兩爐一機中間再熱機組再熱器汽溫及流量控制系統及方法

2023-05-16 14:50:06

專利名稱：兩爐一機中間再熱機組再熱器汽溫及流量控制系統及方法
兩爐一機中間再熱機組再熱器汽溫及流量控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種兩爐一機中間再熱流化床機組再熱器汽溫及再熱汽流量分配的控制 系統及控制方法，屬於熱工控制領域。
二、背景技術近年來，中國電力設備企業在保持明顯製造成本優勢的同時，技術上也具有與國際知 名電力設備製造商抗衡的實力，電力設備企業的出口業務逐漸加速。目前兩爐一機中間再 熱機組是火力發電中較新型機組，機組設計新穎，控制複雜，國內外對此類機組再熱汽分配 控制研究較少，其它同類型機組在熱力系統的設計上也只是每臺鍋爐單個閥門的一級再熱 汽系統，再熱汽汽溫只能由噴水減溫來控制。
三、發明內容1、發明目的本發明提供一種兩爐一機中間再熱機組再熱器的汽溫及流量控制系統及 方法，其目的在於解決系統如何控制兩個閥門既能滿足再熱汽流量的分配，又可以調節再 熱器的出口汽溫，及兩爐一機所出現的耦合嚴重，中間再熱流化床機組再熱器汽溫控制及 再熱汽流量合理分配問題。
2、技術方案一種兩爐一機中間再熱機組再熱器的汽溫及流量控制系統，包括有 再熱汽冷段和再熱汽熱段，其特徵在於與再熱汽冷段出來的管路分別連接1 #鍋爐再熱 冷段並汽門和2 #鍋爐再熱冷段並汽門；1 #鍋爐再熱冷段並汽門通過1 #鍋爐再熱器旁 路電動調節門與1#鍋爐二級再熱器連接，1#鍋爐二級再熱器與1#鍋爐再熱熱段並汽門連 接；2 #鍋爐再熱冷段並汽門通過2 #鍋爐再熱器旁路電動調節門與姊鍋爐二級再熱器連 接，姊鍋爐二級再熱器與姊鍋爐再熱熱段並汽門連接；在1 #鍋爐再熱器旁路電動調節門 的兩端並聯一條支路，該支路由一個1#鍋爐再熱器主路電動調節門和1#鍋爐一級再熱器 組成；在2 #鍋爐再熱器旁路電動調節門的兩端並聯一條支路，該支路由一個姊鍋爐再熱 器主路電動調節門和#鍋爐一級再熱器組成；1#鍋爐再熱熱段並汽門和#鍋爐再熱熱段 並汽門與再熱汽熱段連接；1#鍋爐再熱器主路電動調節門、1 #鍋爐再熱器旁路電動調節 門、姊鍋爐再熱器主路電動調節門和2 #鍋爐再熱器旁路電動調節門分別受PID調節器連 接控制。
一種如上所述兩爐一機中間再熱機組再熱器汽溫及流量控制系統的控制方法，其 特徵在於1 #鍋爐再熱器旁路電動調節門和2 #鍋爐再熱器旁路電動調節門分別控制1 #鍋爐和2 #鍋爐的再熱汽溫度，1#鍋爐再熱器主路電動調節門和姊鍋爐再熱器主路電 動調節門分別控制1 #鍋爐和2 #鍋爐的再熱汽流量分配；流量控制設定值與過程值的計 算，用PID調節器採用同方向控制兩再熱汽旁路和主路電動門實現兩臺鍋爐再熱汽流量分 配，用串級PID調節器反方向控制再熱汽旁路和主路電動門實現機組再熱汽溫度控制。
3、優點及效果通過本發明的實施，可以根據本鍋爐負荷和負荷變化速率來分配 再熱汽流量，保證了流量不變的情況下來控制本鍋爐的再熱汽溫度，實現了解耦，在機組負 荷不同且變動較大時可以快速平穩的控制，完全實現了兩爐一機再熱汽流量分配與溫度的 全自動控制，滿足機組設計要求。實現解耦，魯棒性好。
四

圖1為本發明主要結構示意圖；圖2為本發明的控制原理圖；圖3為本發明兩爐一機再熱汽模糊PID控制原理圖。
圖中標註1 一 1#鍋爐再熱冷段並汽門 』 2 - 1#鍋爐再熱熱段並汽門；3 - 2# 鍋爐再熱冷段並汽門；4 一姊鍋爐再熱熱段並汽門；5 — 1#鍋爐再熱器主路電動調節門； 6 - 1#鍋爐再熱器旁路電動調節門；7 - 2#鍋爐再熱器主路電動調節門；8-2#鍋爐再 熱器旁路電動調節門；9 - 1#鍋爐一級再熱器；10 - 1#鍋爐二級再熱器；11 - 2#鍋爐一 級再熱器；12 - 2#鍋爐二級再熱器；13 —再熱汽冷段；14 一再熱汽熱段。
具體實施例方式本發明兩爐一機中間再熱母管制發電機組熱力系統設計為兩爐一機中間再熱母管制 機組，如圖1所示，與再熱汽冷段出來的管路分別連接1 #鍋爐再熱冷段並汽門和2 #鍋爐 再熱冷段並汽門；1 #鍋爐再熱冷段並汽門通過1 #鍋爐再熱器旁路電動調節門與1#鍋爐 二級再熱器連接，1#鍋爐二級再熱器與1#鍋爐再熱熱段並汽門連接；2 #鍋爐再熱冷段並 汽門通過2 #鍋爐再熱器旁路電動調節門與2#鍋爐二級再熱器連接，2#鍋爐二級再熱器與 姊鍋爐再熱熱段並汽門連接；在1 #鍋爐再熱器旁路電動調節門的兩端並聯一條支路，該 支路由一個1#鍋爐再熱器主路電動調節門和1#鍋爐一級再熱器組成；在2 #鍋爐再熱器 旁路電動調節門的兩端並聯一條支路，該支路由一個姊鍋爐再熱器主路電動調節門和2# 鍋爐一級再熱器組成；1#鍋爐再熱熱段並汽門和#鍋爐再熱熱段並汽門與再熱汽熱段連 接；1#鍋爐再熱器主路電動調節門、1 #鍋爐再熱器旁路電動調節門、姊鍋爐再熱器主路電 動調節門和2 #鍋爐再熱器旁路電動調節門分別受PID調節器連接控制。
汽水系統均為母管制設計，包括給水系統、主蒸汽系統，冷段再熱蒸汽系統、熱段 再熱蒸汽系統。
圖1，汽輪機抽汽到冷段再熱汽系統分別經兩個並汽電動門(圖中1和3)後回到鍋 爐各自的再熱汽系統，鍋爐為二級再熱汽系統，對單臺鍋爐來講，設有一個主路電動調節門 (圖中5、7)和一個旁路電動調節門(圖中6、8)，如何控制5、6、7、8四個電動調節門，即可實 現本鍋爐的再熱汽與本鍋爐的的負荷相匹配，又可調節進入本鍋爐一二級再熱汽系統的流 量與本鍋爐符合相匹配，然後再熱汽經各自兩個再熱器熱段並汽門後匯合進入汽輪機中壓 缸做功。
對單臺鍋爐來說，如何控制兩個閥門既能滿足再熱汽流量的分配，又可以調節再 熱器的出口汽溫，是鍋爐控制關鍵和難點。所以必須四個閥門綜合考慮，研究新的控制方法 以滿足機組自動控制的要求。
兩爐一機中間再熱母管制機組的再熱汽分配控制要求實現機組全自動控制。流量 控制設定值與過程值的計算，用模糊PID同方向控制兩再熱汽旁路和主路電動門實現兩臺 鍋爐再熱汽流量分配，用串級PID反方向控制再熱汽旁路和主路電動門實現實現機組再熱 汽溫度控制，是全新的控制理念及方法。
如圖2，分配再熱汽流量，採用同時控制主路閥和旁路閥，即主路和旁路兩個閥門 同時同方向動作來控制再熱汽流量分配，例如，1#鍋爐再熱汽流量多，相對應的姊鍋爐再 熱汽流量就相對較少，此時，1#鍋爐的主路和旁路兩個閥門同時關小，同時，姊鍋爐也會將本鍋爐的主路和旁路閥開大，最後再熱汽流量達到新的動態平衡。
圖3為本發明兩爐一機再熱汽模糊PID控制原理圖。下面通過公式進一步解釋再 熱汽模糊PID控制原理再熱汽流量分配PID設定值的形成(1#鍋爐)SP=D1Z(D^D2)PV=D2Z(D^D2)上式中SP 1#鍋爐再熱汽比例分配設定值 PV 1#鍋爐再熱汽比例分配過程值 01:1#鍋爐主蒸汽流量 D2 鍋爐主蒸汽流量若按上面算法分配再熱汽流量，PID調節器可以快速響應抽汽或者機組負荷的大擾動 影響，完成新的動態平衡。其它中間再熱機組有用設計主蒸汽所對應的再熱蒸汽來分配再 熱汽流量，但是考慮到汽輪機抽汽，及機組負荷瞬間的變化，主蒸汽與再熱蒸汽會偏離設計 值很多，無法滿足機組再熱汽分配的要求。
影響再熱蒸汽流量分配主要參數就是主蒸汽流量與主蒸汽流量的變化率，所以設 計了如圖3的模糊自整定PID調節器，如圖3 =D為主蒸汽流量分兩個算法，一個直接進入模 糊推理算法中，另一個經微分作用，進入模糊推理算法中，經模糊推理後改變PID參數，實 現自整定PID控制。
兩爐間再熱汽流量分配會互相影響，即一臺鍋爐再熱汽流量多了，相應的另外一 臺鍋爐流量就會少，採用傳統PID調節，兩爐間的兩個PID會耦合，所以我們引入主蒸汽流 量的模糊推理算法，若本臺鍋爐負荷大，其再熱汽流量分配PID相比另外一臺鍋爐就會動 作快速，動作幅度也會大，快速完成機組動態平衡。若一臺鍋爐發生故障(如RB、RUNDOWN) 等，故障鍋爐主蒸汽流量會快速變化，引入主蒸汽微分模糊作用後，可快速判斷機組的狀 態，流量分配PID會快速響應，快速達到新的動態平衡。
再熱器汽溫控制對單臺鍋爐來說，採用兩臺閥門同時反方向動作來保證流量不變的情況下來分配進入 一、二級再熱汽的流量來控制再熱器出口汽溫，1#鍋爐再熱汽出口汽溫高，則開大旁路閥 門一定開度，同時相應的關小主路閥門相同刻度，這樣既可保證經流1#鍋爐的再熱汽流量 不變，減少對另外一臺鍋爐的影響，並可改變進入一、二級再熱汽的流量來調節再熱汽出口 汽溫。
再熱汽溫的控制是串級PID調節器控制，主調節器控制二級再熱器出口溫度，即 再熱器出口溫度，副調節器控制一級再熱器出口溫度。
權利要求
1.一種兩爐一機中間再熱機組再熱器的汽溫及流量控制系統，包括有再熱汽冷段 (13)和再熱汽熱段(14)，其特徵在於與再熱汽冷段(13)出來的管路分別連接1 #鍋爐再 熱冷段並汽門(1)和2 #鍋爐再熱冷段並汽門(3 ) ； 1 #鍋爐再熱冷段並汽門(1)通過1 #鍋 爐再熱器旁路電動調節門(6)與1#鍋爐二級再熱器(10)連接，1#鍋爐二級再熱器(10)與 1#鍋爐再熱熱段並汽門(2)連接；2 #鍋爐再熱冷段並汽門(3)通過2 #鍋爐再熱器旁路 電動調節門(8)與2#鍋爐二級再熱器(12)連接，姊鍋爐二級再熱器(12)與2#鍋爐再熱 熱段並汽門(4)連接；在1 #鍋爐再熱器旁路電動調節門(6)的兩端並聯一條支路，該支路 由一個1#鍋爐再熱器主路電動調節門(5)和1#鍋爐一級再熱器(9)組成；在2 #鍋爐再 熱器旁路電動調節門(8)的兩端並聯一條支路，該支路由一個2#鍋爐再熱器主路電動調節 門(7 )和2#鍋爐一級再熱器(11)組成；1#鍋爐再熱熱段並汽門(2 )和2#鍋爐再熱熱段並 汽門(4)與再熱汽熱段(14)連接；1#鍋爐再熱器主路電動調節門(5)、1 #鍋爐再熱器旁路 電動調節門(6)、姊鍋爐再熱器主路電動調節門(7)和2 #鍋爐再熱器旁路電動調節門(8) 分別受PID調節器連接控制。
2.一種如權利要求1所述兩爐一機中間再熱機組再熱器汽溫及流量控制系統的控制 方法，其特徵在於1 #鍋爐再熱器旁路電動調節門(6)和2 #鍋爐再熱器旁路電動調節門 (8)分別控制1 #鍋爐和2 #鍋爐的再熱汽溫度，1#鍋爐再熱器主路電動調節門(5)和2# 鍋爐再熱器主路電動調節門(7)分別控制1 #鍋爐和2 #鍋爐的再熱汽流量分配；流量控 制設定值與過程值的計算，用PID調節器採用同方向控制兩再熱汽旁路和主路電動門實現 兩臺鍋爐再熱汽流量分配，用串級PID調節器反方向控制再熱汽旁路和主路電動門實現機 組再熱汽溫度控制。
全文摘要
本發明涉及一種兩爐一機中間再熱流化床機組再熱器汽溫及再熱汽流量分配的控制系統及控制方法，屬於熱工控制領域。其特徵在於它主要是兩臺鍋爐四個可調節電動門和二級再熱汽構成的熱力系統，其最主要的控制核心為PID調節器，其特徵是在精確計算流量控制的設定值和過程值的基礎上，利用模糊PID實現兩臺鍋爐再熱汽流量自動分配，在流量分配的基礎上利用串級PID實現機組再熱汽溫度自動控制，其目的在於很好地解決了兩爐一機中間再熱流化床機組的再熱汽流量分配與再熱汽溫度的全自動控制問題。
文檔編號F22B35/00GK102042582SQ201010563740
公開日2011年5月4日 申請日期2010年11月29日 優先權日2010年11月29日
發明者奇雲峰, 孫壽多, 張戟, 李紹志, 歐陽強, 焦健, 蘇海洪, 藍澄宇, 趙志強, 高峰 申請人:東北電力科學研究院有限公司, 遼寧東科電力有限公司