一種燃油（氣）機組協調方式下油槍自動控制方法與流程
2023-09-10 05:24:55 1
本發明燃油（氣）機組協調方式下油槍自動控制方法，涉及協調控制領域，應用於燃油燃氣機組的燃料增減控制。
背景技術：
目前協調控制系統主要是鍋爐側燃料量增減的控制PID控制滿足鍋爐熱釋放與機組能量需求的匹配，汽機側則是通過PID控制實際負荷與目標負荷的匹配來實現協調控制，而燃燒器的油槍或者天然氣氣槍投入的數量還是由操作人員自行判斷增減或者減少，這樣不能稱為全自動控制，而是屬於一種半自動控制。
技術實現要素：
本發明為了減少操作人員的操作頻率，降低由於操作人員的水平差異而對系統產生不同的影響而設計的不同升、降負荷的速率下根據實際負荷與目標負荷的偏差通過負荷偏差自動判斷投入或者退出燃料，汽機自動調節負荷，鍋爐自動控制油流量，減少運行人員的操作頻率。在增負荷的過程中需要增加油槍（氣槍），投入角油槍（氣槍）指令發出後在油槍（氣槍）組在啟動時間計時結束後系統沒有檢測到火檢信號視為啟動失敗則會直接向設定的下一個角發出投入指令；而在降負荷過程中只需要將油閥（氣閥）關閉不會出現失敗情況，固不考慮失敗跳轉情況，直接按照設定的順序退出油槍（氣槍）。
技術實現的背景：此項邏輯的設計是以610MW燃油(氣)發電機組為背景，鍋爐島燃料系統包括5個子系統：重油系統、原油系統、天然氣系統、暖爐輕油系統、輕油點火系統。鍋爐單獨燃燒重油、原油及天然氣，並能夠進行油(重油或原油)-氣混燒。油氣燃燒設備布置在爐膛水冷壁四個切角上，與水冷壁的水冷套法蘭相連接，組合出廠。燃燒器成四角切圓燃燒，燃料風（帶油槍、氣噴嘴）和熱風噴嘴採用間隔布置，主油槍有8層，共32根油槍，霧化方式為蒸汽霧化，負責燃燒重油、原油、和暖爐輕油。每隻油槍上、下各設有天然氣噴嘴，天然氣噴嘴共有64隻。最下層（A層）和第三層（C層）油槍可切換為暖爐油。每個主油槍的側面設計一套點火輕油系統，共8層32個，作為每個燃燒角燃料的點火器使用。
邏輯設計如下：
燃料自動投退名詞解釋
燃料需要增（①與②與③）：① 協調模式下，② 燃料自動投退按鈕投入，③ 負荷指令與實際負荷的差大15；
燃料需要減（①與②與③）：① 協調模式下，② 燃料自動投退按鈕投入，③ 實際負荷與負荷指令的差大15；
燃料自動投退按鈕允許投入條件：①協調模式下，②原油調閥投入自動且調閥後壓力1.15MPa<P<1.49MPa，③重油調閥投入自動且調閥後壓力1.15MPa<P<1.49MPa，④天然氣主調閥投入自動且天然氣調閥後壓力 80kPa<P1.35MPa，② 原油調閥投入自動，③ 原油壓力測點質量為好；
重油油壓滿足投入條件（①與②與③）：①重油壓力 P>1.48MPa，② 重油調閥投入自動，③ 重油壓力測點質量為好；
天然氣壓力滿足投入條件（①與②與③）：①天然氣壓力 P>130kPa，② 天然氣主調閥投入自動，③ 天然氣壓力測點質量為好；
原油油壓滿足退出條件（①與②與③）：①原油壓力 P<1.25MPa，② 原油調閥投入自動，③ 原油壓力測點質量為好；
重油油壓滿足投入條件（①與②與③）：①重油壓力 P<1.25MPa，② 重油調閥投入自動，③ 重油壓力測點質量為好；
天然氣壓力滿足投入條件（①與②與③）：①天然氣壓力 P<80kPa，② 天然氣主調閥投入自動，③ 天然氣壓力測點質量為好。
燃料投入、退出時間間隔設定表
負荷升速率 時間設定 負荷降速率 時間設定
（MW/min） （s） （MW/min） （s）
R<3 400 R<3 340
3<R<6 300 3<R<6 300
6<R<12 205 6<R<12 200
12<R<18 100 12<R18 75 R>18 65
燃料投入邏輯：
設計原則是最上面四層參與燃料自動投退，按照E層—F層—G層—H層，1角—3角—2角—4角的順序投入，每一角設計有上一個角進失敗自動進入邏輯，具體邏輯設計如下：
E層燃料投入邏輯（以原油為例）
E1角自動投入（①與②與③與④）：①E1原油角閥關，②E層選擇原油燃料，③燃料需要增，④原油油壓滿足投入條件；
E3角延時投入（①與②與③與④與⑤）：①E3原油角閥關，②E層選擇原油燃料，③燃料需要增，④E1角運行延時(詳見燃料投入、退出時間間隔設定表)，⑤原油油壓滿足投入條件；
E1角點火失敗，E3角自動投入（①與② 延時120s與③）：①E1角原油投入指令來，②E1角原油程控啟動成功 取非，③原油油壓滿足投入條件；
E2角延時投入（①與②與③與④與⑤）：①E2原油角閥關，②E層選擇原油燃料，③燃料需要增，④E3角運行延時(詳見燃料投入、退出時間間隔設定表)，⑤原油油壓滿足投入條件；
E3角點火失敗，E2角自動投入（①與② 延時120s與③）：①E3角原油投入指令來，②E3角原油程控啟動成功 取非，③原油油壓滿足投入條件；
E4角延時投入（①與②與③與④與⑤）：①E4原油角閥關，②E層選擇原油燃料，③燃料需要增，④E2角運行延時(詳見燃料投入、退出時間間隔設定表)，⑤原油油壓滿足投入條件；
E2角點火失敗，E4角自動投入（①與② 延時120s與③）：①E2角原油投入指令來，②E2角原油程控啟動成功 取非，③原油油壓滿足投入條件。
F層燃料投入邏輯（以原油為例）
F1角延時投入（①與②與③與④與⑤）：①F1原油角閥關，② F層選擇原油燃料，③ 燃料需要增，④E4角運行延時(詳見燃料投入、退出時間間隔設定表)，⑤ 原油油壓滿足投入條件；
E4角點火失敗，F1角自動投入（①與② 延時120s與③）：①E4角原油投入指令來，②E4角原油程控啟動成功取非，③原油油壓滿足投入條件；
F3角延時投入（①與②與③與④與⑤）：①F3原油角閥關，②F層選擇原油燃料，③燃料需要增，④F1角運行延時(詳見燃料投入、退出時間間隔設定表)，⑤原油油壓滿足投入條件；
F1角點火失敗，F3角自動投入（①與②延時120s與③）：①F1角原油投入指令來，②F1角原油程控啟動成功取非，③原油油壓滿足投入條件；
F2角延時投入（①與②與③與④與⑤）：①F2原油角閥關，②F層選擇原油燃料，③燃料需要增，④F3角運行延時(詳見燃料投入、退出時間間隔設定表)，⑤原油油壓滿足投入條件；
F3角點火失敗，F2角自動進（①與② 延時120s與③）：①F3角原油投入指令來，②F3角原油程控啟動成功 取非，③原油油壓滿足投入條件；
F4角延時進入（①與②與③與④與⑤）：①F4原油角閥關，②F層選擇原油燃料，③燃料需要增，④F2角運行延時(詳見燃料投入、退出時間間隔設定表)，⑤原油油壓滿足投入條件；
F2角點火失敗，F4角自動投入（①與② 延時120s與③）：①F2角原油投入指令來，②F2角原油程控啟動成功 取非，③原油油壓滿足投入條件。
G,H層邏輯與F層邏輯相同。
燃料退邏輯
設計原則是最上面四層參與燃料自動投退，按照H層—G層—F層—E層，4角—2角—3角—1角的順序退出。具體邏輯設計如下：
H層燃料退出（①或②或③或④或⑤或⑥或⑦或⑧）取非：①H1油火檢有火檢，②H2油火檢有火檢，③H3油火檢有火檢，④H4油火檢有火檢，⑤H1氣火檢有火檢，⑥H2氣火檢有火檢，⑦H3氣火檢有火檢，⑧H4氣火檢有火檢；
G層燃料切除（①或②或③或④或⑤或⑥或⑦或⑧）取非：①G1油火檢有火檢，②G2油火檢有火檢，③G3油火檢有火檢，④G4油火檢有火檢，⑤ G1氣火檢有火檢，⑥ G2氣火檢有火檢，⑦G3氣火檢有火檢，⑧G4氣火檢有火檢；
F層燃料切除（①或②或③或④或⑤或⑥或⑦或⑧）取非：①F1油火檢有火檢，②F2油火檢有火檢，③F3油火檢有火檢，④F4油火檢有火檢，⑤ F1氣火檢有火檢，⑥F2氣火檢有火檢，⑦ F3氣火檢有火檢，⑧F4氣火檢有火檢。
H層燃料退出邏輯（以原油為例）
H層原油需要退（①與②與③）：①H層選擇原油燃料，②燃料需要減，③原油油壓滿足退出條件；
H4角退出（①與②）：①H4原油角閥開，②H層原油需要退；
H2角退出（①與②與③）：①H2原油角閥開，②H層原油需要退，③H4原油角閥關延時（詳見燃料投入、退出時間間隔設定表）；
H3角退出（①與②與③）：①H3原油角閥開，②H層原油需要退，③H2原油角閥關延時（詳見燃料投入、退出時間間隔設定表）；
H1角退出（①與②與③）：①H1原油角閥開，②H層原油需要退，③H3原油角閥關延時（詳見燃料投入、退出時間間隔設定表）；
G層原油需要退（①與②與③）：①G層選擇原油燃料，②燃料需要減，③原油油壓滿足退出條件；
G4角退出（①與②與③）：①G4原油角閥開，②G層原油需要退，③H層燃料切除延時（詳見燃料投入、退出時間間隔設定表）；
G2角退出（①與②與③）：①G2原油角閥開，②G層原油需要退，③G4原油角閥關延時（詳見燃料投入、退出時間間隔設定表）；
G3角退出（①與②與③）：①G3原油角閥開，② G層原油需要退，③ G2原油角閥關延時（詳見燃料投入、退出時間間隔設定表）；
G1角退出（①與②與③）：①G1原油角閥開，②G層原油需要退，③G3原油角閥關延時（詳見燃料投入、退出時間間隔設定表）。
F,E層邏輯與G層邏輯相同。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實例或現有技術中的技術方案，下面將對本發明實例和現有技術描述中的功能用附圖的形式進行介紹，本發明實例是實現配合協調控制的一種增減燃料的方案，不同的機組可在現有的基礎之上進行修改，使其更好的配合現有的系統進行調節。
圖1為燃油（氣）機組協調方式下燃料自動控制方法燃燒層分布圖。
圖2為燃油（氣）機組協調方式下燃料自動控制方法燃燒角分布圖。
圖3為燃油（氣）機組協調方式下燃料自動控制方法增負荷燃料動作流程圖。
圖4為燃油（氣）機組協調方式下燃料自動控制方法減負荷燃料動作流程圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本發明實例提供燃油（氣）機組協調方式下燃料自動控制方法，應用於燃油（氣）機組協調控制系統也可單獨作為一種增減負荷用燃料投入退出自動控制。鍋爐布置為從下而上分布順序為A、B、C、D、E、F、G、H共有8層，其中自動控制邏輯只涉及到E、F、G、H共4層，增負荷需要增加燃料時自下而上E、F、G、H層逐層增加燃料，減負荷需要減少燃料時自上而下H、G、F、E層逐層減少燃料，每一層有4個燃燒角，每個角有3種燃料可供選擇，某一層需要燃燒哪種燃料需要操作人員手動進行選擇，邏輯進行判斷去自行控制哪種燃料，4個燃燒角的投入順序為1→3→2→4角根據需要逐個投入，退出順序為4→2→3→1角根據需要逐個退出。
增加燃料過程：當將機組投入協調控制後，操作人員投入燃料自動投退按鈕後，設定一個高於現在負荷的目標值，邏輯進行判斷需要增加負荷，判斷E1角是否已經投入，如果沒有投入油（氣）壓條件滿足後邏輯指令自動投入E1所選擇的燃料，如果E1角已經投入則油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動投入E3所選擇的燃料，或者E1角燃料在設定的投入時間內沒有投入成功油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動投入E3所選擇的燃料；E1投入後，此時邏輯判斷仍需要增加負荷，判斷E3角是否已經投入，如果沒有投入在設定的時間到達後油（氣）壓條件滿足後邏輯指令自動投入E3所選擇的燃料，如果E3角已經投入則油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動投入E2所選擇的燃料，或者E3角燃料在設定的投入時間內沒有投入成功油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動投入E2所選擇的燃料；E3投入後，此時邏輯判斷仍需要增加負荷，判斷E2角是否已經投入，如果沒有投入在設定的時間到達後油（氣）壓條件滿足後邏輯指令自動投入E2所選擇的燃料，如果E2角已經投入則油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動投入E4所選擇的燃料，或者E2角燃料在設定的投入時間內沒有投入成功油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動投入E4所選擇的燃料；E4投入後，此時邏輯判斷仍需要增加負荷，判斷E4角是否已經投入，如果沒有投入在設定的時間到達後油（氣）壓條件滿足後邏輯指令自動投入E4所選擇的燃料，如果E4角已經投入則油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動投入F1所選擇的燃料，或者E4角燃料在設定的投入時間內沒有投入成功油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動投入F1所選擇的燃料；按照以上順序根據機組對負荷的增需求依次按照E、F、G、H層，1→3→2→4角的順序投入燃料，直到不再需要增加。
減少負荷過程：當將機組投入協調控制後，操作人員投入燃料自動投退按鈕後，設定一個低於現在負荷的目標值，邏輯進行判斷需要減少負荷，判斷H4角是否已經退出，如果沒有退出油（氣）壓條件滿足後邏輯指令自動退出H4所選擇的燃料，如果H4角已經退出則油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動退出H2所選擇的燃料；H4退出後，此時邏輯判斷仍需要減少負荷，判斷H2角是否已經退出，如果沒有退出在設定的時間到達後油（氣）壓條件滿足後邏輯指令自動退出H2所選擇的燃料，如果H2角已經退出則油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動退出H3所選擇的燃料；H2退出後，此時邏輯判斷仍需要減少負荷，判斷H3角是否已經退出，如果沒有退出在設定的時間到達後油（氣）壓條件滿足後邏輯指令自動退出H3所選擇的燃料，如果H3角已經退出則油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動退出H1所選擇的燃料；H3退出後，此時邏輯判斷仍需要減少負荷，判斷H1角是否已經退出，如果沒有退出在設定的時間到達後油（氣）壓條件滿足後邏輯指令自動退出H1所選擇的燃料；之後判斷H層是否已經全部退出，若H層已全部退出在設定的時間到達後，判斷G4是否已退出，如果沒有退出油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動退出G4所選擇的燃料，如果G4角已經退出在設定的時間到達後油（氣）壓條件滿足後邏輯發出指令自動退出G2所選擇的燃料；按照以上順序根據機組對負荷的增需求依次按照H、G、F、E層，4→2→3→1角的順序退出燃料，直到不再需要減少。