一种机炉协调控制方法及系统与流程

1.本发明涉及热工自动控制技术领域，具体涉及一种机炉协调控制方法及系统。


背景技术：

2.为了满足电网要求，更快速响应升降负荷，燃煤发电机组通常采用以锅炉跟随为基础的机炉协调控制方式(简称ccs)，即汽机主控pid调节器以机组发电负荷为被调量、锅炉主控pid调节器以机前主蒸汽压力为被调量。汽机调节阀的开大能够快速增大机组发电负荷同时引起主蒸汽压力降低、汽机调节阀的关小能够快速减小发电负荷同时引起主蒸汽压力升高，而锅炉通过增减给煤量调节主蒸汽的升降达到机炉能量需求平衡的过程则存在很大惯性和延迟，特别是当前很多发电机组都进行多煤种掺烧的情况下，入炉的煤质波动很大，实际发电运行中难免会出现主蒸汽压力过高的异常工况，引起锅炉安全门打开动作，直接造成亚临界机组汽包水位高保护跳闸锅炉、直流机组的主蒸汽温度速降保护跳闸锅炉，从而发电机组跳闸停运。所以急需研究一种机炉协调控制方法，以保障燃煤发电机组在主蒸汽压力过高的异常工况时也能正常稳定运行。


技术实现要素：

3.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中燃煤发电机组难以在主蒸汽压力过高的异常工况时正常稳定运行的缺陷，从而提供一种机炉协调控制方法及系统。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.第一方面，本发明实施例提供一种机炉协调控制方法，包括：
6.在发电机组触发主蒸汽压力高保护动作后，获取目标负荷指令及主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号；
7.将所述目标负荷指令输入汽机主控pid调节器，所述汽机主控pid调节器根据所述目标负荷指令调节汽轮机进汽调节阀的开度进行泄压；
8.将所述主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号输入锅炉主控pid调节器，所述锅炉主控pid调节器根据所述主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号闭锁入炉总煤量增大。
9.优选地，机炉协调控制方法还包括：
10.获取汽轮机机前主蒸汽压力；
11.根据所述机前主蒸汽压力与预设压力值的关系判断所述发电机组是否触发主蒸汽压力高保护动作。
12.优选地，所述根据所述机前主蒸汽压力与预设压力值的关系判断所述发电机组是否触发主蒸汽压力高保护动作，包括：
13.当所述机前主蒸汽压力不小于第一预设压力值时，判定所述发电机组触发主蒸汽压力高保护动作；
14.当所述机前主蒸汽压力小于第一预设压力值时，判定所述发电机组未触发主蒸汽压力高保护动作。
15.优选地，机炉协调控制方法还包括：
16.当所述机前主蒸汽压力由不小于第一预设压力值变为不大于第二预设压力值时，复位所述发电机组主蒸汽压力高保护动作，所述第一预设压力值大于所述第二预设压力值。
17.优选地，所述在发电机组触发主蒸汽压力高保护动作后，获取目标负荷指令，包括：
18.获取当前负荷指令、汽轮机机前主蒸汽压力及机组最大负荷定值；
19.根据预设压力高保护偏置逻辑对所述机前主蒸汽压力进行偏置运算；
20.将所述当前负荷指令与偏置运算后的机前主蒸汽压力进行求和运算得到第一负荷指令；
21.将所述第一负荷指令与所述机组最大负荷定值取小值，得到目标负荷指令。
22.优选地，机炉协调控制方法还包括：
23.当所述发电机组未触发主蒸汽压力高保护动作时，按原定控制逻辑运行。
24.第二方面，本发明实施例提供一种机炉协调控制系统，包括：
25.获取模块，用于在发电机组触发主蒸汽压力高保护动作后，获取目标负荷指令及主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号；
26.汽机调节模块，用于将所述目标负荷指令输入汽机主控pid调节器，所述汽机主控pid调节器根据所述目标负荷指令调节汽轮机进汽调节阀的开度进行泄压；
27.锅炉调节模块，用于将所述主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号输入锅炉主控pid调节器，所述锅炉主控pid调节器根据所述主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号闭锁入炉总煤量增大。
28.第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行本发明实施例第一方面所述的机炉协调控制方法。
29.第四方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本发明实施例第一方面所述的机炉协调控制方法。
30.本发明技术方案，具有如下优点：
31.本发明提供的一种机炉协调控制方法，包括：在发电机组触发主蒸汽压力高保护动作后，获取目标负荷指令及主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号；将目标负荷指令输入汽机主控pid调节器，汽机主控pid调节器根据目标负荷指令调节汽轮机进汽调节阀的开度进行泄压；将主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号输入锅炉主控pid调节器，锅炉主控pid调节器根据主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号闭锁入炉总煤量增大。在机炉协调控制方式时，如果压力高保护动作，则汽机主控pid调节器根据发电机组触发主蒸汽压力高保护动作后目标负荷指令，自动开大汽轮机进汽调节阀进行卸载过压主蒸汽发电做功，避免锅炉安全门打开动作而影响发电机组安全稳定运行。同时把压力高保护动作开关量接入锅炉主控pid调节器的禁止增大bi引脚参数，从而闭锁入炉总煤量增大。确保主蒸汽压力高保护动作后协调控制系统调节的入炉总煤量不增大而防止蒸汽压力的进一步恶化升高。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明实施例中机炉协调控制方法的一个具体示例的流程图；
34.图2为本发明实施例中机炉主控pid调节器逻辑图；
35.图3为本发明实施例中压力高保护状态判断逻辑图；
36.图4为本发明实施例中机炉协调控制系统的一个具体示例的原理框图；
37.图5为本发明实施例提供的计算机设备一个具体示例的组成图。
具体实施方式
38.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
42.本发明实施例提供一种机炉协调控制方法，该控制方法在发电机组的dcs分散控制系统协调自动控制逻辑中实现。如图1所示，机炉协调控制方法包括如下步骤：
43.步骤s10：在发电机组触发主蒸汽压力高保护动作后，获取目标负荷指令及主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号。
44.在一具体实施例中，首先判断发电机组是否处于为机炉协调控制方式，并判断汽轮机调节阀前主蒸汽压力(即机前压力)测点质量好坏。在发电机组处于为机炉协调控制方式且机前压力测点质量好的前提下进行机炉协调控制方式优化，避免发电机组因主蒸汽压力高致使锅炉安全门打开动作而非计划停运。因此为实现上述目标，首先获取发电机组触发主蒸汽压力高保护动作后目标负荷指令及主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号，根据发电机组触发主蒸汽压力高保护动作后目标负荷指令及主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号进行一系列逻辑运算，使得发电机组在主蒸汽压力过高的异常工况时也能正常稳定运行。
45.步骤s20：将目标负荷指令输入汽机主控pid调节器，汽机主控pid调节器根据目标负荷指令调节汽轮机进汽调节阀的开度进行泄压。
46.在一具体实施例中，如图2所示，将目标负荷指令输入汽机主控pid调节器中，作为汽机主控pid调节器的设定值sp。同时还实时采集机组发电负荷作为汽机主控pid调节器的测量值pv。汽机主控pid调节器根据设定值sp以及测量值pv对汽机调节阀进行反馈调节以卸载压力过高的主蒸汽。最终通过开大汽轮机进汽调节阀进行卸载过压主蒸汽发电做功，以达到快速卸载蒸汽做功的目的，有效避免锅炉安全门打开动作，降低机组跳闸停运几率。通过该具有压力高保护功能的机炉协调控制方法，自动开大汽轮机进汽调节阀以卸载过压的主蒸汽发电做功，既能提前迅速泄压避免锅炉安全门打开，又能增大机组发电负荷。能合理有效地避免锅炉安全门不必要的打开动作，增强发电机组的经济、安全和稳定运行。
47.步骤s30：将主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号输入锅炉主控pid调节器，锅炉主控pid调节器根据主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号闭锁入炉总煤量增大。
48.在一具体实施例中，如图2所示，将主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号presh组态接入锅炉主控pid调节器的禁止增大bi引脚参数能够确保机炉协调控制方式下主蒸汽压力高保护动作时入炉总煤量不增加、锅炉燃烧率不增强，避免主蒸汽压力的反复恶化升高。当主蒸汽压力高保护动作时，随着汽轮机进汽调节阀的开大，势必引起机前蒸汽压力的下降，如果锅炉主控pid调节器不进行禁止增大优化处理，那么会因为机前压力pv值的减小而直接引起锅炉主控pid调节器输出指令增大，煤量的增大反而进一步加剧主蒸汽压力的恶化升高。通过把主蒸汽压力高保护动作di状态信号接入锅炉主控pid调节器的禁止增大bi引脚参数，能够确保机炉协调控制方式下主蒸汽压力高保护动作时入炉总煤量不增加、锅炉燃烧率不增强，避免主蒸汽压力的反复恶化升高。优化解决了汽轮机泄压过程中入炉煤量的反常自动增大问题。
49.本发明提供的一种机炉协调控制方法，包括：在发电机组触发主蒸汽压力高保护动作后，获取目标负荷指令及主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号；将目标负荷指令输入汽机主控pid调节器，汽机主控pid调节器根据目标负荷指令调节汽轮机进汽调节阀的开度进行泄压；将主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号输入锅炉主控pid调节器，锅炉主控pid调节器根据主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号闭锁入炉总煤量增大。在机炉协调控制方式时，如果压力高保护动作，则汽机主控pid调节器根据发电机组触发主蒸汽压力高保护动作后目标负荷指令，自动开大汽轮机进汽调节阀进行卸载过压主蒸汽发电做功，避免锅炉安全门打开动作而影响发电机组安全稳定运行。同时把压力高保护动作开关量接入锅炉主控pid调节器的禁止增大bi引脚参数，从而闭锁入炉总煤量增大。确保主蒸汽压力高保护动作后协调控制系统调节的入炉总煤量不增大而防止蒸汽压力的进一步恶化升高。
50.在一实施例中，机炉协调控制方法还包括如下步骤：
51.步骤s01：获取汽轮机机前主蒸汽压力。
52.步骤s02：根据机前主蒸汽压力与预设压力值的关系判断发电机组是否触发主蒸汽压力高保护动作。
53.在一具体实施例中，根据机前主蒸汽压力与预设压力值的关系判断发电机组是否触发主蒸汽压力高保护动作，包括如下步骤：
54.步骤s021：当机前主蒸汽压力不小于第一预设压力值时，判定发电机组触发主蒸
汽压力高保护动作。
55.步骤s022：当机前主蒸汽压力小于第一预设压力值时，判定发电机组未触发主蒸汽压力高保护动作。
56.步骤s023：当机前主蒸汽压力由不小于第一预设压力值变为不大于第二预设压力值时，复位发电机组主蒸汽压力高保护动作，第一预设压力值大于第二预设压力值。
57.在本发明实施例中，在机炉协调控制方式和机前压力测点质量好(主蒸汽压力测点可靠)的前提下，如果机前主蒸汽压力不小于第一预设压力值cnt1(即压力高定值)时，则rs触发器输出状态为“1”，机组主蒸汽压力高保护动作记忆状态，当机前压力回落低于第二预设压力值cnt2(即压力高回落定值)时，则rs触发器输出状态为“0”，协调控制系统压力高保护动作结束。该判断逻辑优化使用机前压力高限状态记忆与低限复位，能够合理有效地避免协调控制系统主蒸汽压力高保护功能的频繁交叉动作。
58.在一实施例中，在发电机组触发主蒸汽压力高保护动作后，获取目标负荷指令，包括如下步骤：
59.步骤s101：获取当前负荷指令、汽轮机机前主蒸汽压力及机组最大负荷定值。
60.步骤s102：根据预设压力高保护偏置逻辑对机前主蒸汽压力进行偏置运算。
61.步骤s103：将当前负荷指令与偏置运算后的机前主蒸汽压力进行求和运算得到第一负荷指令。
62.步骤s104：将第一负荷指令与机组最大负荷定值取小值，得到目标负荷指令。
63.在一具体实施例中，如果协调控制系统压力高保护动作时，压力高保护动作开关量presh状态为“1”，则模拟量输出选择器sel选择“y”端口作为输出值，即负荷指令叠加由机前主蒸汽压力经过fx折线函数运算对应的负荷偏置值；如果协调控制系统压力高保护未动作，压力高保护动作开关量presh状态为“0”，则模拟量输出选择器sel选择“n”端口作为输出值，即常规协调控制系统的负荷指令。进一步地，为了机组安全，模拟量输出选择器sel输出值与机组最大负荷定值cnt3进行取小值运算后接入汽机主控pid调节器的设定值sp引脚参数，确保机组发电负荷不大于机组最大允许出力。fx折线函数可以根据机前主蒸汽压力进行分段不同程度地开大汽轮机进汽调节阀，以达到快速卸载蒸汽做功，有效避免锅炉安全门打开动作，降低机组跳闸停运几率。
64.采用上述控制方法，减少了运行人员操作强度，提高机组自动化水平。该协调控制方法在dcs热工控制逻辑中自动进行机炉协作处理，全程不需要运行人员手动干预。
65.在一实施例中，协调控制系统投入实际运行，结合锅炉燃烧特性和汽轮机负荷调整能力，在线优化整定主蒸汽压力高定值、主蒸汽压力高回落定值、机组最大负荷定值常数和汽轮机卸载蒸汽压力对应的发电负荷折线函数参数值。
66.主蒸汽压力高保护定值必须参照锅炉安全门打开动作定值，确保在锅炉安全门动作之前进行协调控制方式下的压力高保护功能，主蒸汽压力高回落定值需要稍稍高于机组额定蒸汽压力值。汽机主控pid调节器的设定值sp中叠加的机前主蒸汽压力对应的发电负荷折线函数，插入多段斜率逐渐变陡的折线，但必须确保最终接入汽机主控pid调节器的sp不大于机组最大发电负荷值。
67.下面以某发电厂300mw亚临界机组的“带压力高保护功能的机炉协调控制方法”为例，介绍该协调控制方法的实施步骤与参数整定结果。该厂锅炉采用哈尔滨锅炉有限公司
生产的hg
‑
1025/17.5－hm35型亚临界、自然循环、一次中间再热的汽包锅炉，锅炉安全门打开动作定值为18.12mpa，汽轮机采用哈尔滨汽轮机有限公司生产的ccz300―16.7/537/537的亚临界、单轴、双缸双排汽、双抽供热凝汽式汽轮机，dcs系统采用北京国电智深控制技术有限公司的edpf
‑
nt控制系统。具有压力高保护功能的协调控制逻辑按照图2和图3在dcs中优化设计与组态，具体实施步骤如下：
68.第一步：优化设计主蒸汽压力高保护动作控制逻辑；
69.第二步：在汽机主控pid调节器的设定值sp中选择叠加压力高保护偏置值；
70.第三步：把主蒸汽压力高保护动作状态信号presh组态接入锅炉主控pid调节器的禁止增大bi引脚参数；
71.第四步：随着协调控制系统投入实际运行，结合锅炉燃烧特性和汽轮机负荷调整能力，在线优化整定主蒸汽压力高定值、主蒸汽压力高回落定值、机组最大负荷定值常数和汽轮机卸载蒸汽压力对应的发电负荷折线函数参数值。
72.根据锅炉安全门打开动作定值18.12mpa和机前蒸汽额定压力16.7mpa，结合锅炉燃烧特性和汽轮机负荷调整能力，确保在锅炉安全门动作之前进行协调控制方式下的压力高保护功能，经过多种工况调整试验，得出最佳的主蒸汽压力高定值、主蒸汽压力高回落定值、机组最大负荷定值常数和汽轮机卸载蒸汽压力对应的发电负荷折线函数参数值，各个定值见表1、折线函数参数值见表2：
73.表1定值常数
74.参数名称11
‑
压力高定值(mpa)12
‑
压力高回落值(mpa)26
‑
机组最大负荷值(mw)数值cnt1＝17.52cnt2＝17.02cnt3＝300
75.表2折线函数23参数值
[0076][0077]
在机炉协调控制方式和机前压力测点质量好(主蒸汽压力测点可靠)的前提下，如果机前主蒸汽压力高于17.52mpa时，则触发机组主蒸汽压力高保护动作记忆状态，当机前压力回落低于17.02mpa时，则协调控制系统压力高保护动作结束。
[0078]
如果协调控制系统压力高保护动作时，则汽机主控pid调节器的设定值sp为负荷指令叠加由机前主蒸汽压力经过fx折线函数运算对应的负荷偏置值，fx折线函数参数值见表2，同时禁止锅炉主控pid调节器输出指令增大；如果协调控制系统压力高保护未动作，则汽机主控pid调节器的设定值sp为常规协调控制系统的负荷指令，汽机主控正常调节发电负荷、锅炉主控正常调节机前压力。
[0079]
本发明实施例还提供一种机炉协调控制系统，如图4所示，包括：
[0080]
获取模块1，用于在发电机组触发主蒸汽压力高保护动作后，获取目标负荷指令及主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号。详细内容参见上述方法实施例中步骤s10的相关描述，在此不再赘述。
[0081]
汽机调节模块2，用于将目标负荷指令输入汽机主控pid调节器，汽机主控pid调节器根据目标负荷指令调节汽轮机进汽调节阀的开度进行泄压。详细内容参见上述方法实施例中步骤s20的相关描述，在此不再赘述。
[0082]
锅炉调节模块3，用于将主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号输入锅炉主控pid调节器，锅炉主控pid调节器根据主蒸汽压力高保护动作开关量状态信号闭锁入炉总煤量增大。详细内容参见上述方法实施例中步骤s30的相关描述，在此不再赘述。
[0083]
本发明实施例提供一种计算机设备，如图5所示，该设备可以包括处理器61和存储器62，其中处理器61和存储器62可以通过总线或者其他方式连接，图5以通过总线连接为例。
[0084]
处理器61可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器61还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
[0085]
存储器62作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的对应的程序指令/模块。处理器61通过运行存储在存储器62中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的机炉协调控制方法。
[0086]
存储器62可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器61所创建的数据等。此外，存储器62可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器62可选包括相对于处理器61远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器61。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、企业内网、移动通信网及其组合。
[0087]
一个或者多个模块存储在存储器62中，当被处理器61执行时，执行如图1
‑
3所示实施例中的机炉协调控制方法。
[0088]
上述计算机设备具体细节可以对应参阅图1
‑
3所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
[0089]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read
‑
only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid
‑
state drive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0090]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。