一种火电机组子系统自动启动方法与流程

1.本发明涉及火力发电技术领域，特别涉及一种火电机组子系统自动启动方法。


背景技术：

2.由于新能源发电量存在着受气象条件影响大，且按天呈现明显的周期性，甚至在夜里存在可发电量几乎为零的缺陷，火力发电依然需要发挥非常重要的作用。但火力发电在如今所扮演的角色将由主力发电向频繁、快速调峰转变。另一方面，随着电力市场与大数据相结合的不断发展，智能发电厂具有更安全、更人性化、更高效等特点，将成为未来电厂的发展方向。虽然目前的火电机组在运行过程中实现了一定程度的自动控制，但在机组启动过程中仍然需要人员进行手动操作。这不仅不利于机组的快速启动，甚至有可能使机组启动失败。
3.结合上述两方面，实现火电机组快速、安全自动启动，不仅可满足未来火力发电的角色转换，更可实现节能增效的目的，也可为智能火电机组全场自动启动技术提供基础。因此，实现火电机组快速、安全自动启动的需求是极其迫切的。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种火电机组子系统自动启动方法，针对目前在启动过程中依然需要人员手动操作的火力发电机组实现智能化自动启动，通过对机组历史多次启动过程所采集的数据进行分析，以实际启动过程大数据为基础建立机组自动启动模型，再根据启动模型启动结果对模型进行重复二次修正，可实现火电机组的快速、安全自动启动。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种火电机组子系统自动启动方法，包括以下步骤：
7.s100：将整套火电机组按照功能性划分各子系统；
8.s200：根据启动规程，明确在机组启动过程中，各子系统从开始投入到完全投入的时间节点，开始投入为某个子系统开始投入状态，完全投入为整套发电系统已达到满足机组正常发电运行的状态；
9.s300：将子系统的投入过程按照工艺需求划分断点并设定相邻断点间子系统控制方式；
10.s400：根据历史机组启动过程数据记录，分别调取k次不同启动过程中相邻断点间的各执行机构的指令
‑
时间曲线；
11.s500：根据设定的分别等间隔二次采样该相邻断点间不同启动过程中各执行机构的指令值，根据相应算法计算得到执行机构指令专家线；
12.s600：按照设定的控制方式对执行机构进行控制；
13.s700：二次修正执行机构指令专家线并再次启动；
14.s800：重复s700，直到启动过程达到目标期望；
15.s900：启动完成。
16.所述s100中，单个子系统必须包括1个或1个以上执行机构。
17.所述s300中，断点为某个子系统已经达到某一工艺要求的时刻点，其中，断点0为某子系统开式投入时刻点，断点n为某子系统已完成自动启动时刻点，且认为在相邻断点之间的子系统投入过程为连续的，相邻断点间的控制方式设定分为开环控制方式或闭环控制方式。
18.所述s500中，相邻断点间不同启动过程二次采样需要满足以下要求：
19.因不同启动过程完成时间存在差异，需将两断点间各启动过程时间标准化，标准化后时间刻度t
si
计算公式如下：
[0020][0021]
其中，t
i
为相邻断点间的实际时刻点，t
s
为完成两相邻断点间过程所需时长，m为两相邻断点间过程中总采样个数；
[0022]
相邻断点间的二次采样过程采用均匀采样，采样个数可匹配实际启动过程，理论上采样个数越多越好。
[0023]
所述步骤s500中，所述算法计算公式如下：
[0024][0025]
i＝1,2,
…
,m
[0026]
其中，c
i
为第i次算法计算后二次采样执行机构指令值，k为启动过程总次数，c
ni
为对第n次启动过程中第i个实际二次样执行机构指令值，m为两相邻断点间过程中总采样个数。
[0027]
所述s600中，设定控制方式为开环控制时，按照执行机构指令专家线对该子系统进行自动启动开环控制，并对自动启动过程中的重要运行参数进行监测，得到监测参数变化专家线，设定控制方式为闭环控制时，将执行机构投自动即可。
[0028]
所述s700中，二次修正执行机构指令专家线，根据监测参数在启动过程中的变化情况，对执行机构指令专家线进行二次修正；通常情况下，一方面，当执行机构运行工况不合理，例如当管道流量在某一流量是，阀门存在振动现象，需要对专家指令线进行修正，合理避开这一流量区间工况，另一方面，运行人员手动启动会存在超调，使得阀门动作来回往复，进而使监测参数出现波动往复现象，造成启动时间增加，因此需要进行二次修正执行机构指令专家线。
[0029]
所述s800中，对执行机构指令专家线进行多次修正，直到子系统启动全过程满足机组安全、节能的要求，同时，同比手动启动能有效缩短启动时间即可。
[0030]
本发明的有益效果：
[0031]
本发明通过对现有手动启动火力发电机组子系统历史运行数据进行采集，基于相关分析算法，对系统控制方式优化为开环
‑
闭环相结合，减少闭环控制时的超调过程，缩短启动时间，对开环控制阶段，拟合相应执行机构指令专家线，可实现火力发电机组子系统安全、稳定、快速的全自动启动。
附图说明
[0032]
图1是本发明实施例提供的一种火电机组子系统自动启动方法流程图。
[0033]
图2是本发明实施例提供的投入轴封系统专家线。
[0034]
图3是本发明实施例提供的自动投入轴封动态过程图。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0036]
一个实施例中，如图1所示，一种火电机组子系统自动启动方法，包括以下步骤：
[0037]
s100：将整套火电机组划分各子系统，所述子系统划分一般按照功能性划分，其中，单个子系统必须包括1个或1个以上执行机构，具体功能划分包括除氧器加热系统自动启动、轴封系统自动启动、锅炉上水系统自动启动、锅炉点火升温升压自动启动、机组带负荷自动启动；
[0038]
该步骤中的一个具体实施例中，该子系统为轴封系统，主要功能为在机组整套启动过程控制轴封系统的自动投入，该子系统中的执行机构为轴封供汽压力控制阀。
[0039]
s200：根据启动规程，明确在机组启动过程中，各子系统从开始投入到完全投入的时间节点，开始投入为该子系统开始运行状态，完全投入为该子系统已达到满足机组正常发电运行的状态；
[0040]
在该实施例中，轴封系统开式投入时状态为轴封供汽压力控制阀开度为0，轴封低压侧温度为常温；轴封系统完全投入为轴封低压温度为150℃；
[0041]
s300：将子系统的投入过程按照工艺需求划分断点0、断点1、断点2、
…
、断点n，设定相邻断点间的控制方式；
[0042]
在该实施例中，轴封系统启动过程共分为两个阶段，设置三个断点；其中，第一个断点为断点0，为轴封系统启动过程开始，第二个断点为断点1，轴封系统启动总进程的50％，此时，轴封低压侧温度一般达到165℃左右，第三个断点为断点2，整套启动完成。断点1与断点2之间过程组成阶段1，阶段1通过轴封供汽压力控制阀进行暖管，因暖管期间，管道温度分布不均匀且差异较大，传感器无法准确表征轴封管道温度状态，若采用闭环控制，阀门p、i参数无法整定，因此设定控制方式为开环控制方式，阶段2为暖管完成后，系统参数趋于稳定，已达到轴封供汽压力控制阀可投自动状态，将轴封供汽压力控制阀转为轴封压力闭环控制；
[0043]
s400：根据历史机组启动过程数据记录，分别调取k次不同启动过程中相邻断点间的各执行机构的指令
‑
时间曲线；
[0044]
在该实施例中，图2中虚线共展示了5次手动启动过程，特此声明，阀位指令专家线计算依据并不仅仅为5次启动过程，此处5次仅为展示；
[0045]
s500：分别等间隔二次采样该相邻断点间不同启动过程中各执行机构的指令值，根据相应算法计算得到执行机构指令专家线；
[0046]
在该实施例中，如图2横坐标，将整个轴封系统启动过程等间隔采样600点，其中，样本点0对应断点0，第300个样本点对应断点1，第600个样本点对应断点2；第1
‑
300轴封压力控制阀位指令样本点对应阶段1，即暖管阶段，为开环控制；第301
‑
600轴封压力控制阀位指令样本点对应阶段2，即压力维持阶段，为闭环控制，如图2左侧纵坐标为轴封低压侧温
度，图2右侧纵坐标为轴封压力控制阀阀门开度；
[0047]
如图2中，依据步骤s600中算法公式，根据采集的多次手动启动过程历史数据，通过标准化启动过程，二次采样，计算得到轴封压力控制阀阀位指令专家线；其中第1
‑
300个指令专家线作为阶段1的开环控制指令输出；
[0048]
s600：按照执行机构指令专家线对该子系统进行自动启动开环控制，并对自动启动过程中的重要运行参数进行监测，得到监测参数变化专家线；
[0049]
如图2中，轴封低压侧温度为该启动过程中监测数据；轴封低压侧温度升温专家线即为按照依据轴封压力控制阀阀位指令专家线启动得到的轴封低压侧温度变化过程；
[0050]
s700：根据监测参数在启动过程中的变化情况，对执行机构指令专家线进行二次修正；
[0051]
如图2中，可以看出，某一次手动启动过程中异常，即第200
‑
260个样本点中存在一次手动给定轴封压力控制阀阀位指令明显偏小，导致如图2在红色实线中该阶段自动控制轴封压力控制阀阀位指令也出现一定程度的下降，进而导致在该阶段轴封低压侧温度变化也出现波动；另一方面，多次不断变化的阀位指令会使阀门存在摆动现象，不利于阀门安全，因此将阀门开度指令变化修正为阶跃变化；
[0052]
修正结果如图3，其中红色虚线与图2中红色实线对应，为修正前指令专家线，黑色虚线与图2中黑色实线对应，为监测参数变化专家线；图3中红色实线为修正后指令专家线，黑色实线为依据新的指令专家线启动得到的；
[0053]
经比较黑色虚线和黑色实线，即修正前后的监测参数变化可以看出，修正后的轴封低压侧温度变化过程(第1
‑
300点)更趋于平滑，处于不断升温过程，温度反复次数少，启动过程更佳；
[0054]
经比较红色虚线和红色实线，即修正前后的阀门指令变化可以看出，修正后的轴封压力控制阀在开环控制阶段，阀门动作方向一致，即在不断开大阶段，将阀门往复动作次数减少至0，大大缩短了系统启动时间；
[0055]
s800：重复步骤s300至s700，直到启动过程达到目标期望；
[0056]
步骤s700中的指令专家线为多次修正后曲线，启动过程满足要求；
[0057]
s900：启动完成。
[0058]
因单个子系统启动过程无法进行经济性评价分析，因此实施例将以整套系统全自动启动过程与整套系统手动启动过程为例进行比较，在整套系统全自动启动过程中，各子系统均采用本公开中子系统自启动专家控制方法；
[0059]
在某电厂具体实施过程，如表1和表2所示，对比手动启动和自动启动的外购电量、标煤消耗量、除盐水消耗量、启动耗时和排放达标耗时等参数，其中，自动启动外购电量(24.95万kwh)比手动启动外购电量(34.35万kwh)减少了9.4万kwh，约27.37％；自动启动标煤消耗量(343t)比手动启动标煤消耗量(429t)减少了81t，约18.89％；自动启动除盐水消耗量(2618t)比手动启动除盐水消耗量(4166t)减少了1548t，约37.16％；自动启动耗时(14.5h)比手动启动耗时(20.8h)减少了6.3h，约30.29％；自动启动排放达标耗时(3.7h)比手动启动排放达标耗时(9.9h)减少了6.2h，约62.63％。从上述指标可以看出，机组启动全过程自动控制比手动启动耗能更低，耗时更短。
[0060]
表1为整套机组手动启动经济性指标汇总表。
[0061][0062]
表2为整套机组自动启动经济性指标汇总表。
[0063][0064][0065]
以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是公开的各个实施例必须具备的。另外、上述公开的具体细节仅是为了展示示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本技术为必须采用上述具体的细节实现。