一种锅炉壁温超温主动抑制方法与流程

1.本技术涉及工业过程控制技术领域，尤其涉及一种锅炉壁温超温主动抑制方法。


背景技术：

2.锅炉受热面的热应力损伤，破裂甚至爆管是造成发电机组非计划停运最常见、最普遍的形式，尤其在发电机组频繁调峰、调频的情况下，将严重加剧锅炉受热面的损伤，影响发电机组的安全经济运行。尤其对于超(超)临界机组(见图1)，没有汽包作为工质-能量平衡的缓冲器，给水控制无法独立出来，工质的加热、相变和过热过程一次性完成，严重增加了锅炉超温、爆管的风险。因此，需要研究一种能够抑制锅炉壁温超温的解决方案，这对降低超临界机组壁温超温频次，保障锅炉受热面安全稳定运行具有重要意义。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种锅炉壁温超温主动抑制方法，以减少壁温超温问题。本技术的技术方案如下：
4.第一方面，本技术实施例提供了一种锅炉壁温超温主动抑制方法，包括：
5.根据各路减温水对锅炉受热面的多个壁温测点的温度影响，将所述多个壁温测点进行区域划分，得到多个温度区域；
6.获取当前时刻所述多个温度区域中各温度区域的壁温测点的实际壁温最大值；
7.基于所述各温度区域的实际壁温最大值和对应路汽温的变化特征，预测并获得下一时刻所述各温度区域的预测壁温最大值；
8.根据所述各温度区域的预测壁温最大值和预设加权值，获取壁温加权值；并基于所述壁温加权值采用煤水协同方式主动抑制壁温超温；
9.基于所述各温度区域的预测壁温最大值与壁温报警值，采用减温水协同方式主动抑制壁温超温。
10.在一些实施例中，所述根据各路减温水对锅炉受热面的多个壁温测点的温度影响，将所述多个壁温测点进行区域划分，得到多个温度区域，包括：
11.根据所述多个壁温测点的安装位置，确定所述各路减温水对所述多个壁温测点的温度影响；
12.根据所述各路减温水对所述多个壁温测点的温度影响，将所述多个壁温测点进行区域划分，得到多个温度区域。
13.在一些实施例中，所述获取当前时刻所述多个温度区域中各温度区域的壁温测点的实际壁温最大值，包括：
14.获取当前时刻所述各温度区域的多个壁温测点的多个实际壁温值；
15.将所述多个实际壁温值中的最大者作为该温度区域的实际壁温最大值。
16.在一些实施例中，所述基于所述各温度区域的实际壁温最大值和对应路汽温的变化特征，预测下一时刻所述各温度区域的预测壁温最大值，包括：
17.通过多级微分提取所述各温度区域对应路汽温的变化速率；
18.将所述汽温变化速率乘以预测时长后叠加到对应的温度区域的实际壁温最大值，得到所述各温度区域的预测壁温最大值。
19.在一些实施例中，所述根据所述各温度区域的预测壁温最大值和预设加权值，获取壁温加权值；包括：
20.将所述各温度区域的预测壁温最大值与对应的预设加权值相乘之后求和，获取壁温加权值。
21.在一些实施例中，所述将所述各温度区域的预测壁温最大值与对应的预设加权值相乘之后求和，获取壁温加权值，包括：
22.对所述各温度区域对应的预测壁温最大值进行比较，得到比较结果；
23.根据所述比较结果，为所述各温度区域的预测壁温最大值匹配对应的预设加权值；
24.将所述各温度区域的预测壁温最大值与匹配的预设加权值相乘之后求和，获取壁温加权值。
25.在一些实施例中，所述基于所述壁温加权值采用煤水协同方式主动抑制壁温超温，包括：
26.判断所述壁温加权值与壁温报警值是否满足第一预设关系；
27.在所述壁温加权值与壁温报警值满足第一预设关系的情况下，通过锅炉控制系统根据预设函数修正燃烧系统的煤、水添加量，以主动抑制壁温超温。
28.在一些实施例中，所述判断所述壁温加权值与壁温报警值是否满足第一预设关系，包括：
29.计算所述壁温加权值与壁温报警值的差值；
30.判断所述差值是否大于壁温超限裕度，得到判断结果；
31.根据所述判断结果，判断所述壁温加权值与壁温报警值是否满足第一预设关系。
32.在一些实施例中，所述在基于所述壁温加权值采用煤水协同方式主动抑制壁温超温之后，还包括：
33.在所述壁温加权值与壁温报警值不满足第一预设关系的情况下，通过锅炉控制系统恢复至原有的所述燃烧系统的煤、水添加量。
34.在一些实施例中，所述基于所述各温度区域的预测壁温最大值与壁温报警值，采用减温水协同方式主动抑制壁温超温，包括：
35.在所述各温度区域的预测壁温最大值与壁温报警值满足第二预设关系的情况下，采用减温水协同方式主动抑制壁温超温。
36.在一些实施例中，所述在所述各温度区域的预测壁温最大值与壁温报警值满足第二预设关系的情况下，采用减温水协同方式主动抑制壁温超温，包括：
37.计算所述各温度区域的预测壁温最大值与壁温报警值的差值，得到壁温差值；
38.计算所述各温度区域对应的减温水路的汽温实际值与对应汽温设定值的差值，得到汽温差值；
39.通过限幅分别形成所述汽温差值的正值部分和负值部分以及所述壁温差值的正值部分；
40.确定所述汽温差值的正值部分与所述壁温差值的正值部分中的较大者；
41.计算所述较大者与所述汽温差值的负值部分之和，得到温度偏差；
42.基于所述温度偏差，通过所述温减水系统的控制器生成所述各温度区域对应路的温减水的温减阀开度；
43.根据所述减温阀开度控制对应的减温阀，以进行减温水协同主动抑制壁温超温。
44.本技术实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
45.通过煤、水协同主动抑制壁温超温，能够实现壁温超温主动抑制的粗调，使得各温度区域的壁温总体上控制在减温水可调范围内；实时预测未来时刻各温度区域的壁温最大值，能够使得壁温超温主动抑制超前调节，减少壁温超温的过调量，有利于锅炉受热面的壁温的稳定运行；结合减温水协同主动抑制壁温超温，能够实现各温度区域的壁温超温主动抑制的细调，使得各温度区域的壁温分别达到各自的最佳运行状态；本方案能够有效减少锅炉壁温超温现象，保障锅炉各受热面安全稳定运行。
46.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
47.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理，并不构成对本技术的不当限定。
48.图1是超(超)临界机组工艺过程的示意图。
49.图2是本技术实施例示出的一种锅炉壁温超温主动抑制方法的流程示意图。
50.图3为高温过热器的三维立体示意图。
51.图4是本技术实施例示出的壁温实时预测原理框图。
52.图5是本技术实施例示出的适用于煤、水主动抑制的壁温加权值的获取方法的流程图。
53.图6是本技术实施例示出的煤、水主动抑制壁温超温原理框图。
54.图7是本技术实施例示出的减温水主动抑制壁温超温原理框图。
55.图中：
56.1-锅炉，2-发电机，3-汽轮机，4-凝汽器，5-给水泵，6-主汽门，7-旁路阀，8-再热减温器，9-高过减温器，10-壁温测点，11-减温器，12-温度区域。
具体实施方式
57.为了使本领域普通人员更好地理解本技术的技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
58.需要说明的是，本技术中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
59.图2是根据一示例性实施例示出的一种锅炉壁温超温主动抑制方法的流程图。参
照图2，该锅炉壁温超温主动抑制方法可以包括如下步骤：
60.s101，根据各路减温水对锅炉受热面的多个壁温测点的温度影响，将所述多个壁温测点进行区域划分，得到多个温度区域。
61.本技术具体实施例将锅炉受热面的多个壁温测点进行所属区域的划分，划分依据为各路减温水对锅炉受热面的各个壁温测点的影响。
62.作为一种可能的实现方式，将所述多个壁温测点进行区域划分的方法，包括：根据所述多个壁温测点的安装位置，确定所述各路减温水对所述多个壁温测点的温度影响；根据所述各路减温水对所述多个壁温测点的温度影响，将所述多个壁温测点进行区域划分，得到多个温度区域。
63.也就是说，通过分析各路减温水对锅炉受热面的各壁温测点的影响特性，将锅炉受热面的各壁温测点划分到不同温度区域，使得各温度区域内的一个或者多个壁温测点仅受到对应路减温水变化的影响，为汽温控制主动抑制壁温超温现象奠定基础。
64.下面以锅炉受热面中的高过受热面部分为例进行说明：
65.如图3所示，高过受热面部分即高温过热器所在部分，如图3所示，高温过热器部分的下部设置有多个壁温测点，高温过热器一端连接有多个减温器，多个减温器形成多路减温水系统。参照各个壁温测点的安装位置和减温水系统的设计参数，对高过受热面部分的多个壁温测点进行所属区域的划分，得到多个温度区域(温度区域a、b、c、d)。
66.本示例中，各个温度区域包括多个壁温测点，多个温度区域与减温水系统的多个减温器一一对应，即温度区域a、b、c、d与减温器a、b、c、d分别对应，温度区域a、b、c、d仅受到对应减温器所在路减温水的变化的影响。
67.本技术实施例划分锅炉受热面的各壁温测点的所属区域，能够为各路减温水精细化抑制壁温超温现象提供支撑。
68.s102，获取当前时刻所述多个温度区域中各温度区域的壁温测点的实际壁温最大值。
69.作为一种可能的实现方式，取当前时刻所述多个温度区域中各温度区域的壁温测点的实际壁温最大值，包括：获取当前时刻所述各温度区域的多个壁温测点的多个实际壁温值；将所述多个实际壁温值中的最大者作为该温度区域的实际壁温最大值。
70.也就是说，比较并计算出各温度区域的多个壁温测点的实际壁温最大值，即从各温度区域的多个壁温测点得到的壁温值中取最大者。
71.可选的，对于隶属各温度区域的多个壁温测点，采用大选比较器，比较并输出各温度区域内的壁温测点的实际壁温最大值。即采用多输入比较器，比较并计算出各温度区域的壁温测点的实际壁温最大值。
72.s103，基于所述各温度区域的实际壁温最大值和对应路汽温变化特征，预测并获得下一时刻所述各温度区域的预测壁温最大值。
73.本技术具体实施例，实时预测未来时刻各温度区域的壁温最大值，即得到下一时刻各个温度区域的预测壁温最大值。
74.需要说明的是，每个减温器对应一路减温水和一路汽温，以上述示例的温度区域a、b、c、d为例，温度区域a、b、c、d与减温器a、b、c、d分别对应为；减温器a、b、c、d分别对应a路汽温、b路汽温、c路汽温、d路汽温；即温度区域a、b、c、d分别对应a路汽温、b路汽温、c路汽
温、d路汽温。
75.作为一种可能的实现方式，通过多级微分提取各温度区域对应路汽温的变化速率，并将该变化速率叠加到对应的温度区域的实际壁温最大值，得到各个温度区域的预测壁温最大值。
76.可选的，通过多级微分提取所述各温度区域对应路汽温的变化速率；将所述汽温变化速率乘以预测时长后叠加到对应的温度区域的实际壁温最大值，得到所述各温度区域的预测壁温最大值。
77.可以理解为，由于汽温的变化趋势超前于壁温的变化趋势，首先得到汽温的变化趋势，之后根据汽温的变化趋势预测壁温的变化趋势。采用多级微分超前提取各个温度区域对应路汽温的变化趋势，并叠加到对应的温度区域的当前时刻的壁温测点的壁温最大值上，实现各温度区域壁的壁温最大值的实时预测。
78.需要说明的是，预测时长即为当前时刻与下一时刻之间的时长，作为一个示例，预测时长可以为3分钟。
79.下面以获取温度区域a的下一时刻的预测壁温最大值为例进行说明：
80.温度区域a对应a路汽温(即减温水路a的汽温)，如图4所示，采用多级微分提取a路汽温的汽温变化速率，将该汽温变化速率乘以预测时长后，叠加在温度区域a的壁温最大值上，得到下一时刻各个温度区域的预测壁温最大值(即图3中的壁温预测值)，实现壁温超前预测。
81.可选的，汽温速率单位为℃/s，预测时长的单位为s。
82.s104，根据所述各温度区域的预测壁温最大值和预设加权值，获取壁温加权值；并基于所述壁温加权值采用煤水协同方式主动抑制壁温超温。
83.可选的，根据各温度区域对应的预测壁温最大值，获取壁温加权值的方法，包括：
84.将各温度区域对应的预测壁温最大值与对应的预设加权值相乘之后求和，获取壁温加权值。
85.进一步的，对各温度区域对应的预测壁温最大值进行比较，得到比较结果；
86.根据所述比较结果，为各温度区域对应的预测壁温最大值匹配对应的预设加权值；
87.将所述各温度区域对应的预测壁温最大值与对应的预设加权值相乘之后求和，获取壁温加权值。
88.可选的，剔除各温度区域的预测壁温最大值中的最小值，再对剩余温度区域的预测壁温最大值进行加权，形成适应于煤、水协同主动抑制壁温超温现象的壁温加权值。
89.作为一个示例，如图5所示，以预设加权值为0.7和0.3为例，先剔除各温度区域的预测壁温最大值中的最小值，再对剩余的温度区域的预测壁温最大值进行加权，具体为，通过比较确定剩余的3个温度区域的预测壁温最大值中的最大值，经将该最大值按0.7加权，将另外两个温度区域的预测壁温最大值取平均值后，按0.3加权，最终形成适用于煤、水主动抑制的壁温加权值。
90.上述示例，相当于各温度区域对应的预测壁温最大值中的最小者对应的预设加权值为0，各温度区域对应的预测壁温最大值中的最大者对应的预设加权值为0.7，剩余两个温度区域对应的实际壁温最大值对应的预设加权值分别为0.15。
91.可选的，基于壁温加权值采用煤水协同方式主动抑制壁温超温的方法，包括：
92.判断所述壁温加权值与壁温报警值是否满足预设关系；
93.在所述壁温加权值与壁温报警值满足预设关系的情况下，采用煤水协同方式主动抑制壁温超温。
94.可选的，采用煤水协同方式主动抑制壁温超温的方法，包括：
95.通过锅炉控制系统根据预设函数修正燃烧系统的煤、水添加量。
96.可选的，判断所述壁温加权值与壁温报警值是否满足预设关系，包括：
97.计算所述壁温加权值与壁温报警值的差值；
98.判断所述差值是否大于壁温超限裕度，得到判断结果；
99.根据所述判断结果，判断所述壁温加权值与壁温报警值是否满足预设关系。
100.本技术具体实施例，通过逻辑组态设计，在壁温加权值接近超温时，及时地减煤、加水，在壁温加权值回调时，恢复原有的煤、水控制，实现壁温超温主动抑制的粗调。
101.作为一个示例，如图6所示，当壁温加权值大于壁温报警值一定裕度(即壁温超限裕度)时，及时的将rs触发器置位，选择输出煤水修正函数f(x)，即输出给煤修正指令和给水修正指令，实现减煤、加水(例如，煤水比为5倍)，以修正煤、水添加量。
102.其中，x为壁温加权值与壁温报警值的偏差。
103.可以理解为，rs触发器是锅炉控制系统中用于控制是否对煤、水添加量进行修正的触发器。
104.表1：f(x)在函数逻辑块中的参数设置
[0105][0106][0107]
当壁温加权值恢复到壁温报警值一定裕度并且有回调趋势时，及时的将rs触发器复位，选择输出0，即不对原有的给煤、给水添加量进行修正，煤、水修正恢复至零。
[0108]
在本实施例中，判断壁温加权值有回调趋势的方法，包括：通过微分提取壁温加权值的变化趋势，如果变化趋势小于0，说明有回调趋势。
[0109]
需要说明的是，这里采用的煤水协同方式主动抑制壁温超温属于粗调，生效时各温度区域的壁温都将受到抑制。
[0110]
s105，基于所述各温度区域的预测壁温最大值与壁温报警值，采用减温水协同方式主动抑制壁温超温。
[0111]
本技术实施例将实时预测的各温度区域的预测壁温最大值引入锅炉的减温水控制回路中，当各温度区域的预测壁温最大值接近超温限，及时的打开减温水系统对应的路减温水阀门，实现各温度区域的壁温超温主动抑制的细调。
[0112]
可选的，基于各温度区域对应的预测壁温最大值与壁温报警值，采用减温水协同主动抑制壁温超温现象，包括：
[0113]
计算各温度区域对应的预测壁温最大值与壁温报警值的差值，得到壁温差值；
[0114]
计算各温度区域对应路减温水的汽温实际值与对应汽温设定值的差值，得到汽温差值；
[0115]
通过限幅分别形成所述汽温差值的正值部分和负值部分以及所述壁温差值的正
值部分；
[0116]
确定所述汽温差值的正值部分与所述壁温差值的正值部分中的较大者；
[0117]
计算所述较大者与所述汽温差值的负值部分之和，得到温度偏差；
[0118]
基于所述温度偏差，通过温减水系统的控制器生成各温度区域对应路的温减水的温减阀开度；
[0119]
根据所述减温阀开度控制对应的减温阀，以进行减温水协同主动抑制壁温超温。
[0120]
下面以温度区域a(温度区域a对应a路汽温，即减温水路a的汽温)为例进行说明：
[0121]
如图7所示，将a路汽温实际值和a路汽温设定值做差，得到汽温差值；并将温度区域a的预测壁温最大值和壁温报警值做差，得到壁温差值；再通过限幅分别形成汽温差值大于零和小于零的两个部分；由于需要抑制壁温超温，因此对于大于零的部分，取汽温差值和壁温差值中的较大者，将该较大者与汽温差值的小于零的部分形成的偏差送入温减水系统的控制器，生成a路温减水的减温阀开度指令，根据减温阀开度指令打开减温阀，实现各温度区域的壁温超温主动抑制的细调。
[0122]
需要说明的是，汽温差值不会出现大于零和小于零的部分，如果不考虑壁温的话，大于零和小于零的部分总有一个是零，相加后正好就是差值。由于考虑了壁温超温问题，也就只关心壁温差值大于零的部分，这时，有可能会出现蒸汽温度欠温，但壁温超温的情况，也就会出现：大于零和小于零的部分同时发生了。
[0123]
本技术实施例的一种锅炉壁温超温主动抑制方法，通过煤、水协同主动抑制壁温超温，能够实现壁温超温主动抑制的粗调，使得各温度区域的壁温总体上控制在减温水可调范围内；实时预测未来时刻各温度区域的壁温最大值，能够使得壁温超温主动抑制超前调节，减少壁温超温的过调量，有利于锅炉受热面的壁温的稳定运行；结合减温水协同主动抑制壁温超温，能够实现各温度区域的壁温超温主动抑制的细调，使得各温度区域的壁温分别达到各自的最佳运行状态；本方案能够有效减少锅炉壁温超温现象，保障锅炉各受热面安全稳定运行。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
[0124]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。