實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法
【專(zhuān)利摘要】一種實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，所述方法是在代表鍋爐燃料量指令的鍋爐主控制器輸出信號(hào)與理論給水流量指令之間增加給水流量滯后補(bǔ)償環(huán)節(jié)，以延遲給水流量的變化時(shí)間，所述給水流量滯后補(bǔ)償環(huán)節(jié)包括多點(diǎn)折線函數(shù)模塊？“^和四階慣性環(huán)節(jié)，多點(diǎn)折線函數(shù)模塊Fi(x)的輸入信號(hào)為鍋爐主控制器輸出信號(hào)，其輸出端通過(guò)四階慣性環(huán)節(jié)給出理論給水流量指令信號(hào)。本發(fā)明可以在50%-100%負(fù)荷范圍內(nèi)，維持直流鍋爐高速率變負(fù)荷運(yùn)行期間水燃比穩(wěn)定，減少中間點(diǎn)焓(或溫度）的波動(dòng)，進(jìn)而降低鍋爐出口蒸汽溫度及高溫受熱面的金屬溫度的變化幅度，提高鍋爐運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠在直流鍋爐變負(fù)荷工況下，使給水流量與燃料量維持適當(dāng)比例的方法，屬于鍋爐【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，給水流量與燃料量必須維持適當(dāng)比例。對(duì)于汽包鍋爐，由于汽包內(nèi)具有較大的水容積，水處于相對(duì)過(guò)量的狀態(tài)，鍋爐蒸發(fā)量主要隨燃料量變化而變化，當(dāng)給水流量與燃料量失配時(shí)，首先表現(xiàn)為汽包水位的變化，汽包水位沒(méi)有超過(guò)危險(xiǎn)值時(shí)，蒸汽溫度變化量相對(duì)較小。但對(duì)于直流鍋爐，由于其內(nèi)部水容積很小，給水流量和燃料量時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)平衡中，鍋爐蒸發(fā)量主要取決于給水流量，當(dāng)給水流量與燃料量失配時(shí)，將導(dǎo)致鍋爐出口蒸汽溫度以及高溫受熱面的金屬溫度發(fā)生大幅度變化，嚴(yán)重影響鍋爐運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性。
[0003]直流鍋爐通過(guò)控制中間點(diǎn)焓(或中間點(diǎn)溫度)維持水燃比穩(wěn)定，中間點(diǎn)焓控制系統(tǒng)通常采用前饋比例加反饋校正控制的方案，即整體上給水流量和燃料量采用比例控制，當(dāng)兩者出現(xiàn)小幅度失配時(shí)會(huì)導(dǎo)致中間點(diǎn)焓發(fā)生變化，由中間點(diǎn)焓反饋控制器輸出對(duì)給水流量或燃料量進(jìn)行校正，最終維持水燃比穩(wěn)定。鍋爐在穩(wěn)態(tài)或負(fù)荷緩慢變化工況下，這一控制方案能夠發(fā)揮有效作用。但在鍋爐處于高速率變負(fù)荷的動(dòng)態(tài)工況時(shí)，前饋比例控制不能保證給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)時(shí)間上配比的準(zhǔn)確性，反饋回路難以進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，會(huì)導(dǎo)致中間點(diǎn)焓出現(xiàn)大幅變化。因此，在直流鍋爐變負(fù)荷工況下保持給水流量與燃料量的動(dòng)態(tài)精確配比至關(guān)重要。
[0004]給水流量與燃料量配比包括靜態(tài)幅值上的配比和動(dòng)態(tài)時(shí)間上的配比。確定不同靜態(tài)負(fù)荷下給水流量與燃料量的比例關(guān)系相對(duì)容易，因此實(shí)現(xiàn)靜態(tài)幅值上的精確配比也相對(duì)容易，而分析燃料量及給水流量變化影響中間點(diǎn)焓的動(dòng)態(tài)過(guò)程、對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償使兩者保持時(shí)間上的同步、以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)時(shí)間上的精確配比則相對(duì)困難。
[0005]這一問(wèn)題可以從對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的角度進(jìn)行分析。在鍋爐運(yùn)行中，當(dāng)其他參數(shù)不變而增加鍋爐燃料量時(shí)，原煤首先經(jīng)過(guò)給煤機(jī)送入磨煤機(jī)，在磨煤機(jī)內(nèi)磨制成煤粉后再經(jīng)過(guò)一次風(fēng)粉管道送入鍋爐爐膛，煤粉迅速燃燒釋放熱量，熱量被鍋爐汽水系統(tǒng)各個(gè)部分吸收，單位質(zhì)量的水和水蒸汽吸熱量增加，引起中間點(diǎn)焓及鍋爐出口蒸汽溫度升高。與此相對(duì)，當(dāng)其他參數(shù)不變?cè)黾渝仩t給水流量時(shí)，在壓力推擠作用下，鍋爐內(nèi)汽水系統(tǒng)各個(gè)部分流量幾乎同時(shí)增加，單位質(zhì)量的水和水蒸汽吸熱量減少，中間點(diǎn)焓及鍋爐出口蒸汽溫度降低。從整體過(guò)程上看，在影響中間點(diǎn)焓變化時(shí)，鍋爐燃料量變化與給水流量變化之間相差一個(gè)制粉環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，這意味著燃料量變化要滯后一個(gè)制粉環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)過(guò)程才能與給水流量的變化同步，而制粉過(guò)程為一大慣性大遲延環(huán)節(jié)。這樣，當(dāng)鍋爐同時(shí)增加燃料量和給水流量時(shí)，由于燃料量存在滯后，給水流量變化的作用首先顯現(xiàn)出來(lái)，中間點(diǎn)焓先大幅度下降，之后隨著進(jìn)入鍋爐爐膛實(shí)際燃料量的逐漸增加，中間點(diǎn)焓再逐漸回升。
[0006]由此，為了保證直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)配比關(guān)系的穩(wěn)定，必須考慮給水流量、燃料量與中間點(diǎn)焓之間動(dòng)態(tài)特性的差異。由于中間點(diǎn)焓對(duì)給水流量的響應(yīng)速度快于中間點(diǎn)焓對(duì)燃料量的響應(yīng)速度，所以在設(shè)計(jì)控制邏輯時(shí)，理論上可以采用燃料量超前補(bǔ)償或給水流量滯后補(bǔ)償?shù)姆绞揭詫?shí)現(xiàn)兩者的同步。但是，燃料量超前補(bǔ)償將導(dǎo)致機(jī)組高速率變負(fù)荷時(shí)鍋爐燃料量變化的幅度和速率增加，容易發(fā)生磨煤機(jī)“堵煤”及鍋爐燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象，并且純遲延特性的超前補(bǔ)償在理論上無(wú)法實(shí)現(xiàn)。所以，比較適合的方法是給水流量滯后補(bǔ)償?？梢栽诖礤仩t燃料量指令的鍋爐主控制器輸出到理論給水流量指令(即未經(jīng)過(guò)中間點(diǎn)焓控制器輸出校正的給水流量指令)之間增加一個(gè)具有滯后特性的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，延遲給水流量變化發(fā)揮作用的時(shí)間，達(dá)到燃料量和給水流量協(xié)調(diào)同步的效果。而準(zhǔn)確設(shè)置滯后補(bǔ)償環(huán)節(jié)的參數(shù)，成為實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的關(guān)鍵和難點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，保證給水流量與燃料量維持適當(dāng)比例，提高鍋爐運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性。
[0008]本發(fā)明所述問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，對(duì)于直流鍋爐控制系統(tǒng)，鍋爐主控制器輸出信號(hào)一方面送至燃料量控制系統(tǒng)成為燃料指令信號(hào)；另一方面經(jīng)過(guò)折算處理后送至給水控制系統(tǒng)形成理論給水流量指令，所述方法是在代表鍋爐燃料量指令的鍋爐主控制器輸出信號(hào)與理論給水流量指令之間增加給水流量滯后補(bǔ)償環(huán)節(jié)，以延遲給水流量的變化時(shí)間，所述給水流量滯后補(bǔ)償環(huán)節(jié)包括多點(diǎn)折線函數(shù)模塊F1(X)和四階慣性環(huán)節(jié)，多點(diǎn)折線函數(shù)模塊F1(X)的輸入信號(hào)為鍋爐主控制器輸出信號(hào)，其輸出端通過(guò)四階慣性環(huán)節(jié)給出理論給水流量指令信號(hào)。
[0009]上述實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，所述多點(diǎn)折線函數(shù)模塊F1(X)利用5個(gè)工況點(diǎn)確定鍋爐主控制器輸出與給水流量之間的靜態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系，包括:鍋爐最小連續(xù)出力、50%、75%、100%額定負(fù)荷、鍋爐最大連續(xù)出力工況點(diǎn)。
[0010]上述實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，所述四階慣性環(huán)節(jié)由四個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)Fi(t)串聯(lián)構(gòu)成，其一階慣性環(huán)節(jié)F1U)的慣性時(shí)間7；的計(jì)算方法為:
7 _ Tc — T0
l— 4
其中'Tc為辨識(shí)得到的制粉過(guò)程的慣性時(shí)間，單位s -J0為氧量測(cè)量的慣性時(shí)間，單位
So
[0011]上述實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，所述氧量測(cè)量的慣性時(shí)間r。通過(guò)鍋爐二次風(fēng)量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)確定，具體方法為:
在鍋爐50%-100%負(fù)荷范圍內(nèi)的穩(wěn)定負(fù)荷點(diǎn)，退出氧量校正自動(dòng)控制并手動(dòng)設(shè)置校正風(fēng)量值，保持二次風(fēng)量控制系統(tǒng)投入自動(dòng)，待鍋爐燃料量、二次風(fēng)量、氧量穩(wěn)定后，手動(dòng)修改校正風(fēng)量，使二次風(fēng)量定值發(fā)生階躍變化，記錄二次風(fēng)量定值、氧量信號(hào)變化過(guò)程直至其穩(wěn)定，然后根據(jù)響應(yīng)曲線辨識(shí)氧量測(cè)量的慣性時(shí)間T0，為簡(jiǎn)化辨識(shí)過(guò)程，按照一階慣性對(duì)象辨識(shí)。
[0012]上述實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，所述制粉過(guò)程的慣性時(shí)間r。通過(guò)燃料量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)確定，具體方法為:
在鍋爐50%-100%負(fù)荷范圍內(nèi)的穩(wěn)定負(fù)荷點(diǎn)，鍋爐中間點(diǎn)焓及給水控制系統(tǒng)投入自動(dòng)，鍋爐氧量及二次風(fēng)量控制系統(tǒng)投入自動(dòng)，鍋爐主控制器切為手動(dòng)，待鍋爐燃料量、二次風(fēng)量、氧量穩(wěn)定后，手動(dòng)修改鍋爐燃料量偏置值，使鍋爐總?cè)剂隙ㄖ蛋l(fā)生階躍變化，記錄鍋爐總?cè)剂隙ㄖ怠⑷剂显阱仩t爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量信號(hào)的變化過(guò)程直至其穩(wěn)定，根據(jù)響應(yīng)曲線辨識(shí)制粉系統(tǒng)的慣性時(shí)間Tc,為簡(jiǎn)化辨識(shí)過(guò)程，按照一階慣性對(duì)象辨識(shí)。
[0013]上述實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，燃料在鍋爐爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量信號(hào)通過(guò)以下邏輯計(jì)算:
由常數(shù)模塊C減鍋爐煙氣氧量信號(hào)后再經(jīng)增益模塊Kvq處理后的信號(hào)，與鍋爐總風(fēng)量信號(hào)經(jīng)二階慣性環(huán)節(jié)補(bǔ)償后的信號(hào)相乘，得到燃料在鍋爐爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量信號(hào)，所述二階慣性環(huán)節(jié)由兩個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)F2 (t)串聯(lián)構(gòu)成，其一階慣性環(huán)節(jié)F2 (t)的慣性時(shí)間T2的計(jì)算公式為:Γ2 = 增益模塊Kvq增益值為0.0503，常數(shù)模塊C的數(shù)值為21。
[0014]本發(fā)明綜合考慮鍋爐制粉系統(tǒng)及汽水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，在鍋爐主控制器輸出到理論給水流量指令之間的控制邏輯中增加一個(gè)滯后特性的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，并通過(guò)設(shè)計(jì)熱量信號(hào)計(jì)算邏輯和二次風(fēng)量、燃料量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，確定滯后動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)的參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)時(shí)間上的精確配比。
[0015]本發(fā)明可以在50%_100%負(fù)荷范圍內(nèi)，維持直流鍋爐高速率變負(fù)荷運(yùn)行期間水燃比穩(wěn)定，減少中間點(diǎn)焓(或溫度)的波動(dòng)，進(jìn)而降低鍋爐出口蒸汽溫度及高溫受熱面的金屬溫度的變化幅度，提高鍋爐運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0017]圖1是直流鍋爐給水流量滯后補(bǔ)償邏輯；
圖2是熱量信號(hào)計(jì)算邏輯。
[0018]文中各符號(hào)清單為=F1 (X)、多點(diǎn)折線函數(shù)模塊；Fi(t)、四階慣性環(huán)節(jié)中的一階慣性環(huán)節(jié)A、一階慣性環(huán)節(jié)F1U)的慣性時(shí)間；/；、制粉過(guò)程的慣性時(shí)間；/；、氧量測(cè)量的慣性時(shí)間；F2(t)、二階慣性環(huán)節(jié)中的一階慣性環(huán)節(jié)'T2、一階慣性環(huán)fF2(t)的慣性時(shí)間。

【具體實(shí)施方式】
[0019](I)給水流量滯后補(bǔ)償
在代表鍋爐燃料量指令的鍋爐主控制器輸出至理論給水流量指令之間增加直流鍋爐給水流量滯后補(bǔ)償邏輯，見(jiàn)圖1。邏輯輸入信號(hào)為鍋爐主控制器輸出信號(hào)，單位t/h ;邏輯輸出信號(hào)為理論給水流量指令信號(hào)，單位t/h，此信號(hào)再經(jīng)過(guò)中間點(diǎn)焓(溫度)控制器輸出修正后，得到鍋爐實(shí)際給水流量指令信號(hào)。邏輯中=F1(X)為多點(diǎn)折線函數(shù)模塊，利用5個(gè)工況點(diǎn)確定鍋爐主控制器輸出與給水流量之間的靜態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系，包括:鍋爐最小連續(xù)出力、50%、75%、100%額定負(fù)荷、鍋爐最大連續(xù)出力工況點(diǎn)。F1U)為一階慣性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)模塊，用于增加給水流量滯后時(shí)間以補(bǔ)償制粉過(guò)程動(dòng)態(tài)時(shí)間。由于制粉環(huán)節(jié)呈現(xiàn)高階慣性特性，所以采用4個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)構(gòu)成四階慣性環(huán)節(jié)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0020]圖1邏輯中，F(xiàn)1(X)模塊中的各個(gè)工況點(diǎn)參數(shù)可以根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)確定，也可以根據(jù)鍋爐實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)確定。需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的參數(shù)為F1U)模塊中的慣性時(shí)間。
[0021](2)熱量信號(hào)計(jì)算
為了便于F1U)模塊中的慣性時(shí)間參數(shù)的調(diào)試，設(shè)計(jì)熱量信號(hào)計(jì)算邏輯，如圖2所示。邏輯輸入信號(hào)為:鍋爐總風(fēng)量信號(hào)，單位t/h ;鍋爐煙氣氧量信號(hào)，單位％。邏輯輸出信號(hào)為鍋爐計(jì)算熱量信號(hào)，單位麗。邏輯中:C為常數(shù)模塊，數(shù)值為21 ;Kvq為增益模塊，增益值為0.0503。F2 (t)為一階慣性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)模塊，用于增加總風(fēng)量的滯后時(shí)間以補(bǔ)償氧量傳感器測(cè)量的滯后時(shí)間，這里采用二階慣性環(huán)節(jié)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0022]圖2邏輯中，需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的參數(shù)為F2 (t)模塊的慣性時(shí)間。
[0023](3)鍋爐二次風(fēng)量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)
通過(guò)二次風(fēng)量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)確定氧量測(cè)量的滯后時(shí)間。
[0024]在鍋爐50%_100%負(fù)荷范圍內(nèi)的穩(wěn)定負(fù)荷工況點(diǎn)進(jìn)行鍋爐二次風(fēng)量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)退出氧量校正自動(dòng)控制并手動(dòng)設(shè)置校正風(fēng)量值，保持二次風(fēng)量控制系統(tǒng)投入自動(dòng)。待鍋爐燃料量、二次風(fēng)量、氧量穩(wěn)定后，手動(dòng)修改校正風(fēng)量，使二次風(fēng)量定值發(fā)生階躍變化，這時(shí)鍋爐二次風(fēng)量實(shí)際值將跟隨二次風(fēng)量定值變化，氧量將緩慢變化，記錄二次風(fēng)量定值、氧量信號(hào)變化過(guò)程直至其穩(wěn)定。根據(jù)響應(yīng)曲線辨識(shí)氧量測(cè)量的慣性時(shí)間，為簡(jiǎn)化辨識(shí)過(guò)程，按照一階慣性對(duì)象辨識(shí)。
[0025]熱量信號(hào)計(jì)算邏輯中一階慣性環(huán)節(jié)F2 (t)的慣性時(shí)間的計(jì)算方法為:
T
T _ 0/ I Λ
22
其中'T2為熱量信號(hào)計(jì)算邏輯中一階慣性環(huán)節(jié)F2(t)的慣性時(shí)間，單位s 'T0為辨識(shí)得到的氧量測(cè)量的慣性時(shí)間，單位S。
[0026]設(shè)置熱量信號(hào)計(jì)算邏輯中一階慣性環(huán)節(jié)F2 (t)的慣性時(shí)間。
[0027](4)鍋爐燃料量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)
通過(guò)燃料量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)確定鍋爐制粉系統(tǒng)的慣性時(shí)間。鍋爐制粉環(huán)節(jié)的輸入為鍋爐燃料量信號(hào)，輸出為燃料在鍋爐爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量信號(hào)。由于熱量信號(hào)無(wú)法直接測(cè)量，所以通過(guò)設(shè)計(jì)熱量信號(hào)計(jì)算邏輯計(jì)算熱量信號(hào)。
[0028]在鍋爐50%_100%負(fù)荷范圍內(nèi)的穩(wěn)定負(fù)荷工況點(diǎn)進(jìn)行燃料量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)鍋爐中間點(diǎn)焓及給水控制系統(tǒng)投入自動(dòng)，鍋爐氧量及二次風(fēng)量控制系統(tǒng)投入自動(dòng)，鍋爐主控制器切為手動(dòng)。待鍋爐燃料量、二次風(fēng)量、氧量穩(wěn)定后，手動(dòng)修改鍋爐燃料量偏置值，使鍋爐總?cè)剂隙ㄖ蛋l(fā)生階躍變化，這時(shí)鍋爐總?cè)剂蠈?shí)際值將跟隨總?cè)剂隙ㄖ底兓?，?jì)算熱量信號(hào)將緩慢變化，記錄鍋爐總?cè)剂隙ㄖ怠⒂?jì)算熱量信號(hào)變化過(guò)程直至其穩(wěn)定。根據(jù)響應(yīng)曲線辨識(shí)制粉系統(tǒng)的慣性時(shí)間，為簡(jiǎn)化辨識(shí)過(guò)程，按照一階慣性對(duì)象辨識(shí)。
[0029]補(bǔ)償邏輯中一階慣性環(huán)節(jié)F1⑴的慣性時(shí)間計(jì)算方法為:
FTf FTf
= (2)
1 4
其中為補(bǔ)償邏輯中一階慣性環(huán)節(jié)F1U)的慣性時(shí)間，單位s ;/；為辨識(shí)得到的制粉過(guò)程的慣性時(shí)間，單位S。
[0030]設(shè)置補(bǔ)償邏輯中一階慣性環(huán)節(jié)F1⑴的慣性時(shí)間，系統(tǒng)可以投入正常工作。
[0031]本發(fā)明的實(shí)施步驟:
(I)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)及原始信號(hào)確認(rèn)
實(shí)施本發(fā)明前需要在機(jī)組DCS (分散控制系統(tǒng))中確認(rèn)以下信號(hào)及控制系統(tǒng)工作正常，包括:
Ca) 二次風(fēng)量及總風(fēng)量信號(hào)。二次風(fēng)量為鍋爐各燃燒器二次風(fēng)、爐底風(fēng)、燃盡風(fēng)風(fēng)量之和，或者為鍋爐左、右側(cè)空氣預(yù)熱器出口送風(fēng)量之和。所涉及的各個(gè)風(fēng)量測(cè)量裝置工作正常，二次風(fēng)量隨送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度變化趨勢(shì)正確?？傦L(fēng)量信號(hào)采用二次風(fēng)量和一次風(fēng)量求和計(jì)算得到，一次風(fēng)量為各磨煤機(jī)一次風(fēng)量之和，或者為鍋爐左、右側(cè)空氣預(yù)熱器出口熱一次風(fēng)之和加左、右側(cè)冷一次風(fēng)之和，所涉及的各個(gè)風(fēng)量測(cè)量裝置工作正常，一次風(fēng)量隨一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度變化趨勢(shì)正確。
[0032](b)氧量信號(hào)。氧量信號(hào)取空氣預(yù)熱器前左右側(cè)煙道內(nèi)氧化鋯氧量計(jì)測(cè)量氧量的平均值。各個(gè)氧化鋯氧量計(jì)無(wú)故障，并且經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定。
[0033](c)鍋爐燃料量控制系統(tǒng)。能夠投入自動(dòng)，鍋爐總?cè)剂狭扛S燃料量指令變化，鍋爐總?cè)剂闲盘?hào)正常。
[0034](d)鍋爐給水流量控制系統(tǒng)。能夠投入自動(dòng)，鍋爐給水流量跟隨給水流量指令變化，鍋爐給水流量信號(hào)正常。
[0035](2)設(shè)計(jì)熱量信號(hào)計(jì)算邏輯
在機(jī)組DCS中以組態(tài)方式實(shí)現(xiàn)熱量信號(hào)計(jì)算邏輯，如圖2所示。
[0036](3)鍋爐二次風(fēng)量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)
在鍋爐50%-100%負(fù)荷范圍內(nèi)的穩(wěn)定負(fù)荷工況點(diǎn)進(jìn)行鍋爐二次風(fēng)量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)退出氧量校正控制自動(dòng)并手動(dòng)設(shè)置校正風(fēng)量值，保持二次風(fēng)量控制系統(tǒng)投入自動(dòng)。待鍋爐燃料量、二次風(fēng)量、氧量穩(wěn)定后，手動(dòng)修改校正風(fēng)量，使二次風(fēng)量定值發(fā)生變化，這時(shí)鍋爐二次風(fēng)量實(shí)際值將跟隨二次風(fēng)量定值變化，氧量將緩慢變化，記錄二次風(fēng)量實(shí)際值、氧量信號(hào)變化過(guò)程直至其穩(wěn)定。采用響應(yīng)曲線法辨識(shí)氧量測(cè)量的慣性時(shí)間，為簡(jiǎn)化辨識(shí)過(guò)程，按照一階慣性對(duì)象辨識(shí)。
[0037]利用辨識(shí)得到的氧量測(cè)量的慣性時(shí)間，通過(guò)式(I)計(jì)算熱量信號(hào)計(jì)算邏輯中一階慣性環(huán)fF2(t)的慣性時(shí)間，并設(shè)置到DCS中。
[0038](4)鍋爐燃料量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)
在鍋爐50%-100%負(fù)荷范圍內(nèi)的穩(wěn)定負(fù)荷工況點(diǎn)進(jìn)行燃料量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)鍋爐中間點(diǎn)焓及給水控制系統(tǒng)投入自動(dòng)，鍋爐氧量及二次風(fēng)量控制系統(tǒng)投入自動(dòng)，鍋爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)切為手動(dòng)。待鍋爐燃料量、二次風(fēng)量、氧量穩(wěn)定后，手動(dòng)修改鍋爐燃料量偏置值，使鍋爐總?cè)剂隙ㄖ蛋l(fā)生變化，這時(shí)鍋爐總?cè)剂蠈?shí)際值將跟隨總?cè)剂隙ㄖ底兓?，?jì)算熱量信號(hào)將緩慢變化，記錄鍋爐總?cè)剂蠈?shí)際值、計(jì)算熱量信號(hào)變化過(guò)程直至其穩(wěn)定。采用響應(yīng)曲線法辨識(shí)制粉系統(tǒng)的慣性時(shí)間，為簡(jiǎn)化辨識(shí)過(guò)程，按照一階慣性對(duì)象辨識(shí)。
[0039]利用辨識(shí)得到的制粉過(guò)程的慣性時(shí)間，通過(guò)式(2)計(jì)算補(bǔ)償邏輯中一階慣性環(huán)節(jié)F1U)的慣性時(shí)間。
[0040]( 5 )滯后補(bǔ)償環(huán)節(jié)邏輯設(shè)計(jì)及調(diào)試
在機(jī)組DCS中以組態(tài)方式實(shí)現(xiàn)給水流量滯后補(bǔ)償邏輯，如圖1。F1(X)模塊中的各個(gè)工況點(diǎn)參數(shù)可以根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)確定，也可以根據(jù)鍋爐實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)確定。設(shè)置補(bǔ)償邏輯中一階慣性環(huán)節(jié)F1U)的慣性時(shí)間，調(diào)試完畢，系統(tǒng)可以投入正常工作。
[0041]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):
(I)補(bǔ)償效果好。應(yīng)用本方法可以實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量的動(dòng)態(tài)精確配比。在鍋爐高速率變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，能夠保證中間點(diǎn)焓(或溫度)穩(wěn)定，有效降低鍋爐蒸汽溫度和高溫受熱面金屬溫度的波動(dòng)幅度，提高機(jī)組運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性。
[0042](2)參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確。準(zhǔn)確地確定鍋爐制粉系統(tǒng)滯后時(shí)間對(duì)補(bǔ)償給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)時(shí)間的差異至關(guān)重要。本方法利用二次風(fēng)量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)確定氧量測(cè)量的滯后時(shí)間，再設(shè)計(jì)熱量信號(hào)計(jì)算邏輯構(gòu)造出鍋爐熱量信號(hào)，通過(guò)燃料量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)確定制粉系統(tǒng)滯后時(shí)間。整體方案具有物理意義明確、參數(shù)辨識(shí)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行影響小，方案可行性好。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，其特征是，對(duì)于直流鍋爐控制系統(tǒng)，鍋爐主控制器輸出信號(hào)一方面送至燃料量控制系統(tǒng)成為燃料指令信號(hào)；另一方面經(jīng)過(guò)折算處理后送至給水控制系統(tǒng)形成理論給水流量指令，所述方法是在代表鍋爐燃料量指令的鍋爐主控制器輸出信號(hào)與理論給水流量指令之間增加給水流量滯后補(bǔ)償環(huán)節(jié)，以延遲給水流量的變化時(shí)間，所述給水流量滯后補(bǔ)償環(huán)節(jié)包括多點(diǎn)折線函數(shù)模塊F1(X)和四階慣性環(huán)節(jié)，多點(diǎn)折線函數(shù)模塊F1(X)的輸入信號(hào)為鍋爐主控制器輸出信號(hào)，其輸出端通過(guò)四階慣性環(huán)節(jié)給出理論給水流量指令信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，其特征是，所述多點(diǎn)折線函數(shù)模塊F1(X)利用5個(gè)工況點(diǎn)確定鍋爐主控制器輸出與給水流量之間的靜態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系，包括:鍋爐最小連續(xù)出力、50%、75%、100%額定負(fù)荷、鍋爐最大連續(xù)出力工況點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，其特征是，所述四階慣性環(huán)節(jié)由四個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)F1 (t)串聯(lián)構(gòu)成，其中，一階慣性環(huán)節(jié)F1 (t)的慣性時(shí)間?\的按下式計(jì)算:
T-T 14 式中:r。為辨識(shí)得到的鍋爐制粉過(guò)程慣性時(shí)間，單位S ;/；為氧量測(cè)量的慣性時(shí)間，單位So
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，其特征是，所述氧量測(cè)量的慣性時(shí)間r。通過(guò)鍋爐二次風(fēng)量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)確定，具體方法為: 在鍋爐50%-100%負(fù)荷范圍內(nèi)的穩(wěn)定負(fù)荷點(diǎn)，退出氧量校正自動(dòng)控制并手動(dòng)設(shè)置校正風(fēng)量值，保持二次風(fēng)量控制系統(tǒng)投入自動(dòng)，待鍋爐燃料量、二次風(fēng)量、氧量穩(wěn)定后，手動(dòng)修改校正風(fēng)量，使二次風(fēng)量定值發(fā)生階躍變化，記錄二次風(fēng)量定值、氧量信號(hào)變化過(guò)程直至其穩(wěn)定，然后根據(jù)階躍響應(yīng)曲線辨識(shí)氧量測(cè)量的慣性時(shí)間T0，為簡(jiǎn)化辨識(shí)過(guò)程，按照一階慣性對(duì)象辨識(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，其特征是，所述制粉過(guò)程的慣性時(shí)間r。通過(guò)燃料量擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)確定，具體方法為: 在鍋爐50%-100%負(fù)荷范圍內(nèi)的穩(wěn)定負(fù)荷點(diǎn)，鍋爐中間點(diǎn)焓及給水控制系統(tǒng)投入自動(dòng)，鍋爐氧量及二次風(fēng)量控制系統(tǒng)投入自動(dòng)，鍋爐主控制器切為手動(dòng)，待鍋爐燃料量、二次風(fēng)量、氧量穩(wěn)定后，手動(dòng)修改鍋爐燃料量偏置值，使鍋爐總?cè)剂隙ㄖ蛋l(fā)生階躍變化，記錄鍋爐總?cè)剂隙ㄖ?、燃料在鍋爐爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量信號(hào)的變化過(guò)程直至其穩(wěn)定，然后根據(jù)階躍響應(yīng)曲線辨識(shí)制粉系統(tǒng)的慣性時(shí)間Tc,為簡(jiǎn)化辨識(shí)過(guò)程，按照一階慣性對(duì)象辨識(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)直流鍋爐給水流量與燃料量動(dòng)態(tài)精確配比的補(bǔ)償方法，其特征是，燃料在鍋爐爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量信號(hào)通過(guò)以下邏輯計(jì)算: 由常數(shù)模塊C減鍋爐煙氣氧量信號(hào)后再經(jīng)增益模塊Kvq處理后的信號(hào)，與鍋爐總風(fēng)量信號(hào)經(jīng)二階慣性環(huán)節(jié)補(bǔ)償后的信號(hào)相乘，得到燃料在鍋爐爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量信號(hào)，所述二階慣性環(huán)節(jié)由兩個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)F2 (t)串聯(lián)構(gòu)成，其一階慣性環(huán)節(jié)F2 (t)的慣性時(shí)間T2的

—Γ計(jì)算公式為:? =!,增益模塊Kvq增益值為0.0503，常數(shù)模塊C的數(shù)值為21。
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【文檔編號(hào)】F23N1/08GK104214792SQ201410435425
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月31日
【發(fā)明者】張銳鋒, 田亮, 李小軍, 劉鑫屏, 潘華, 趙雯文, 安波, 陳宇, 柏毅輝, 李前敏 申請(qǐng)人:貴州電力試驗(yàn)研究院, 華北電力大學(xué)（保定）