專利名稱：基于直接能量平衡控制的間接協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用前饋單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于火力發(fā)電機組間接能量平衡控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于直接能量平衡控制的間接協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用前饋單元。
背景技術(shù)：
IEB (英文hdirect Energy Balance的簡稱，間接能量平衡)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是國內(nèi)已廣泛應(yīng)用的一種單元機組協(xié)調(diào)控制策略。在汽機和鍋爐的協(xié)調(diào)控制下，機組負(fù)荷的變化必然會反映機前主汽壓力的變化，機前主汽壓力相應(yīng)間接反映了鍋爐和汽輪發(fā)電機之間的能量供求關(guān)系，通過控制鍋爐燃燒來調(diào)節(jié)機前主汽壓力間接的保證了機-爐的能量平衡。而機爐調(diào)節(jié)特性有很大的差別，鍋爐是一個慣性大、反應(yīng)很慢的調(diào)節(jié)對象；汽輪機相對是一個慣性小、反應(yīng)快的調(diào)節(jié)對象，所以IEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)一般通過對鍋爐燃燒控制增加前饋的方法來加快鍋爐燃燒系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。目前，IEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用前饋單元，主要包括兩種第一、功率對應(yīng)前饋其主要包括三項內(nèi)容，分別是功率指令三角函數(shù)Nkl、功率指令對應(yīng)煤量基準(zhǔn)函數(shù)Nk2和功率指令變化速率函數(shù)Nk3。其中，功率指令三角函數(shù)Nkl是指與被控制火力發(fā)電機組的負(fù)荷目標(biāo)指令Ndmd相對應(yīng)的函數(shù)，且函數(shù)Nkl適用于大負(fù)荷擾動時的快速建壓或降壓工況；功率指令對應(yīng)煤量基準(zhǔn)函數(shù)Nk2是指由實際功率指令(即速率限制后的功率指令)直接增減燃料量后的函數(shù)，其可體現(xiàn)一個負(fù)荷與燃料量之間的基本配比；Nk3功率指令變化速率函數(shù)，具體是負(fù)荷實際指令的變化速率函數(shù)，其可以補償不同功率變速率對燃料量的需求。第二、機前壓力對應(yīng)前饋，主要包括兩項內(nèi)容，分別是壓力設(shè)定值變化速率函數(shù) Ptk3和壓力偏差微分函數(shù)Ptk4。其中，壓力設(shè)定值變化速率函數(shù)Ptk3是對壓力設(shè)定值 Psp進(jìn)行微分處理后的函數(shù)，壓力偏差微分函數(shù)Ptk4是對主汽壓力Pt與壓力設(shè)定值Psp之間的壓力偏差進(jìn)行微分處理后的函數(shù)。實際使用過程中，上述兩種IEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用的前饋單元主要存在以下實際問題①由于火力發(fā)電機組在IEB協(xié)調(diào)控制中影響鍋爐調(diào)節(jié)機前壓力的因素較多，一般設(shè)計的前饋項目也相應(yīng)增了較多項目，且各前饋作用會相互影響、干擾，從而導(dǎo)致在協(xié)調(diào)投入的過程中參數(shù)整定復(fù)雜，調(diào)整困難。②近年來隨著工業(yè)的發(fā)展，能源緊張導(dǎo)致煤價不斷上漲， 全球85%的電廠的煤質(zhì)均發(fā)生了較大的變化，新建電廠的設(shè)計和校核煤量偏差基本都大于 15%。而目前的I EB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的各項前饋設(shè)計和參數(shù)整定，均是基于調(diào)試期間的煤質(zhì)對應(yīng)機組運行工況來進(jìn)行調(diào)整匹配的，因而火力發(fā)電機組正常運行后，經(jīng)常會出現(xiàn)機前壓力響應(yīng)效果時好時差的實際問題，這說明當(dāng)前的IEB協(xié)調(diào)控制前饋控制方案存在參數(shù)適應(yīng)性差、不能很好的解決煤質(zhì)變化帶來的影響、也不能保證火力發(fā)電機組安全且穩(wěn)定運行等多種實際問題
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于直接能量平衡控制的間接協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用前饋單元，其設(shè)計合理、實現(xiàn)方便且使用操作簡便、使用效果好，能解決現(xiàn)有IEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)前饋單元存在的參數(shù)整定復(fù)雜、調(diào)整困難、 參數(shù)適應(yīng)性差、不能很好地解決煤質(zhì)變化帶來的影響、不能有效保證火力發(fā)電機組安全且穩(wěn)定運行等問題。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種基于直接能量平衡控制的間接協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用前饋單元，其特征在于包括用于實時檢測汽輪機第一級壓力Pi 的壓力檢測單元一、用于實時檢測汽輪機機前壓力Pt的壓力檢測單元二、用于輸入機前壓力設(shè)定值I3SP的參數(shù)輸入單元以及根據(jù)實時所檢測的壓力值Pl和Pt換算得出當(dāng)前汽門開度值并結(jié)合所輸入的機前壓力設(shè)定值Psp處理得出前饋輸出值的處理器，所述壓力檢測單元一、壓力檢測單元二和參數(shù)輸入單元均與處理器相接。上述基于直接能量平衡控制的間接協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用前饋單元，其特征是所述壓力檢測單元一、壓力檢測單元二、參數(shù)輸入單元和處理器均為被檢測火力發(fā)電機組上所安裝CCS控制系統(tǒng)中的電器組件。上述基于直接能量平衡控制的間接協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用前饋單元，其特征是所述處理器包括加法器一、加法器二、對實時所檢測的壓力值Pi與Pt進(jìn)行作商處理的除法器、對除法器的輸出值與參數(shù)輸入單元所輸入的機前壓力設(shè)定值Psp進(jìn)行乘積處理的乘法器、對乘法器的輸出值進(jìn)行處理并得出機側(cè)能需對應(yīng)煤量基準(zhǔn)函數(shù)的數(shù)值匹配處理模塊、對乘法器的輸出值進(jìn)行微分處理并相應(yīng)得出機側(cè)能需微分函數(shù)的微分處理電路模塊一、對所輸入的機前壓力設(shè)定值Psp進(jìn)行微分處理并相應(yīng)得出壓力設(shè)定值微分函數(shù)的微分處理電路模塊二、對實時所檢測的壓力值Pi與Pt進(jìn)行作差處理的減法器和對減法器的輸出值進(jìn)行微分處理并相應(yīng)得出壓力偏差微分函數(shù)的微分處理電路模塊三；所述壓力檢測單元一和壓力檢測單元二分別與除法器的兩個輸入端相接，所述除法器的輸出端和參數(shù)輸入單元分別與乘法器的兩個輸入端相接，乘法器的輸出端分別與數(shù)值匹配處理模塊和微分處理電路模塊一的輸入端相接，數(shù)值匹配處理模塊和微分處理電路模塊一的輸出端分別與加法器一的兩個輸入端相接；所述參數(shù)輸入單元與微分處理電路模塊二相接；所述壓力檢測單元一和壓力檢測單元二分別與減法器的兩個輸入端相接，減法器的輸出端與微分處理電路模塊三相接；所述加法器一、微分處理電路模塊二和微分處理電路模塊三分別與加法器二的三個輸入端相接。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、設(shè)計合理、實現(xiàn)方便且投入成本低，使用操作簡便，利用現(xiàn)有的CCS控制系統(tǒng)即可實現(xiàn)。2、采用汽機能量需求和其微分函數(shù)來代替功率對應(yīng)前饋，加快了鍋爐側(cè)燃燒調(diào)整的響應(yīng)速度，使得汽機能更合理的利用鍋爐蓄熱來加快負(fù)荷響應(yīng)，同時保證了鍋爐蓄熱的快速補充，以及提高了機前壓力調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度。3、由于取消了功率對應(yīng)的三項前饋，尤其是其中的負(fù)荷指令三角函數(shù)，使得協(xié)調(diào)投入過程中前饋項目減少，參數(shù)整定更容易，不僅減少了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)試工作量，而且方便了機組長期的運行維護(hù)。4、采用了汽機能量需求來代替功率對應(yīng)前饋，汽機能量需求的煤量基準(zhǔn)函數(shù)實際
4上是一個根據(jù)機組響應(yīng)不同工況的煤質(zhì)而變化的一個變函數(shù)，此項前饋極大的增加了機組前饋作用中各項參數(shù)對煤質(zhì)適應(yīng)能力，增加了機組運行的安全性和穩(wěn)定性。綜上所述，本實用新型設(shè)計合理、實現(xiàn)方便且使用操作簡便、使用效果好，能有效解決現(xiàn)有I EB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)前饋單元存在的參數(shù)整定復(fù)雜、調(diào)整困難、參數(shù)適應(yīng)性差、不能很好地解決煤質(zhì)變化帶來的影響、也不能保證火力發(fā)電機組安全且穩(wěn)定運行等多種實際問題。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本實用新型的電路原理框圖。圖2為本實用新型的電路示意圖。附圖標(biāo)記說明1-壓力檢測單元一 ； 2-壓力檢測單元二 ；3-參數(shù)輸入單元；4-處理器；4-1-除法器； 4-2-乘法器；4-3-微分處理電路模塊一 ； 4-4-微分處理電路模塊二 ；4_5_減法器；4-6-微分處理電路模塊三； 4-7-數(shù)值匹配處理模塊；4_8_加法器一；4-9-加法器二。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括用于實時檢測汽輪機第一級壓力Pl的壓力檢測單元一 1、用于實時檢測汽輪機機前壓力Pt的壓力檢測單元二 2、用于輸入機前壓力設(shè)定值I^p 的參數(shù)輸入單元3以及根據(jù)實時所檢測的壓力值Pl和Pt換算得出當(dāng)前汽門開度值并結(jié)合所輸入的機前壓力設(shè)定值Psp處理得出前饋輸出值的處理器4，所述壓力檢測單元一 1、壓力檢測單元二 2和參數(shù)輸入單元3均與處理器4相接。本實施例中，為實現(xiàn)方便，所述壓力檢測單元一 1、壓力檢測單元二 2、參數(shù)輸入單元3和處理器4均為被檢測火力發(fā)電機組上所安裝CCS控制系統(tǒng)(即協(xié)調(diào)控制系統(tǒng))中的電器組件，即壓力檢測單元一 1、壓力檢測單元二 2、參數(shù)輸入單元3和處理器4相應(yīng)分別為被檢測火力發(fā)電機組上所安裝CCS控制系統(tǒng)中的壓力檢測單元、參數(shù)輸入裝置和處理元件。實際使用過程中，本實用新型引進(jìn)直接能量平衡協(xié)調(diào)控制方案中的汽機能量需求 (即PspXPl/Pt)，作為IEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中鍋爐前饋的一部分，取消現(xiàn)有功率對應(yīng)的三項前饋信號。通過理論和試驗證明，汽輪機第一級壓力Pl (通過壓力檢測單元一 1進(jìn)行實時檢測得出)與機前壓力pt(通過壓力檢測單元二 2進(jìn)行實時檢測得出)的比值，與汽輪機調(diào)節(jié)汽門的開度成正比。實際使用過程中，無論什么原因引起的調(diào)節(jié)汽門開度變化，比值 Pl/Pt都能對調(diào)節(jié)汽門開度的微小變化作出靈敏的響應(yīng)。所以，無論在動態(tài)還是靜態(tài)，比值Pl/Pt都能準(zhǔn)確反應(yīng)調(diào)節(jié)汽門的開度，即汽輪機輸入的能量。汽輪機能量需求信號采用 PspXPl/Pt形式。由于在穩(wěn)定工況下，機前壓力Pt和汽輪機調(diào)節(jié)汽門開度均為恒定，因此 Pi就代表進(jìn)入汽輪機的能量。在動態(tài)過程中，由于汽輪機閥位的改變會使Pt偏離給定值，此時I^p*Pl/Pt不是實際進(jìn)入汽輪機的能量，而代表了汽輪機所需的能量，功率調(diào)節(jié)回路為了及時使火力發(fā)電機組的輸出功率與外界負(fù)荷需求相適應(yīng)，在動態(tài)過程中會使汽輪機調(diào)節(jié)門有一定的過調(diào)。以外界負(fù)荷指令階躍上升為例，汽輪機調(diào)節(jié)汽門開大增加進(jìn)汽量，但由于鍋爐補充能量不及時，會使Pt下降。只有在動態(tài)過程中使汽輪機調(diào)節(jié)汽門有一定的過開，才能滿足功率的需求。此時，汽機能量需求信號I^spXPl/Pt大于功率指令。因而，利用 PspXPl/Pt作為前饋信號，比采用功率對應(yīng)前饋更為合理，符合暫態(tài)過程中更多的增加一些鍋爐能量的輸入需求，補充被利用了的鍋爐蓄能。同時，采用PspXPl/Pt微分運算前饋的作用是在動態(tài)過程中加強燃燒率指令，以補償機爐在響應(yīng)負(fù)荷速度上的差異。結(jié)合圖2，本實施例中，所述處理器4包括加法器一 4-8、加法器二4-9、對實時所檢測的壓力值Pl與Pt進(jìn)行作商處理的除法器4-1、對除法器4-1的輸出值與參數(shù)輸入單元3 所輸入的機前壓力設(shè)定值Psp進(jìn)行乘積處理的乘法器4-2、對乘法器4-2的輸出值進(jìn)行處理并得出機側(cè)能需對應(yīng)煤量基準(zhǔn)函數(shù)的數(shù)值匹配處理模塊4-7、對乘法器4-2的輸出值進(jìn)行微分處理并相應(yīng)得出機側(cè)能需微分函數(shù)的微分處理電路模塊一 4-3、對所輸入的機前壓力設(shè)定值Psp進(jìn)行微分處理并相應(yīng)得出壓力設(shè)定值微分函數(shù)的微分處理電路模塊二 4-4、對實時所檢測的壓力值Pl與Pt進(jìn)行作差處理的減法器4-5和對減法器4-5的輸出值進(jìn)行微分處理并相應(yīng)得出壓力偏差微分函數(shù)的微分處理電路模塊三4-6。所述壓力檢測單元一 1和壓力檢測單元二 2分別與除法器4-1的兩個輸入端相接，所述除法器4-1的輸出端和參數(shù)輸入單元3分別與乘法器4-2的兩個輸入端相接，乘法器4-2的輸出端分別與數(shù)值匹配處理模塊4-7和微分處理電路模塊一 4-3的輸入端相接， 數(shù)值匹配處理模塊4-7和微分處理電路模塊一 4-3的輸出端分別與加法器一 4-8的兩個輸入端相接。所述參數(shù)輸入單元3與微分處理電路模塊二 4-4相接。所述壓力檢測單元一 1 和壓力檢測單元二 2分別與減法器4-5的兩個輸入端相接，減法器4-5的輸出端與微分處理電路模塊三4-6相接。所述加法器一 4-8、微分處理電路模塊二 4-4和微分處理電路模塊三4-6分別與加法器二 4-9的三個輸入端相接。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于直接能量平衡控制的間接協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用前饋單元，其特征在于包括用于實時檢測汽輪機第一級壓力Pi的壓力檢測單元一(1)、用于實時檢測汽輪機機前壓力Pt 的壓力檢測單元二( 、用于輸入機前壓力設(shè)定值Psp的參數(shù)輸入單元C3)以及根據(jù)實時所檢測的壓力值Pl和Pt換算得出當(dāng)前汽門開度值并結(jié)合所輸入的機前壓力設(shè)定值Psp處理得出前饋輸出值的處理器G)，所述壓力檢測單元一(1)、壓力檢測單元二( 和參數(shù)輸入單元( 均與處理器(4)相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于直接能量平衡控制的間接協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用前饋單元，其特征在于所述壓力檢測單元一(1)、壓力檢測單元二 O)、參數(shù)輸入單元C3)和處理器(4) 均為被檢測火力發(fā)電機組上所安裝CCS控制系統(tǒng)中的電器組件。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的基于直接能量平衡控制的間接協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用前饋單元，其特征在于所述處理器(4)包括加法器一 0-8)、加法器二 G-9)、對實時所檢測的壓力值Pl與P t進(jìn)行作商處理的除法器G-1)、對除法器G-1)的輸出值與參數(shù)輸入單元 (3)所輸入的機前壓力設(shè)定值Psp進(jìn)行乘積處理的乘法器G-2)、對乘法器(4- 的輸出值進(jìn)行處理并得出機側(cè)能需對應(yīng)煤量基準(zhǔn)函數(shù)的數(shù)值匹配處理模塊G-7)、對乘法器(4-2) 的輸出值進(jìn)行微分處理并相應(yīng)得出機側(cè)能需微分函數(shù)的微分處理電路模塊一(4- 、對所輸入的機前壓力設(shè)定值Psp進(jìn)行微分處理并相應(yīng)得出壓力設(shè)定值微分函數(shù)的微分處理電路模塊二 G-4)、對實時所檢測的壓力值Pl與Pt進(jìn)行作差處理的減法器(4- 和對減法器G-5)的輸出值進(jìn)行微分處理并相應(yīng)得出壓力偏差微分函數(shù)的微分處理電路模塊三 (4-6)；所述壓力檢測單元一(1)和壓力檢測單元二( 分別與除法器的兩個輸入端相接，所述除法器的輸出端和參數(shù)輸入單元C3)分別與乘法器G-2)的兩個輸入端相接，乘法器(4- 的輸出端分別與數(shù)值匹配處理模塊(4-7)和微分處理電路模塊一(4-3) 的輸入端相接，數(shù)值匹配處理模塊(4-7)和微分處理電路模塊一 G-3)的輸出端分別與加法器一 G-8)的兩個輸入端相接；所述參數(shù)輸入單元( 與微分處理電路模塊二(4-4)相接；所述壓力檢測單元一⑴和壓力檢測單元二⑵分別與減法器G-5)的兩個輸入端相接，減法器G-5)的輸出端與微分處理電路模塊三(4-6)相接；所述加法器一 G-8)、微分處理電路模塊二(4-4)和微分處理電路模塊三(4-6)分別與加法器二(4-9)的三個輸入端相接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于直接能量平衡控制的間接協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)用前饋單元，包括實時檢測汽輪機第一級壓力P1的壓力檢測單元一、實時檢測汽輪機機前壓力Pt的壓力檢測單元二、用于輸入機前壓力設(shè)定值Psp的參數(shù)輸入單元以及根據(jù)實時所檢測的壓力值P1和Pt換算得出當(dāng)前汽門開度值并結(jié)合機前壓力設(shè)定值Psp處理得出前饋輸出值的處理器，壓力檢測單元一、壓力檢測單元二和參數(shù)輸入單元均與處理器相接。本實用新型設(shè)計合理、實現(xiàn)方便且使用操作簡便、使用效果好，能解決現(xiàn)有IEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)前饋單元存在的參數(shù)整定復(fù)雜、調(diào)整困難、參數(shù)適應(yīng)性差、不能很好地解決煤質(zhì)變化帶來的影響、不能有效保證火力發(fā)電機組安全且穩(wěn)定運行等問題。
文檔編號F01D17/10GK202209193SQ20112033686
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者畢升堂, 王立, 賀悅科, 鄒包產(chǎn), 韓秋喜 申請人:華北電力科學(xué)研究院(西安)有限公司