一种煤质变化下超临界机组AGC优化控制方法

摘要

本发明公开了一种煤质变化下超临界机组AGC优化控制方法，它包括：(1)根据煤质校正系数BTU对主汽压力偏差的微分前馈进行修正，(2)根据煤质校正系数BTU对机组负荷指令的比例前馈进行修正，(3)根据煤质校正系数BTU对锅炉主控的比例系数K进行修正，将(1)修正后的主汽压力偏差的微分前馈和(2)中修正后的机组负荷指令的比例前馈相叠加作为新的机组锅炉主控前馈以及将(3)中修正后的机组锅炉主控的比例系数K作为后续PID环节中的输入量，实现对机组锅炉主控的输出控制。本发明的有益效果：本发明通过对机组锅炉主控制器的逻辑结构进行优化，针对不同煤质采用分段变参数措施，有效确保了机组主汽压力的稳定，提高了超临界机组AGC的控制品质和考核指标。

说明书

技术领域

本发明涉及一种超临界机组AGC优化控制方法，尤其是一种煤质变化下超临界机组AGC 优化控制方法。

背景技术

随着材料技术的发展和节能要求的不断提高，超临界及超超临界机组在国内电源建设中 得到了越来越广泛的应用。电网容量越来越大，对电能的品质也要求越来越高，为了电网的 安全稳定运行，各大型火电机组都要求投入AGC功能，要求AGC控制机组的负荷范围大(一 般要求50％--100％额定负荷)，并且要求机组具备快速、准确、稳定的响应负荷变化需求。

1、电网调度AGC考核标准及常规控制方案

(1)AGC考核标准

AGC考核主要从调节速率、调节精度、响应时间三方面进行考核。如图1典型AGC机组 设点控制过程所示，这是网内某台机组一次典型的AGC机组设点控制过程。图中，P_min，i是该机 组可调的下限出力，P_max，i是其可调的上限出力，P_Ni是其额定出力，P_di是其启停磨临界点功 率。整个过程可以这样描述：T0时刻以前，T1时刻以前，该机组稳定运行在出力值P1附近， T0时刻，AGC控制程序对该机组下发功率为P2的设点命令，机组开始涨出力，到T1时刻可 靠跨出P1的调节死区，然后到T2时刻进入启磨区间，一直到T3时刻，启磨过程结束，机组 继续涨出力，至T4时刻第一次进入调节死区范围，然后在P2附近小幅振荡，并稳定运行于 P2附近，直至T5时刻，AGC控制程序对该机组发出新的设点命令，功率值为P3，机组随后开 始降出力的过程，T6时刻可靠跨出调节死区，至T7时刻进入P3的调节死区，并稳定运行于 其附近。

(2)超临界机组常规控制方案

1)AGC方式下机组负荷指令的产生

图2中，T为切换器，进行支路切换；A为模拟量发生器，可设定模拟量数值；≮、≯为 不小于和不大于判断器，分别接收来自模拟量发生器A的负荷下限和负荷上限的限定，不超 过设定值则输出与输入相同；V≯为速率限制器，接收负荷变化率的限定，可控制输入量的变 化速率。机组若要投入AGC，前提是机组工作在协调(CCS)方式下，此时的负荷指令LDSP 是经过速率限制以及负荷下限、上限限制后的值，所述速率以及负荷上下限由电厂操作人员 设定。当在CCS方式下投入AGC后，LDSP前的切换器切至AGC支路，LDSP的值即为中调指令； 否则为电厂操作员设定的指令。

2)超临界机组常规控制方式

超临界机组在投入AGC时，一般而言协调控制方式为汽轮机侧进行负荷控制，为单回路 系统，比较简单；锅炉侧控制压力，涉及因素较多，为保证压力、温度等参数合适，通过引 入压力前馈，提前使锅炉主控输出发生变化，从而加快控制速度。常规锅炉主控逻辑如图3 所示。

其中，前馈主要包含两部分：PID环节PV输入量为主汽压力测量值，SP输入量为主汽 压力设定值，FF输入量为锅炉主控前馈输入端，其中函数F(x)输入量为机组负荷指令，所述 函数F(x)作为比例环节，本身具有线性或非线性；根据机组负荷指令经过函数F(x)产生一固 定的锅炉主控指令，若煤为设计煤种，可根据锅炉厂家提供的函数直接设定F(x)；根据主汽 压力设定值与测量值之间的偏差产生一微分前馈，原理为偏差值减去所述偏差值经一惯性滞 后环节后的值，相当于微分作用。PID最终的输出量为锅炉主控输出。

这种控制方案在机组工况稳定，煤质稳定时，压力、温度等控制效果较好，AGC考核能 够达到中调要求，但在煤质发生变化，尤其变化较大时，压力等主要参数波动较大，影响负 荷的响应速度和控制精度，从而导致AGC考核品质不达标。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种煤质变化下超临界机组AGC优化控制方法， 它通过对机组当前的煤质情况进行判断，进而对机组锅炉主控的主要参数进行优化调整，从 而保证主蒸汽压力的快速性、稳定性，保证超临界机组在AGC方式下负荷变化时的调节速率、 调节精度和响应时间。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种煤质变化下超临界机组AGC优化控制方法，它包括并网机组在CCS运行方式下，投 入AGC中调指令经负荷变化速率环节限定以及机组实际负荷上下限限制，获得的机组负荷指 令，同时，利用采集得到的主汽压力及其设定值共同实现机组锅炉主控控制，本发明引入煤 质校正系数BTU进行控制优化，具体包括：

(1)根据煤质校正系数BTU通过F₁(x)对主汽压力偏差的微分前馈进行修正，修正系数 为K₁，K₁值由F₁(x)生成，所述F₁(x)为比例环节，本身具有线性或非线性，K₁取值变化趋势 与BTU变化趋势相反，煤质变差时加大前馈量；

(2)根据煤质校正系数BTU通过F₂(x)对机组负荷指令的比例前馈进行修正，修正系数 为K₂，K₂值由F₂(x)生成，所述F₂(x)为比例环节，本身具有线性或非线性，K₂取值变化趋势 与BTU变化趋势相反；

(3)根据煤质校正系数BTU通过F₃(x)对机组锅炉主控的比例系数K进行修正，K值由 F₃(x)生成，所述F₃(x)为比例环节，本身具有线性或非线性，K取值变化趋势与BTU变化趋势 相反，煤质变差时增大比例作用，通过改变更多的煤量来实现压力的稳定；

将(1)修正后的主汽压力偏差的微分前馈和(2)中修正后的机组负荷指令的比例前馈相叠 加作为新的机组锅炉主控前馈以及将(3)中修正后的机组锅炉主控的比例系数K一同作为后 续PID环节中的输入量，实现对机组锅炉主控控制。

所述主汽压力偏差的微分前馈，是指利用锅炉主汽压力设定值与测量值之间的偏差值与 该偏差值通过惯性滞后环节LAG后的输出值做进一步比较获得最终输出控制量构成的微分前 馈。

所述机组负荷指令的比例前馈，是指利用机组负荷指令经过函数F(x)产生一固定的锅炉 主控指令。

以某超临界机组负荷指令比例前馈为例，由煤质校正系数经F₂(x)生成的参数K₂值优化 如表1所示。当煤种为设计煤种，此时则煤质校正系数为1，增益也为1；当煤质变差，则煤 质校正系数小于1，加大增益大小，从而增加对应的煤量，确保主汽压力的快速响应，从而 确保负荷的调节特性。

煤质校正系数与增益K2对应表1

表1

采用改进后的前馈控制方法，锅炉主控输出送到给水主控和燃料主控去，进行协调控制， 确保了压力的有效跟随，进而保证AGC方式时负荷的快速、准确响应，以及温度等参数的稳 定。

本发明的有益效果是：本发明通过对锅炉主控制器的逻辑结构进行优化，针对不同煤质 采用分段变参数措施，有效确保了机组主汽压力的稳定，确保AGC指令大幅变动时，锅炉主 控能够快速、准确的输出指令到燃料主控和给水主控，从而保证主汽压力的控制效果，进而 确保负荷的调节速率、调节精度、响应时间，提高了超临界机组AGC的控制品质和考核指标。

附图说明

图1为本发明典型AGC机组设点控制过程；

图2为AGC方式下机组负荷产生逻辑图；

图3超临界机组锅炉主控逻辑图；

图4超临界机组锅炉主控优化后控制逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

结合图4，在并网机组在CCS运行方式下，投入AGC中调指令经负荷变化速率环节限定 以及机组实际负荷上下限限制，获得的机组负荷指令，同时，利用采集得到的主汽压力及其 设定值共同实现机组锅炉主控控制，本发明引入煤质校正系数BTU进行控制优化，

实施例1，现将某670MW超临界机组实际应用数值附上：用表2、表3、表4分别表示由 F₁(x)生成的K₁；由F₂(x)生成的K₂；由F₃(x)生成的锅炉主控PID的K。

由F₁(x)生成的K₁(表2)

表2

由F₂(x)生成的K₂(表3)

表3

由F₃(x)生成的锅炉主控PID的K(表4)

表4

在表中所示的数值中看出，随煤质校正系数BTU围绕1上下波动；当煤质校正系数BTU 为1.3和1.2和1.1时，K₁取值变化趋势与BTU变化趋势相反，K₁取值由2到2.1；当煤质校 正系数BTU为1.2时，此时对应的K₁、K₂、K值分别为2、0.95、2.85。

(1)根据煤质校正系数BTU通过F₁(x)对主汽压力偏差的微分前馈进行修正，修正系数 为K₁，所述F₁(x)为比例环节，本身具有线性或非线性，K₁取值变化趋势与BTU变化趋势相反， 煤质变差时加大前馈量；

(2)根据煤质校正系数BTU通过F₂(x)对机组负荷指令的比例前馈进行修正，修正系数 为K₂，所述F₂(x)为比例环节，本身具有线性或非线性，K₂取值变化趋势与BTU变化趋势相反；

根据煤质校正系数BTU通过F₃(x)对机组锅炉主控的比例系数K进行修正，K值由F₃(x) 生成，所述F₃(x)为比例环节，本身具有线性或非线性，K取值变化趋势与BTU变化趋势相反， 煤质变差时增大比例作用，通过改变更多的煤量来实现压力的稳定；

将(1)修正后的主汽压力偏差的微分前馈和(2)中修正后的机组负荷指令的比例前馈相叠 加作为新的机组锅炉主控前馈以及将(3)中修正后的机组锅炉主控的比例系数K一同作为后 续PID环节中的输入量，实现对机组锅炉主控控制。

主汽压力偏差的微分前馈，是指利用锅炉主汽压力设定值与测量值之间的偏差值与该偏 差值通过惯性滞后环节LAG后的输出值做进一步比较获得最终输出控制量构成的微分前馈。

机组负荷指令的比例前馈，是指利用机组负荷指令经过函数F(x)产生一固定的锅炉主控 指令。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限 制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付 出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。