[发明专利]超临界机组锅炉主控优化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种优化控制方法，尤其涉及一种超临界机组锅炉主控优化控制方法。

背景技术

随着材料技术的发展和节能要求的不断提高，超临界及超超临界机组在国内电源建设中得到了越来越广泛的应用。现今，大容量机组由于宏观因素的影响，皆采用变负荷运行，进行调频、调峰，每天负荷变化范围很大。随着社会经济与科技的发展，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。

超临界机组采用直流炉，区别于传统亚临界汽包炉，其工艺流程与对象特性发生了较大变化。超临界机组的运行稳定性和经济性强烈地依赖于高性能的控制系统。和常规亚临界机组相比，超临界机组的动态特性复杂，主要表现为：

(1)动态特性随负荷大范围变化，呈现很强的非线性特性和变参数特性；尤其是为了适应调峰的需要，超临界机组常采用复合变压运行，这样就意味着超临界机组实际上也要在亚临界区运行，由于亚/超临界区工质物性的巨大差异，使得超临界机组在亚/超临界区转换时的动态特性的差异尤为显著；

(2)直流锅炉由于没有汽包，具有一次性通过特性，工质流和能量流相互耦合，使机组的主要控制参数功率、压力、温度均受到了汽机调门开度、燃料量、给水量的影响，从而在各个控制回路，如给水、汽温及负荷控制回路之间存在着很强的非线性耦合，机、炉之间牵连严重；

(3)蓄热较小，对外界的扰动响应较快，易于发生超温超压，尤其是在机组大范围负荷变化时容易出现。

目前，超临界机组在投入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；锅炉侧控制压力涉及因素较多，为保证压力、温度等参数合适，通常通过引入主汽压力前馈，提前使锅炉主控输出发生变化，从而加快控制速度。锅炉主控逻辑如图1所示。概括来说，前馈原理图如图2所示。这种前馈控制方法存在问题在于，为了减小被控对象的超调量，需要适当的控制系统参数，有时会降低系统输出对设定值的响应速度，否则超调量会大。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种新的可有效加快反应速度，提高机组运行稳定性的超临界机组锅炉主控优化控制方法。它具有有效减少控制的超调量，提高机组运行稳定经济性的优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超临界机组锅炉主控优化控制方法，它通过对锅炉主汽压力测量值和主汽压力设定值进行比较，经主控控制的闭环控制环节和锅炉主控系统前馈控制支路对锅炉运行进行控制，在所述前馈控制支路引入惯性环节F(s)和滞后环节y₁取代原系统随机主汽压力设定输入值y_sp修正函数M_y(s)；所述滞后环节y₁输入信号由F(s)环节提供，滞后环节y₁输出参考信号y_f作用于闭环控制环节的输入端；另外将原锅炉主控系统前馈控制支路传递函数M_u(s)优化为压力补偿传递函数M_f(s)，满足原锅炉主控系统前馈函数u_ff变参数运行，所述u_ff与y_f一同作用于闭环控制环节并对后续执行机构进行控制从而建立对锅炉的主控控制。

所述闭环控制环节位于前向通道内，包括一个PID调节环节，PID调节环节的输出量与M_f(s)环节输出量u_ff相比较得到的值作为执行机构P(s)的输入量，P(s)的输出值作为锅炉主控系统总输出量的同时，还以负反馈的方式与y_f相比较，得到的偏差值作为PID调节环节的输入量。

所述P(s)为执行机构的函数化，现场实际的执行机构主要包括：气动、电动和液动执行机构，其执行指令过程中存在一个周期过程，即存在延迟和惯性，执行结构表示为为一阶惯性滞后环节，因此函数表示为式中K＝1，K为比例增益，L根据实际输出延迟时间确定。

所述M_u(s)环节为前馈控制支路的传递函数；所述滞后环节y₁，其最终稳态值为y_sp输入值；所述y_sp为系统随机的主汽压力设定值；设定值y_sp变化由原始值y₀变化至最终输入值y₁所需时间间隔为τ。