动的大小和方向产生相应的调节作用，所以调节作用更加及时有效，本次主要优化锅炉主控前馈的动态前馈部分，用于克服锅炉燃烧环节的滞后，当机组负荷指令发生变化时，锅炉前馈环节立即响应，超前发出一个增加或减少燃烧量的指令，使锅炉负荷快速响应。在确保机组设备性能满足快速减负荷的前提下，优化不同负荷变化量下的快速减负荷。通过上述两者的优化控制，实现安全性高，可靠性好的一种孤网运行状态下锅炉跟随和快速减负荷优化方法。<br>本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：主要是为了在小区域孤网运行时，优化机组的运行方式，在调频站控制机组负荷的情况下，实现锅炉跟随控制，形成一个类似的协调控制系统；同时优化机组快速减负荷，根据负荷的变化量，触发相应的减负荷动作，实现快速减负荷的同时减少锅炉的总燃料量、总给水量以及总风量，快速稳定负荷。原先的设计思路和实际试验过程存在较大的差异，运行中的各种参数需要经过实际的试验才能得出数据结论。单元机组常规负荷摆动试验和RB试验的数据对孤网运行状态下的锅炉跟随和RB试验并不完全适用，需要进行有效的试验，才能得到可靠的数据。锅炉本身存在的动态延迟和惯性等特点，在孤网运行状况下，显得尤为突出，严重影响了机组的调节性能和快速响应特性。孤网运行中的单元机组，没有常规机组的负荷指令信号，需要调频站传送至DCS实时无滞后的机组负荷指令，并且优化以下几个部分的锅炉主控逻辑：一种孤网运行状态下锅炉跟随和快速减负荷优化方法，按以下步骤进行：锅炉主控前馈：前馈调节是根据扰动的大小和方向产生相应的调节作用，所以调节作用更加及时有效；锅炉主控前馈分为静态前馈和动态前馈，静态前馈是根据各工况的静态参数得出，优化锅炉主控前馈的动态前馈部分，克服锅炉燃烧环节的滞后，当负荷开始变化时，前馈作用开始起效，当负荷区域趋于平衡时，前馈作用慢慢消失；由于被控对象中，制粉系统具有明显的惯性，响应时间缓慢，为了克服燃烧系统的大滞后性，因此设计一个超前补偿环节进行抵消该部分的惯性；调整锅炉前馈的作用幅度和速率不能解决负荷变动初期的负荷偏差控制，负荷变动初期的负荷偏差控制需要依靠机组蓄热释放完成；当机组蓄热释放过程和锅炉前馈配合合适时，机组实际负荷的变化曲线将和负荷目标曲线平行变化，此时两条曲线之间存在的负荷偏差取决于机组蓄热的利用程度；1)压力偏差前馈：当机组负荷指令发生变化时，组负荷指令是指转速偏差，锅炉前馈环节立即响应，超前发出一个增加或减少燃烧量的指令，使锅炉负荷快速响应；转速偏差的存在，使高调门动作，从而引起主蒸汽压力的变化，又回馈回锅炉主控，进一步修正压力变化的偏差；在变负荷初期，当主蒸汽压力和负荷变化方向相反时闭锁主蒸汽压力设定值；在负荷变化过程中，根据主蒸汽压力判断机组蓄热水平，动态调整锅炉主控PID控制器对压力偏差的控制强弱；2)调频站负荷指令与实际负荷偏差前馈：将锅炉指令前馈控制需要修正的负荷偏差理解为一种能量，该能量可视为负荷变动过程中所需要的超前能量，考虑到锅炉指令转换为实际负荷存在滞后时间，在负荷变动的初期将依靠机组蓄热来满足该阶段的能量需求；压力设定值：由于锅炉燃烧的滞后性，压力设定值采用5阶惯性，每一阶惯性时间设置为25s，再进入PID的运算，使压力设定值充分接近锅炉燃烧的实际压力值，稳定燃烧；快速甩负荷优化：为实现孤网运行方式下快速减负荷功能，机组需完成单台机组的磨煤机RB、送引风RB试验、一次风RB试验、汽泵RB试验和FCB试验,验证机组是否能实现RB功能以及FCB功能；在完成上述试验的前提下，引进不同负荷变化量下的快速减负荷试验，通过负荷的变化量，触发相应的减负荷动作，负荷变化量ΔP小于15％Pe额定负荷时，通过锅炉跟随调节机前压力，不触发减负荷动作；负荷变化量ΔP的控制如下：假设Pe：额定负荷330MW，6台磨5用1备：a)ΔP＜15％Pe时，不触发减负荷动作，炉侧根据负荷指令对应的压力曲线，炉跟随模式控制主蒸汽压力；b)25％＞ΔP＞15％Pe时，跳1台磨，锅炉主控指令降至80％，压力设定值变化为80％负荷指令对应的压力值；c)35％＞ΔP＞25％Pe时，跳1台磨，锅炉主控指令降至70％，压力设定值变化为70％负荷指令对应的压力值；d)45％＞ΔP＞35％Pe时，跳2台磨，锅炉主控指令降至60％，压力设定值变化为60％负荷指令对应的压力值；e)55％＞ΔP＞45％Pe时，跳2台磨，人为选择是否跳闸汽泵，锅炉主控指令降至50％，压力设定值变化为50％负荷指令对应的压力值；f)65％＞ΔP＞55％Pe时，跳2台磨，跳闸一台汽泵，锅炉主控指令降至40％，压力设定值变化为40％负荷指令对应的压力值；g)ΔP＞65％Pe时，触发FCB动作，引用FCB回路逻辑，跳闸3台磨煤机。本实施通过对机组快速减负荷或FCB发生时，通过负荷的变化量，选择性的跳闸磨煤机和汽泵，最大程度得减少甩负荷或FCB期间机组的压力参数波动。根据主蒸汽压力判断机组燃烧水平，动态调整锅炉主控PID控制器对压力偏差的控制强弱，通过惯性环节加以延时，使压力设定值充分接近锅炉燃烧的实际压力值，保证了快速减负荷或FCB发生时主蒸汽压力控制的安全、稳定。附图说明图1是本专利技术中锅炉主控指令生成原理图；图2是本专利技术中机前压力设定值逻辑生成图；图3是本专利技术中25％＞ΔP＞15％Pe时，快速减负荷逻辑图；图4是本专利技术中35％＞ΔP＞25％Pe时，快速减负荷逻辑图；图5是本专利技术中45％＞ΔP＞35％Pe时，快速减负荷逻辑图；图6是本专利技术中55％＞ΔP＞45％Pe时，快速减负荷逻辑图；图7是本专利技术中65％＞ΔP＞55％Pe时，快速减负荷逻辑图；图8是本专利技术中模块控制示意图。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种孤网运行状态下锅炉跟随和快速减负荷优化方法，其特征在于按以下步骤进行：/n锅炉主控前馈：/n前馈调节是根据扰动的大小和方向产生相应的调节作用，所以调节作用更加及时有效；/n锅炉主控前馈分为静态前馈和动态前馈，静态前馈是根据各工况的静态参数得出，优化锅炉主控前馈的动态前馈部分，克服锅炉燃烧环节的滞后，当负荷开始变化时，前馈作用开始起效，当负荷区域趋于平衡时，前馈作用慢慢消失；/n由于被控对象中，制粉系统具有明显的惯性，响应时间缓慢，为了克服燃烧系统的大滞后性，因此设计一个超前补偿环节进行抵消该部分的惯性；/n调整锅炉前馈的作用幅度和速率不能解决负荷变动初期的负荷偏差控制，负荷变动初期的负荷偏差控制需要依靠机组蓄热释放完成；/n当机组蓄热释放过程和锅炉前馈配合合适时，机组实际负荷的变化曲线将和负荷目标曲线平行变化，此时两条曲线之间存在的负荷偏差取决于机组蓄热的利用程度；/n1)压力偏差前馈：/n当机组负荷指令发生变化时，组负荷指令是指转速偏差，锅炉前馈环节立即响应，超前发出一个增加或减少燃烧量的指令，使锅炉负荷快速响应；转速偏差的存在，使高调门动作，从而引起主蒸汽压力的变化，又回馈回锅炉主控，进一步修正压力变化的偏差；在变负荷初期，当主蒸汽压力和负荷变化方向相反时闭锁主蒸汽压力设定值；在负荷变化过程中，根据主蒸汽压力判断机组蓄热水平，动态调整锅炉主控PID控制器对压力偏差的控制强弱；/n2)调频站负荷指令与实际负荷偏差前馈：/n将锅炉指令前馈控制需要修正的负荷偏差理解为一种能量，该能量可视为负荷变动过程中所需要的超前能量，考虑到锅炉指令转换为实际负荷存在滞后时间，在负荷变动的初期将依靠机组蓄热来满足该阶段的能量需求；/n压力设定值：/n由于锅炉燃烧的滞后性，压力设定值采用5阶惯性，每一阶惯性时间设置为25s，再进入PID的运算，使压力设定值充分接近锅炉燃烧的实际压力值，稳定燃烧；/n快速甩负荷优化：/n为实现孤网运行方式下快速减负荷功能，机组需完成单台机组的磨煤机RB、送引风RB试验、一次风RB试验、汽泵RB试验和FCB试验,验证机组是否能实现RB功能以及FCB功能；在完成上述试验的前提下，引进不同负荷变化量下的快速减负荷试验，通过负荷的变化量，触发相应的减负荷动作，负荷变化量ΔP小于15％Pe额定负荷时，通过锅炉跟随调节机前压力，不触发减负荷动作；/n负荷变化量ΔP的控制如下：/n假设Pe：额定负荷330MW，6台磨5用1备：/na)ΔP＜15％Pe时，不触发减负荷动作，炉侧根据负荷指令对应的压力曲线，炉跟随模式控制主蒸汽压力；/nb)25％＞ΔP＞15％Pe时，跳1台磨，锅炉主控指令降至80％，压力设定值变化为80％负荷指令对应的压力值；/nc)35％＞ΔP＞25％Pe时，跳1台磨，锅炉主控指令降至70％，压力设定值变化为70％负荷指令对应的压力值；/nd)45％＞ΔP＞35％Pe时，跳2台磨，锅炉主控指令降至60％，压力设定值变化为60％负荷指令对应的压力值；/ne)55％＞ΔP＞45％Pe时，跳2台磨，人为选择是否跳闸汽泵，锅炉主控指令降至50％，压力设定值变化为50％负荷指令对应的压力值；/nf)65％＞ΔP＞55％Pe时，跳2台磨，跳闸一台汽泵，锅炉主控指令降至40％，压力设定值变化为40％负荷指令对应的压力值；/ng)ΔP＞65％Pe时，触发FCB动作，引用FCB回路逻辑，跳闸3台磨煤机。/n...

【技术特征摘要】
1.一种孤网运行状态下锅炉跟随和快速减负荷优化方法，其特征在于按以下步骤进行：
锅炉主控前馈：
前馈调节是根据扰动的大小和方向产生相应的调节作用，所以调节作用更加及时有效；
锅炉主控前馈分为静态前馈和动态前馈，静态前馈是根据各工况的静态参数得出，优化锅炉主控前馈的动态前馈部分，克服锅炉燃烧环节的滞后，当负荷开始变化时，前馈作用开始起效，当负荷区域趋于平衡时，前馈作用慢慢消失；
由于被控对象中，制粉系统具有明显的惯性，响应时间缓慢，为了克服燃烧系统的大滞后性，因此设计一个超前补偿环节进行抵消该部分的惯性；
调整锅炉前馈的作用幅度和速率不能解决负荷变动初期的负荷偏差控制，负荷变动初期的负荷偏差控制需要依靠机组蓄热释放完成；
当机组蓄热释放过程和锅炉前馈配合合适时，机组实际负荷的变化曲线将和负荷目标曲线平行变化，此时两条曲线之间存在的负荷偏差取决于机组蓄热的利用程度；
1)压力偏差前馈：
当机组负荷指令发生变化时，组负荷指令是指转速偏差，锅炉前馈环节立即响应，超前发出一个增加或减少燃烧量的指令，使锅炉负荷快速响应；转速偏差的存在，使高调门动作，从而引起主蒸汽压力的变化，又回馈回锅炉主控，进一步修正压力变化的偏差；在变负荷初期，当主蒸汽压力和负荷变化方向相反时闭锁主蒸汽压力设定值；在负荷变化过程中，根据主蒸汽压力判断机组蓄热水平，动态调整锅炉主控PID控制器对压力偏差的控制强弱；
2)调频站负荷指令与实际负荷偏差前馈：
将锅炉指令前馈控制需要修正的负荷偏差理解为一种能量，该能量可视为负荷变动过程中所需要的超前能量，考虑到锅炉指令转换为实际负荷存在滞后时间，在负荷变动的初期将依靠机组蓄热来满足该阶段的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王戟，叶飞，胡家宁，孟凡军，王厅锋，黄峰，田瑞，赵林波，张影，
申请(专利权)人：中国能源建设集团华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33