電站鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)快速投入自動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于火力發(fā)電自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種電站鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng) 快速投入自動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電站鍋爐汽包水位是表征鍋爐物質(zhì)平衡的重要指標(biāo)，為了保證電站鍋爐的穩(wěn)定運(yùn) 行，汽包水位必須在正常范圍內(nèi)波動(dòng)，鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入自動(dòng)調(diào)節(jié)方式是保證汽包水 位正常波動(dòng)的有效途徑。鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在鍋爐給水調(diào)節(jié)閥或給水栗檢修后由于動(dòng) 態(tài)特性的改變，往往不能正常投入自動(dòng)方式運(yùn)行，需要重新優(yōu)化調(diào)整鍋爐給水控制系統(tǒng)的 調(diào)節(jié)參數(shù)。為了縮短鍋爐啟動(dòng)及升負(fù)荷的時(shí)間，減少鍋爐運(yùn)行人員的操作強(qiáng)度和鍋爐啟動(dòng) 費(fèi)用，鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須能快速投入自動(dòng)控制方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種電站鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)快 速投入自動(dòng)方法。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種電站鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)快速投入自動(dòng)方法，包括步驟如下：
[0006] (1)設(shè)定以汽包中心線下IOOmm為零水位刻度，汽包水位在正常水位線的±100mm 之間波動(dòng)；
[0007] (2)汽包水位補(bǔ)償計(jì)算
[0009] 令fjx)代替（P a-P w)，f2 (X)代替（P w-p s)，則汽包水位補(bǔ)償計(jì)算公式簡述 為：
[0011] 其中h是汽包水位偏離零水位的值，單位mm
[0012] P 3是平衡容器內(nèi)參比水柱在平均溫度時(shí)的密度，單位kg/m3
[0013] P "是汽包內(nèi)飽和水的密度，單位kg/m3
[0014] P s是汽包內(nèi)飽和蒸汽的密度，單位kg/m3
[0015] Δ P為P+與P-的偏差值，即對應(yīng)汽包水位測量的差壓值，單位_Η 20
[0016] L汽水取樣管中心間的距離，單位mm
[0017] h。為汽包水位的正常值，是汽包水位測量差壓變送器汽水取樣管中心距離的1/2， 單位mm
[0018] 其中，A(X)及f2(x)分別通過以下分段函數(shù)擬合產(chǎn)生：
CN 105159337 A I兄明書 2/4 頁
[0021] (3)將設(shè)置的汽包水位設(shè)定值與汽包壓力補(bǔ)償計(jì)算后的水位測量值進(jìn)行偏差計(jì) 算，其偏差輸出作為主PID調(diào)節(jié)模塊的輸入，對偏差輸出進(jìn)行比例-積分運(yùn)算處理；
[0022] (4)主汽流量經(jīng)過主汽溫度補(bǔ)償函數(shù)f3(x)修正后作為主PID調(diào)節(jié)模塊的前饋輸 入，與反饋計(jì)算結(jié)果疊加一起作為主PID調(diào)節(jié)模塊的輸出；
[0023] 其中，主回路PID控制模塊的數(shù)學(xué)描述式是：
[0025] 式中Kp為比例放大系數(shù)，Ti為積分時(shí)間單位為秒，F(xiàn)F(S)為前饋輸入變量，E(S) 為偏差輸入信號，S為拉普拉斯變換因子，無量綱；
[0026] (5)主PID調(diào)節(jié)模塊的輸出與給水流量進(jìn)行偏差計(jì)算，其輸出結(jié)果作為副調(diào)節(jié)回 路PI的輸入，由副調(diào)節(jié)回路PI再進(jìn)行比例-積分計(jì)算，其輸出作為鍋爐主給水指令；
[0027] 其中，副調(diào)節(jié)回路PI的比例-積分控制模塊的數(shù)學(xué)描述式是：
，
[0029] 式中Kp為比例放大系數(shù)，Ti為積分時(shí)間單位為秒，E(S)為偏差輸入信號，S為拉 普拉斯變換因子，無量綱。
[0030] 而且，所述步驟（4)中補(bǔ)償函數(shù)f3(x)通過以下分段函數(shù)擬合產(chǎn)生：
[0032] 而且，所述步驟（3)主PID調(diào)節(jié)模塊的比例放大系數(shù)設(shè)置在1.2~1.5倍之間，主 回路積分時(shí)間設(shè)置為100秒。
[0033] 而且，所述步驟（5)副調(diào)節(jié)回路PI的比例放大系數(shù)及積分時(shí)間的具體確定方法 為：
[0034] 通過觀察給水流量和給水指令信號實(shí)時(shí)記錄曲線，調(diào)節(jié)副調(diào)節(jié)回路PI的比例放 大系數(shù)，直到給水流量和給水指令實(shí)時(shí)記錄曲線出現(xiàn)臨界等幅振蕩為止，確認(rèn)此時(shí)副調(diào)節(jié) 回路PI的比例系數(shù)即為臨界比例系數(shù)，然后快速將副調(diào)節(jié)回路PI的比例系數(shù)調(diào)整為臨界 比例系數(shù)的0. 8倍，再將副調(diào)節(jié)回路PI的積分時(shí)間置為60秒，投入副調(diào)節(jié)回路PI的積分 作用，以提尚副回路的調(diào)節(jié)速率。
[0035] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0036] 1、現(xiàn)役電站發(fā)電機(jī)組鍋爐汽包的水位控制系統(tǒng)采取本方法優(yōu)化調(diào)整后，在鍋爐啟 動(dòng)試運(yùn)過程中，一般只需經(jīng)過1~2小時(shí)的優(yōu)化調(diào)整參數(shù)即可快速且穩(wěn)定投入自動(dòng)調(diào)節(jié)方 式，提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，減小了鍋爐運(yùn)行人員的操作強(qiáng)度和機(jī)組啟 動(dòng)及升負(fù)荷時(shí)間，在機(jī)組運(yùn)行的各種工況和負(fù)荷下均可全程投入鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)方式。
[0037] 2、本發(fā)明方法經(jīng)過長期運(yùn)行考核驗(yàn)證，無論是在水位定值擾動(dòng)、給水閥門擾動(dòng)還 是機(jī)組變負(fù)荷擾動(dòng)下，系統(tǒng)均能快速平穩(wěn)自動(dòng)調(diào)整汽包水位在允許范圍內(nèi)波動(dòng)。汽包水位 在機(jī)組3 %額定負(fù)荷擾動(dòng)下，水位動(dòng)態(tài)偏差能控制在±40mm之內(nèi)，在40mm的定值擾動(dòng)下，一 般在3分鐘內(nèi)基本能穩(wěn)定在新的水位給定值上，鍋爐汽包水位控制的技術(shù)指標(biāo)高于《火力 發(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)驗(yàn)收測試規(guī)程》（DL/T657-2008)的要求。
【附圖說明】
[0038] 圖1是本發(fā)明方法的步驟結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2是本發(fā)明方法中汽包差壓水位計(jì)的測量取樣結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施做進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定 性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041] 一種電站鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)快速投入自動(dòng)方法，該方法包括步驟如下：
[0042] (1)設(shè)定以汽包中心線下IOOmm為正常水位線（NWL)，即零水位刻度，鍋爐正常運(yùn) 行時(shí)，汽包水位在正常水位線的± IOOmm之間波動(dòng)。
[0043] (2)大型電站鍋爐汽包水位采用單室平衡容器原理測量，并對其進(jìn)行汽包壓力補(bǔ) 償計(jì)算校正，如圖2所示為汽包差壓水位計(jì)的測量取樣結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)平衡差壓計(jì)算原 理，汽包水位補(bǔ)償計(jì)算公式為：
[0045] 令A(yù)(X)代替（P a-P w)，f2 (X)代替（P w-p s)，則汽包水位補(bǔ)償計(jì)算公式簡述 為：
[0047] 其中h是汽包水位偏離零水位的值，單位mm
[0048] P 3是平衡容器內(nèi)參比水柱在平均溫度時(shí)的密度（平均溫度一般取80°C )，單位 kg/m3
[0049] P "是汽包內(nèi)飽和水的密度，單位kg/m3
[0050] P s是汽包內(nèi)飽和蒸汽的密度，單位kg/m3
[0051] Δ P為