一種基于多變量自適應動態(tài)解耦的火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于多變量自適應動態(tài)解耦的火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)火電機組的熱力特性，采用多變量自適應動態(tài)解耦算法針對機組滑壓段和定壓段分別解耦的方法，實現(xiàn)汽機調(diào)節(jié)回路與鍋爐調(diào)節(jié)回路間的動態(tài)解耦，通過動態(tài)解耦控制器將火電機組雙輸入雙輸出強耦合性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)解耦成兩個獨立的動態(tài)跟蹤和穩(wěn)定控制的自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)最大限度地消除了主汽壓力和機組負荷調(diào)節(jié)回路的耦合影響，改善了滑壓、變負荷工況下單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。本發(fā)明將機組變負荷工況分滑壓段和定壓段分別解耦，實現(xiàn)了動態(tài)解耦的目的，解決了火電機組難以穩(wěn)定控制的問題，可廣泛應用于火電機組的協(xié)調(diào)控制。
【專利說明】—種基于多變量自適應動態(tài)解耦的火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種基于多變量自適應動態(tài)解耦的火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，屬火電廠熱工自動控制領(lǐng)域。
[0002]

【背景技術(shù)】
單元火電機組的負荷調(diào)度是利用鍋爐燃料量和汽機調(diào)門開度的協(xié)調(diào)控制實現(xiàn)的，由于鍋爐和汽輪發(fā)電機間動態(tài)特性的顯著差異和相互之間的強耦合作用，運用常規(guī)的協(xié)調(diào)控制策略往往會出現(xiàn)機組參數(shù)波動幅度大，機組負荷適應性差等問題。
[0003]目前大容量的單元機組，為了提高機組的熱效率和經(jīng)濟性，一般情況下均采用滑壓運行方式，滑壓運行的區(qū)間一般選取在40%-90%MCR，也是機組AGC方式運行的主要負荷區(qū)間。常規(guī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，給煤量和汽機調(diào)門是同步動作的。由于汽機調(diào)門動作的影響，使主汽壓力的對象特性變得很復雜，同時汽壓對象本身又是一個大遲延大慣性環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)過程中與設(shè)定值的偏差較大，對于AGC方式下負荷指令頻繁變化的復雜工況適應性較差。此外，該方式最主要的弊端還在于其負荷與汽壓的響應是同步的，汽壓與負荷變化時對熱量的需求與排斥也始終是同向的，在負荷變化初始段，兩者相互制約，產(chǎn)生大延時，而在接近目標負荷時，又相互激勵，造成較大超調(diào)。在這種方式下，系統(tǒng)整定困難，調(diào)節(jié)品質(zhì)差，很難滿足AGC方式下的滑壓控制要求。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種基于多變量自適應動態(tài)解耦的火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可克服以上的缺點，提高機組的協(xié)調(diào)控制品質(zhì)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為，本發(fā)明采用多變量自適應動態(tài)解耦算法針對機組滑壓段和定壓段分別解耦的方法，實現(xiàn)汽機功率調(diào)節(jié)回路與鍋爐主汽壓力調(diào)節(jié)回路間的動態(tài)解耦，通過動態(tài)解耦控制器將火電機組雙輸入雙輸出強耦合性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)解耦成兩個獨立的動態(tài)跟!?示和穩(wěn)定控制的自動控制系統(tǒng)。
[0006]所述動態(tài)解耦控制器接收機組負荷設(shè)定值信號、機組負荷設(shè)定值和實際值的偏差信號、主汽壓力設(shè)定值信號和主汽壓力設(shè)定值和實際值的偏差信號，通過多變量自適應動態(tài)解耦算法將機組變負荷工況分滑壓運行和定壓運行兩個階段解耦；動態(tài)解耦控制器根據(jù)機組的運行特性自適應地調(diào)整汽機調(diào)節(jié)回路和鍋爐調(diào)節(jié)回路的相對耦合增益系數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)解耦。
[0007]所述機組滑壓段在變負荷時，根據(jù)機組運行工況減弱或閉鎖汽機調(diào)門調(diào)節(jié)回路的功率調(diào)節(jié)功能即減弱汽機調(diào)門的開度變化，通過鍋爐調(diào)節(jié)回路改變鍋爐給煤量來實現(xiàn)機組負荷和主汽壓力的變化；機組定壓段在變負荷時，根據(jù)機組運行工況加強鍋爐調(diào)節(jié)回路的主汽壓力穩(wěn)定功能，汽機調(diào)節(jié)回路線性調(diào)節(jié)機組負荷。
[0008]本發(fā)明提出的多變量自適應動態(tài)解耦算法的基本原理是:機組運行在滑壓段和定壓段的機組熱力特性是不同的。機組運行在滑壓段時，負荷的改變主要是依靠主蒸汽的熱力參數(shù)改變來實現(xiàn)的，汽機調(diào)門對機組負荷的作用很弱，汽機調(diào)門的動作反而會使主汽壓力的對象特性變得很復雜，加大了機組的控制難度，因此在滑壓段，根據(jù)機組的運行工況閉鎖或減弱汽機調(diào)節(jié)器的控制作用，消除汽機調(diào)門對負荷和壓力的耦合影響，通過鍋爐調(diào)節(jié)器改變給煤量來保證機組負荷和主汽壓力跟隨設(shè)定值同步變化，將協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)解耦成單輸入雙輸出的控制系統(tǒng)。機組定壓運行時調(diào)門開度與機組負荷存在線性的對應關(guān)系，根據(jù)這個特性可將汽機調(diào)節(jié)器解耦成調(diào)門和機組負荷的單回路線性調(diào)節(jié)系統(tǒng)，鍋爐調(diào)節(jié)器解耦成給煤量和主汽壓力的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并應用相對耦合增益補償和大的微分和超前環(huán)節(jié)來抵消鍋爐側(cè)制粉系統(tǒng)的慣性和遲延。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點在于，本發(fā)明構(gòu)成了一個基于多變量自適應解耦的火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，根據(jù)機組熱力特性將機組變負荷工況分滑壓段和定壓段分別解耦，實現(xiàn)了動態(tài)解耦的目的，解決了火電機組難以穩(wěn)定控制的問題。
[0010]本發(fā)明可廣泛應用于火電機組的協(xié)調(diào)控制。
[0011]

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明一種基于多變量自適應解耦火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖；
圖2本發(fā)明實際應用的負荷變動曲線圖；
圖中，曲線I表示機組負荷設(shè)定值；曲線2表示主汽壓力設(shè)定值；曲線3表示機組實際負荷；曲線4表示主汽壓力實際值；曲線5表示給煤量；曲線6表示汽機調(diào)門開度總指令；曲線7表示給水量。

【具體實施方式】
[0012]動態(tài)解耦控制器里是本發(fā)明一個打包形成的軟件系統(tǒng)，它接收機組負荷設(shè)定值信號、機組負荷設(shè)定值和實際值的偏差信號、主汽壓力設(shè)定值信號和主汽壓力設(shè)定值和實際值的偏差信號，通過集成的邏輯組態(tài)運算后，將計算結(jié)果輸出到汽機功率調(diào)節(jié)回路與鍋爐主汽壓力調(diào)節(jié)回路，以實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明在具體實施時，動態(tài)解耦控制器接收機組負荷設(shè)定值信號、機組負荷設(shè)定值和實際值的偏差信號、主汽壓力設(shè)定值信號和主汽壓力設(shè)定值和實際值的偏差信號，通過多變量自適應動態(tài)解耦算法進行系統(tǒng)解耦。并將運算后的控制信號送入汽機控制器和鍋爐控制器中進行解耦控制。具體解耦控制信號包括:主汽壓力設(shè)定值發(fā)生變化(滑壓運行)后，向汽機控制器輸出閉鎖或減弱調(diào)節(jié)信號，閉鎖汽機調(diào)門大幅動作，向鍋爐控制器輸出相對耦合增益補償和負荷、主汽壓力偏差的微分和超前控制信號，加快對機組負荷和主汽壓力的控制響應；主汽壓力設(shè)定值保持不變(定壓運行)時，根據(jù)負荷-調(diào)門響應曲線向汽機控制器輸出線性控制信號，保證機組負荷跟隨負荷設(shè)定值變化，向鍋爐控制器輸出相對耦合增益補償和負荷、主汽壓力偏差的微分和超前控制信號，保證主汽壓力的相對穩(wěn)定。
[0014]解耦后的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)由汽機控制系統(tǒng)和鍋爐控制系統(tǒng)兩個獨立動態(tài)跟蹤和穩(wěn)定控制自動控制系統(tǒng)組成。
[0015]其中汽機控制系統(tǒng)接入機組負荷設(shè)定值和實際值的偏差信號和多變量自適應解耦控制器的輸出信號，經(jīng)解耦后的控制作用具體表現(xiàn)在:汽機調(diào)節(jié)在機組滑壓段變負荷時，根據(jù)機組運行工況減弱或閉鎖汽機調(diào)門調(diào)節(jié)回路的功率調(diào)節(jié)功能即減弱汽機調(diào)門的開度變化，相當于開環(huán)不輸出控制作用；在機組定壓段變負荷時，根據(jù)機組負荷偏差信號和解耦控制信號，汽機調(diào)節(jié)回路線性調(diào)節(jié)機組負荷。
[0016]其中鍋爐控制系統(tǒng)接入主汽壓力設(shè)定值和實際值的偏差信號和多變量自適應解耦控制器的輸出信號，經(jīng)解耦后的控制作用具體表現(xiàn)在:在機組滑壓段變負荷時，通過改變給煤量來保證機組負荷和主汽壓力跟隨設(shè)定值同步變化，將相當于一個單輸入雙輸出的控制系統(tǒng)；在機組定壓段變負荷時，接入解耦控制輸出的相對耦合增益補償和負荷、主汽壓力偏差的微分和超前控制信號，保證主汽壓力的相對穩(wěn)定。
[0017]將本發(fā)明所述的方法進行工程化處理后，應用于某電廠600麗超臨界機組中，記錄機組一天正常運行的變化趨勢圖，負荷變動的范圍為350MW-600MW，負荷指令的變化速率為2%Pe負荷的動態(tài)偏差在6麗以內(nèi)，最大壓力偏差為0.4MPa,動態(tài)過程滿足控制品質(zhì)要求，如圖2所示。從曲線可以看出本發(fā)明提出的分滑壓段和定壓段分別解耦的控制策略，在滑壓段汽機調(diào)門小幅平緩變化，定壓段線性調(diào)節(jié)機組負荷。圖2中，曲線I表示機組負荷設(shè)定值；曲線2表示主汽壓力設(shè)定值；曲線3表示機組實際負荷；曲線4表示主汽壓力實際值；曲線5表示給煤量；曲線6表示汽機調(diào)門開度總指令；曲線7表示給水量。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多變量自適應動態(tài)解耦的火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)采用多變量自適應動態(tài)解耦算法針對機組滑壓段和定壓段分別解耦的方法，實現(xiàn)汽機功率調(diào)節(jié)回路與鍋爐主汽壓力調(diào)節(jié)回路間的動態(tài)解耦，通過動態(tài)解耦控制器將火電機組雙輸入雙輸出強耦合性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)解耦成兩個獨立的動態(tài)跟蹤和穩(wěn)定控制的自動控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多變量自適應動態(tài)解耦的火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動態(tài)解耦控制器接收機組負荷設(shè)定值信號、機組負荷設(shè)定值和實際值的偏差信號、主汽壓力設(shè)定值信號和主汽壓力設(shè)定值和實際值的偏差信號，通過多變量自適應動態(tài)解耦算法將機組變負荷工況分滑壓運行和定壓運行兩個階段解耦；動態(tài)解耦控制器根據(jù)機組的運行特性自適應地調(diào)整汽機調(diào)節(jié)回路和鍋爐調(diào)節(jié)回路的相對耦合增益系數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)解稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多變量自適應動態(tài)解耦的火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機組滑壓段在變負荷時，根據(jù)機組運行工況減弱或閉鎖汽機調(diào)門調(diào)節(jié)回路的功率調(diào)節(jié)功能即減弱汽機調(diào)門的開度變化，通過鍋爐調(diào)節(jié)回路改變鍋爐給煤量來實現(xiàn)機組負荷和主汽壓力的變化；機組定壓段在變負荷時，根據(jù)機組運行工況加強鍋爐調(diào)節(jié)回路的主汽壓力穩(wěn)定功能，汽機調(diào)節(jié)回路線性調(diào)節(jié)機組負荷。
【文檔編號】G05B19/418GK104360659SQ201410627440
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】何鈞, 鄢波, 劉寶玲, 周世陽, 萬俊松, 徐教鋒 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江西省電力科學研究院