[发明专利]一种火电机组快速甩负荷燃料控制方法

摘要

一种火电机组快速甩负荷燃料控制方法，其特点是，包括：火电机组快速甩负荷信号的采集、BP神经网络数学模型的建立、敏感因子的确定、锅炉磨煤机停磨时间间隔的确定、火电机组快速甩负荷燃料控制等内容，利用建立的BP神经网络数学模型，以锅炉磨煤机所在层燃料量为输入，以各层温度和分屏过热器温度的构造函数为输出，利用敏感性分析方法，通过确定单层燃烧器给煤量对于输出值的敏感因子的大小，从而确定锅炉磨煤机停磨的次序，利用负荷变化量和锅炉最低稳燃负荷，来确定停磨煤机的个数，通过主蒸汽压力变化率来确定停磨间隔时间，最终实现火电机组快速甩负荷燃料控制。具有方法科学合理，控制方便、准确，安全性能好，实用价值高等优点。

主权项

一种火电机组快速甩负荷燃料控制方法，其特征是，它包括以下内容：1）火电机组快速甩负荷信号的采集将炉膛按照磨煤机所在层进行层次划分，在每一层的四角贴近燃烧器附近安装热电偶，通过热电偶信号采集卡，经热电动势信号通过补偿导线与采集卡上的输入端相连，从而得到磨煤机所在层的四角水冷壁内壁温度，导入至火电机组的集散控制系统，在分屏过热器靠近炉膛燃烧区处均布安装8‑12只热电偶，通过热电偶多点侧温得到分屏过热器管壁内壁温度值，通过热电偶信号采集卡，经热电动势信号通过补偿导线与采集卡上的输入端相连将信号采集导入至火电机组的集散控制系统，将主蒸汽管道贴近主蒸汽阀附近的利用压力变送器得到主蒸汽压力值，导入至DCS后通过微分环节得到主蒸汽压力变化率；2）BP神经网络数学模型的建立将锅炉炉膛按照通过热电偶测量磨煤机所在各层的管内壁温度，并记录在数据库中，利用BP神经网络建立数学模型，其中输入层数为n，输入层输入量为燃烧器配置的磨煤机的给煤量，输出层数为1，输出值为$T=\sqrt{t_1^2+t_2^2+\·\·\·\·\·\·+t_n^2+t_g^2}---\left(1\right)$式中：t_i为第i层炉膛内部四角水冷壁的平均温度，℃t_g为分屏过热器靠近炉膛燃烧区的温度平均值，℃（1）隐层节点输的确定，采用公式m＝log₂n确定隐层节点数，其中n为输入节点个数；（2）对于输出层有o₁＝f(net)，其中w_j1为第j个隐层神经元与输出层神经元之间的权值；对于隐层而言，y_j＝f(net_j)，v_ij为第i个输入层神经元与第j个隐层神经元之间的权值，其中i＝1，2，……，n；j＝1，2，……，m；转移函数f(x)采用双极性Sigmoid函数，即从而构成了具有三层感知器的BP神经网络数学模型；（3）进行网络的初始化，给个连接权值一个在（‑1,1）的随机数，设定误差函数为其中d₁(k)为期望输出值，o₁(k)为输出层输出值，k为训练样本个数；（4）通过SIS系统或DCS系统选择工况范围变化较大的输入样本x(k)＝(x₁(k),x₂(k),x₃(k),…,x_n(k))及对应的期望输出量d₁(k)；（5）利用采集的训练样本和期望输出对模型进行训练，以误差函数最小为目标，利用误差的梯度下降算法对模型进行权值的调整，从而完成BP神经网络数学模型的建立；3）敏感因子的确定通过BP神经网络数学模型，同时利用敏感性分析方法确定单台磨煤机给煤量对T的敏感因子，（1）首先确定敏感性分析对象指标，本发明选择$T=\sqrt{t_1^2+t_2^2+\·\·\·\·\·\·+t_n^2+t_g^2}$为具体指标；（2）确定敏感性分析中的不确定因素及其变化范围，本发明选择锅炉炉膛每层磨煤机给煤量为不确定因素，其变化范围为磨煤机最大出力的20%‑100%；（3）根据BP神经网络模型，第i个输入神经元对第j个隐层神经元的影响为第j个隐层神经元对输出神经元的影响为输入变量x_i对输出变量的敏感性如下：$K_{i1}=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{x_j{v}_{\mathrm{ij}}}{y_j}\·\frac{y_j{w}_{\mathrm{jk}}}{o_1}=\frac{x_i}{o_1}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{v}_{\mathrm{ij}}{w}_{j1}$（4）结合BP神经网络数学模型对于SIS或DCS中历史数据的训练结果，得到不同负荷下单台磨煤机给煤量对于T的敏感因子的大小，进而，能够在负荷变化过程中确定停磨的次序；4）锅炉磨煤机停磨时间间隔的确定将主蒸汽压力信号传至DCS经过微分环节运算后，得到主蒸汽压力变化速率。同时，得到在FCB动作开始后控制设备中高压旁路阀门和PCV执行器指令，当指令为减小阀门开度时，记录该指令前主蒸汽压力第一次最大飞升值，即P_max，根据公式其中ΔP＝P_max‑P₀，确定单台磨煤机停磨间隔，其中m为FCB动作后根据负荷变化需要停磨的数量，通过FCB动作前负荷以及锅炉最低稳燃负荷计算，即其中N为FCB前磨煤机运行台数，A_L，A_H分别为锅炉最低稳燃负荷和FCB动作前锅炉负荷，V_i为第i次停磨后主蒸汽压力飞升速率；5）火电机组快速甩负荷燃料控制通过火电机组快速甩负荷信号的采集得到FCB信号，将FCB信号传至DCS后，将BP神经网络数学模型和确定的敏感因子装配至DCS针对于快速甩负荷的燃料控制系统中，计算的锅炉磨煤机停磨时间封装至DCS中，针对快速甩负荷选择一台敏感因子最小的锅炉磨煤机停止运行，第一次最小的锅炉磨煤机停止运行只根据FCB信号和最小敏感因子，负荷到达最低不投油稳燃，根据主蒸汽压力变化速率确定停磨时间间隔，实现火电机组快速甩负荷燃料控制。