一种大型循环流化床锅炉床压控制装置

摘要

一种自主开发的大型循环流化床锅炉床压控制装置，床压调节回路的床压信号经过智能信号滤波器后，在再经过多信号均值选择器处理后，形成床压调节回路可用的床压数据协调信号。各床压测量值首先经过由惯性滤波、加权滑动平均组合而成的智能信号滤波器，消除测量到的床压大幅度频繁的波动，获得能真实反映床压变化的信号；滤波处理后的多个床压送到经多信号均值选择器计算出炉膛的平均床压数据协调信号。本发明实现了首台自主开发的大型循环流化床锅炉床压控制。

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于自主开发的大型循环流化床(CFB)锅炉的运行控制装置，尤指一种通过协调控制循环流化床锅炉排渣系统以满足燃烧控制要求的大型循环流化床锅炉运行控制装置。

背景技术

循环流化床(CFB)锅炉以其较清洁的燃烧、燃料适应性广、负荷调节比宽等特点，近年来得到了迅速发展，自主开发的亚临界大型(蒸发量1025t/h)CFB已投入商业运行，我国的CFB已进入亚临界参数的发展阶段，自主开发的大型CFB成为了火电厂优选的技术之一。

循环流化床锅炉的床压对于决定循环流化床锅炉的正常运行是非常重要的，正常运行希望循环流化床锅炉内的床压是各处相同，但实际上很难达到。

循环流化床(CFB)锅炉上设有多个床压传感器，以此作为调节床压的依据。

床压的调节是通过改变循环流化床锅炉外的冷渣器转速来控制，冷渣器分设在锅炉外的A、B两侧，每侧冷渣器又有多台，调节改变各冷渣器转速即可调节床压。例如一旦一侧某台冷渣器出力减小，立即增加同侧其它冷渣器的出力；反之，立即减少同侧其它冷渣器的出力，保持该侧总排渣量不变，即可平衡控制大型循环流化床A/B两侧的床压。

CFB锅炉由于燃烧过程特殊，使得正常运行时对于煤粉锅炉行之有效的常规控制方法难以满足循环流化床锅炉的燃烧控制，因此对于CFB锅炉有其独特的燃烧控制方法，引进型CFB采用分衩的双侧炉膛结构，床压控制是控制同侧炉膛内床料的存量成比例关系，每侧床压是通过调节该侧的2个排渣锥阀来控制的。以往的床压控制为了避免锥阀被灰渣卡塞，其开度不得始终保持在同一位置上，床压控制信号需由压差输出产生的位置设定点要加振荡信号。

但由于自主开发的大型CFB与引进的CFB在锅炉工艺结构、操控方式等方面有很大的差异，引进型CFB行之有效的床压控制方案不能满足自主开发型CFB的调控要求，由于无法提取真实反映床压变化的信号，长期以来国产的CFB机组一直都没有很好地实现床压控制。

发明内容

本发明的目的，就是提供一种适用于自主开发的大型循环流化床锅炉床压控制装置。

为实现上述目的，本发明的大型循环流化床锅炉床压控制装置，其特征是包括：

床压信号处理回路1：含智能信号滤波器101及多信号均值选择器102，各床压传感器的床压信号PDT分别经过智能信号滤波器后再经过多信号均值选择器处理，形成床压调节回路可用的平均床压信号PD；

智能信号滤波器101由加权滑动平均模块(FILTER块)和惯性滤波模块(LAG块)串接组合而成；

多信号均值选择器102含对应于床压信号数量的QUAL模块、偏差报警模块、或逻辑模块和信号切换模块，以及一个均值模块；QUAL模块输入经过复合滤波后的床压信号，偏差报警模块输入经过复合滤波后的床压信号以及选择器的上次床压平均值，当两者偏差大于某值时输出上次床压平均值，否则输出经过复合滤波后的床压信号；或逻辑模块输入QUAL质量判断模块及偏差报警模块的输出，输出控制信号至信号切换模块，信号切换模块的N端和Y端输入经过复合滤波后的床压信号及选择器的上次床压平均值，根据或逻辑模块的输出控制信号决定输出两个输入信号中的一个；均值模块输入各信号切换模块的输出，输出本次的床压均值至床压调节回路；

床压调节回路2：含函数运算模块201、手/自切换模块202、偏差报警模块203及床压PID控制器204；

偏差报警模块203输入多信号均值选择器102输出的平稳变化的床压信号以及负荷变化值经函数运算模块运算201及手/自切换模块202而得到床压给定值，输出两者的差值；

床压PID控制器204输入偏差报警模块203输出及多信号均值选择器102的输出，然后输出至冷渣器多执行机构协调回路3；

冷渣器多执行机构协调回路3分为流化床A、B两侧冷渣器多执行机构协调回路301、302，床压PID控制器输出的排渣指令信号分别送到到A、B两侧冷渣器多执行机构协调回路，各侧的多执行机构协调回路都有含PID控制器303、第一、第二、第三手/自切换模块304、305、306及加法器模块307，

在各侧冷渣器多执行机构协调回路中，床压PID控制器输出的排渣指令信号依次经PID控制器303、第一手/自切换模块304后又分别输至本侧的各冷渣器排渣控制回路的手/自切换模块304、305，之后输出改变冷渣器转速，满足床压平衡要求；

各冷渣器回路的手/自切换模块同时还输出至加法器307相加后反馈回PID控制器303，

B侧冷渣器回路的第一手/自切换模块304有反馈输出至设在B侧冷渣器回路入口的加法器308及A侧冷渣器回路入口的减法器309，通过修改B侧操作器上的偏置值，调整两侧冷渣器回路的输入，一侧加大，另一侧等量减小，可达到人工调平。

有益效果：在大型循环流化床锅炉上，首创在床压控制的各床压检测信号采用由惯性滤波、加权滑动平均组合成的智能信号滤波器进行处理，而后送到多信号均值选择器计算平均床压，再采用左右侧多执行机构协调回路，实现了首台自主开发的大型循环流化床锅炉床压控制。

附图说明

图1是本发明的大型循环流化床锅炉床压控制装置实施例组成原理图；

图2是图1实施例的床压信号处理回路的加权滑动平均滤波电图；

图3是图1实施例的床压信号处理回路的多信号均值计算电路图；

图4是图1实施例的床压调节回路放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明的大型循环流化床锅炉床压控制装置，包括：

床压信号处理回路1：含智能信号滤波器101及多信号均值选择器102，各床压传感器的床压信号PDT分别经过智能信号滤波器后再经过多信号均值选择器处理，形成床压调节回路可用的平均床压信号PD；

参见图2和图3，智能信号滤波器由加权滑动平均模块(FILTER块)和惯性滤波模块(LAG块)串接组合而成，本实施例的床压信号是先经惯性滤波(LAG块)再经加权滑动平均模块(FILTER块)，当然也可反过来。

加权滑动平均滤波对不同时刻的测量值乘以不同的权值，越接近当前时刻的测量值的权重越大，以提高系统对当前测量数据的灵敏度，其算法可递归地表述为：

$>\overline{{\mathrm{PV}}_N}=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\alpha }_i\times {\mathrm{PV}}_i$>

式中：

PV_N——当前时刻滤波值；

PV_i——第i时刻测量值；

α_i——平滑指数，α_i∈(0，1)，且$>\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\alpha }_i=1;$>

N——窗口大小。

虽然经过加权滑动平均滤波后，消除床压测量信号中高频噪声，床压信号波动减小，但是仍然有些高频波动，数据不够平稳。为此还要经过一阶惯性滤波(LAG块)，一阶惯性滤波是一种低通滤波的方法，能很好地消除高频或低频干扰信号，消除测量到的床压大幅度频繁的波动，滤波处理后的多个床压信号再送到多信号均值选择器。

参见图3，多信号均值选择器102含对应于床压信号数量的QUAL模块、偏差报警模块、或逻辑模块和信号切换模块，以及一个均值模块；QUAL模块输入经过复合滤波后的床压信号，偏差报警模块输入经过复合滤波后的床压信号以及选择器的上次床压平均值，当两者偏差大于某值时输出上次床压平均值，否则输出经过复合滤波后的床压信号；或逻辑模块输入QUAL质量判断模块及偏差报警模块的输出，输出控制信号至信号切换模块，信号切换模块的N端和Y端输入经过复合滤波后的床压信号及选择器的上次床压平均值，根据或逻辑模块的输出控制信号决定输出两个输入信号中的一个；均值模块输入各信号切换模块的输出，输出本次的床压均值至床压调节回路。

自主开发的大型循环流化床锅炉，采用大宽深比的单炉膛结构，而布置在布风板上的床压测点，由于炉内密相区处于鼓泡沸腾状态，床层的压力脉动剧烈，必须从大幅度频繁的波动中提取出能真实反映床压变化的信号，为了消除测量中的不确定性及设备运行异常的影响，获得准确、可靠的测量结果，采用多个床压传感器信号的冗余和互补的处理方法，并通过智能信号滤波，获得准确、可靠的床压测量结果。

本回路对各床压信号先进行质量判断(图中的QUAL块)，若质量判断模块发现某床压超出上下限或断线等情况则判为坏质量，之后通过切换块用选择器输出的平均床压值代替该床压，以此作为该点的好信号参加平均值的计算；而后对判断出来的好质量信号进行平均值计算，再将好质量信号的数值与选择器的平均信号值进行比较，当该点数值与选择器的平均信号偏差大时剔除该点信号，用选择器的上次计算出平均值来代替该点信号参加平均信号的计算；这样最终形成该多信号均值选择器计算出的平均信号，作为床压调节回路的调控信号。

床压调节回路2：参见图1，含函数运算模块201、手/自切换模块202、偏差报警模块203及床压PID控制器204；

偏差报警模块203输入多信号均值选择器102输出的平稳变化的床压信号以及负荷变化值经函数运算模块运算201及手/自切换模块202而得到床压给定值，输出两者的差值；

床压PID控制器204输入偏差报警模块203输出及多信号均值选择器102的输出，然后输出至冷渣器多执行机构协调回路3。

冷渣器多执行机构协调回路3分为流化床A、B两侧冷渣器多执行机构协调回路301、302，床压PID控制器输出的排渣指令信号分别送到到A、B两侧冷渣器多执行机构协调回路，各侧的多执行机构协调回路都有含PID控制器303、第一、第二、第三手/自切换模块304、305、306及加法器模块307，

在各侧冷渣器多执行机构协调回路中，床压PID控制器输出的排渣指令信号依次经PID控制器303、第一手/自切换模块304后又分别输至本侧的各冷渣器排渣控制回路的手/自切换模块304、305，之后输出改变冷渣器转速，满足床压平衡要求；

各冷渣器回路的手/自切换模块同时还输出至加法器307相加后反馈回PID控制器303，

B侧冷渣器回路的第一手/自切换模块304有反馈输出至设在B侧冷渣器回路入口的加法器308及A侧冷渣器回路入口的减法器309，通过修改B侧操作器上的偏置值，调整两侧冷渣器回路的输入，一侧加大，另一侧等量减小，可达到人工调平。

排渣指令信号与两侧排渣调平信号叠加后，分别送到两侧排渣控制回路，与该侧冷渣器反馈形成排渣偏差，该偏差送到该侧PID控制器，控制器的输出指令作用于该侧各冷渣器，改变冷渣器转速，满足排渣的要求。一旦一侧某台冷渣器出力减小，该侧PID控制器输出发生改变，立即增加同侧其它冷渣器的出力；反之，立即减少同侧其它冷渣器的出力，保持该侧排渣量不变，平衡控制大型循环流化床A/B两侧的床压。