[发明专利]过热蒸汽温度的控制方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种过热蒸汽温度的控制方法，特别是适用于大型电站直吹式制粉系统锅炉的喷水减温过热系统蒸汽温度的控制方法。

(二)背景技术

火电机组过热器系统一般分为两级或三级，分别称为I级、II级(和III级)过热器，其中II级(和III级)也称为末级。蒸汽通过I级、II级(和III级)过热器逐级加热后，分别称为I级过热蒸汽、II级过热蒸汽(和III级过热蒸汽)。饱和蒸汽加热成过热蒸汽后，提高了蒸汽在汽轮机中的做功能力，即蒸汽在汽轮机中的有用焓降增加，从而提高了热机的循环效率。此外，采用过热蒸汽还可降低汽轮机排汽湿度，避免汽轮机叶片被侵蚀，为汽轮机进一步降低排汽压力及安全运行创造了有利条件。因此，对应的各级过热蒸汽温度是火电机组中的主要参数，必须控制在规定的范围内，其控制效果好坏直接影响着机组的安全运行和响应电网负荷要求的能力。

工程中，火电机组过热汽温度是通过调整减温水量来控制的，各级过热器都有各自对应的减温水系统。控制系统通过计算汽温实际测量值和预先设定的目标值的偏差，经过PID控制算法，输出指令来调整减温水量，将汽温偏差控制在预定范围内。

由于目前常规的汽温控制方案是各级减温水单独控制，即各级减温水只根据各自对应的汽温变化情况来调整，是独立的控制系统，相互之间没有关联。且由于现有减温水控制系统普遍采用传统的PID串级控制，并且PID参数固定不变，但前一级汽温变化势必影响到后一级汽温，各级独立控制的方案只能等到本级汽温变化后采调整减温水，势必造成误差波动大。这是目前控制系统的缺点，也是目前电站锅炉减温水控制效果普遍差的根本原因。加之现有火电机组过热蒸汽，在现有各级减温水单独控制方法下很难获得快速响应；另一方面，这种没有关联性的控制方法，有可能导致当前级的调整背离前一级的调整，而产生不必要的能耗。

(三)发明内容

本发明为了克服现有过热蒸汽温度的控制方法控制精度差，且不能适应大型直吹式火电机组减温水过蒸热汽温度非线性、变参数、大惯性的特性，提供了一种控制精度高，能够适应大型直吹式火电机组减温水过热蒸汽温度非线性、变参数、大惯性的特性，能够在负荷变化、磨煤机启/停过程中投入自动运行的过热蒸汽温度的控制方法。

本发明采用以下技术方案：

该发明过热蒸汽温度的控制方法，基于电厂DCS和PID控制算法，并具有PID串级控制方式，还包括以下内容：

1)通过所述电厂DCS获取减温器各监控点温度及其变化率，并在所说的温度和/或其变化率，以及锅炉热负荷、锅炉主控指令的变化率、蒸汽过热度和/或饱和度大于设定值时减温器喷水执行机构动作；

2)根据所述电厂DCS获取的磨煤机启/停和负荷变化通过非线性函数确定PID控制参数；以及

3)根据所述电厂DCS获取的末级过热器入口蒸汽温度、末级过热器出口温度的变化率和锅炉主控指令变化率通过PID控制算法和操作员预给定值确定末级过热器出口温度。

现有常规的控制方案中，过热器出口温度，即相应过热蒸汽温度的目标值是固定值，或者简单的与机组负荷相对应，不能根据燃烧变化状况和各级过热器的整体受热变化情况进行及时调整。

根据本发明技术方案的过热蒸汽温度的控制方法由于将与减温器运行密切相关的各个汽温的变化率以及锅炉主控指令变化率引入到过热蒸汽的控制系统中去，并将其作为减温水执行机构动作的控制点之一，且所说的变化率能够在一定范围内能够反映机组负荷的变化趋向，因此，通过设定了的变化率避开机组正常运行负荷波动影响的情况下，可以克服系统的大惯性特性所带来的过热蒸汽温度的调整难题，并能够适应负荷变化工况。

另外，PID变化参数是根据磨煤机启/停和负荷变化通过非线性函数而实现的，因而能够克服系统的非线性、变参数特性，从而适应负荷变化、磨煤机启/停过程的变工况过程；加之各个汽温变化率参与控制，还能够使系统适应燃烧变化的影响。

因此，本方案能够克服过热蒸汽温度非线性、变参数、大惯性的特性，在负荷变化、磨煤机启/停过程中保证投入减温水控制系统自动运行。

上述过热蒸汽温度的控制方法，所述的内容1)温度及其变化率至少包括非末级减温器出口蒸汽温度及其变化率、分割屏出口蒸汽温度及其变化率、末级过热器出口蒸汽温度及其变化率，这些参数可以客观的评价过热器及附属设备的运行状态，提供减温水控制的基本参数。