一种超（超）临界机组的主汽压力广义智能控制方法

摘要

本发明公开了一种超（超）临界机组锅炉的主汽压力智能控制方法，包括对锅炉主控制器所需要的变量进行调节，其调节包括：根据实际主汽压力变化率对主汽压设定值和前馈量的控制调节；对于主汽压设定值的调节是：首先获取主汽压力调节滑压曲线，对所述主汽压力调节滑压曲线通过确定一个正向约束值和一个负向约束值，从而形成一个用于调节的压力设定值约束面，然后建立压力设定值在约束面内外的控制规则，通过控制规则确定锅炉主控制器是否对主汽压进行调节。本发明方法在常规的主蒸汽压力控制系统中，克服实际调节过程中的随机误差，实现AGC快速变负荷时主蒸汽压力的稳定调节，有效提高超临界机组的负荷响应速率，提高机组运行的安全性和经济性。

说明书

技术领域

本发明属于工业过程控制技术领域，特别涉及一种超（超）临界机组的主汽压力广 义智能控制方法，是基于滑压约束面运行的超（超）临界机组的主汽压力广义智能控制方 法。

背景技术

目前超（超）临界机组采用变压直流锅炉，直流锅炉-汽轮机是一个复杂多变量被 控对象，主蒸汽压力是系统重要的一个输出量，也是热力系统最为重要的参数之一。超（超） 临界机组主要特征是具有强烈的非线性，在满足变负荷快速性的情况下，主蒸汽压力容易 出现较大波动，压力的波动会带来一系列其它参数的不稳定，因此维持主蒸汽压力的稳定 调节，提高超（超）临界机组的自动化水平，保证机组的安全经济运行有着重要的意义。

现有技术的主蒸汽压力控制系统，是根据滑压曲线得到当前负荷对应的压力设定 值，引入锅炉主控制器中进行闭环调节。由于超（超）临界机组具有的大滞后性和非线性的 特性，在正常调节过程中这种常规的控制策略抗扰动能力差，且有可能因为机组各项参数 的不匹配造成不必要的扰动。因此，有必要对实际过程的信息量进行分析，建立相关控制规 则，设计一套主蒸汽压力优化控制方法，维持主蒸汽压力参数稳定，从而让机组其它各项参 数随之稳定，对提高机组运行稳定性和经济性有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种超（超）临界机组的主汽压力广义智能控制方法，根据实 时变化的约束值，并根据信息融合后的主汽压力运行工况计算约束值的大小和方向，用于 形成实际的滑压约束面，判断主汽压力将要处于运行的工况。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种超（超）临界机组锅炉的主汽压力智能控制方法，包括对锅炉主控制器所需要的变 量进行调节，其调节包括：根据实际主汽压力变化率对主汽压设定值和前馈量的控制调节； 其中，对于主汽压设定值的调节是：首先获取主汽压力调节滑压曲线，对所述主汽压力调节 滑压曲线通过确定一个正向约束值和一个负向约束值，从而形成一个用于调节的压力设定 值约束面，然后建立压力设定值在约束面内外的控制规则，通过控制规则确定锅炉主控制 器是否对主汽压进行调节。

方案进一步是：所述正向约束值是滑压曲线基值的正向20%至30%偏差值，所述负 向约束值是滑压曲线基值的负向20%至30%偏差值。

方案进一步是：，所述控制规则是：当压力设定值进入约束面内或稳定在约束面内 时，停止主控制器对主汽压调节；当压力设定值超出约束面或以较快的变化速度从束面内 逼近约束面边界时，触发主控制器，使用约束面内的压力设定值对主汽压调节，使压力设定 值稳定在约束面内。

方案进一步是：所述较快的变化速度为每秒变化速度不小于0.015MP。

方案进一步是：所述方法进一步包括：由滑压约束面和前馈量获得的锅炉主控制 器控制变量，再取该时刻锅炉主控制器的过程变量，作为下一时刻设定值约束面正向约束 值和一个负向约束值的校正。

方案进一步是：所述的控制变量是包括锅炉煤、给水和风的输入量，所述的过程变 量是煤的“初始冲量”、“刹车冲量”和“动态补偿给煤量”幅度和方向。

本发明方法在常规的主蒸汽压力控制系统中，通过计算机控制站中的智能控制算 法可克服实际调节过程中的随机误差，可实现AGC快速变负荷时主蒸汽压力的稳定调节，可 提高控制系统的稳定鲁棒性，最终为有效提高超临界机组的负荷响应速率提供典型范例， 提高机组运行的安全性和经济性。

下面结合附图和实施例对发明作一详细描述。

附图说明

图1是本发明提供的基于滑压约束面运行的超（超）临界机组的主汽压力广义智能 控制方法的流程图；

图2是图1中所示基于滑压约束面运行控制方法的具体流程图。

具体实施方式

在超（超）临界机组锅炉的主汽压力智能控制方法中，对锅炉主控制器会根据设定 的主汽压力值与实际的主汽压力值的变化趋势，自动调节前馈中的初始冲量”、“刹车冲量” 和“动态补偿给煤量”幅度和方向，以及主汽压设定值以及其中的PID调节，其中的主汽压设 定值是从根据预先设置的滑压曲线上获取，滑压曲线由超（超）临界火电机组中汽轮机的运 行方式和热力特性确定。不同的机组有不同的滑牙曲线，指的是机组运行过程中负荷与压 力设定值之间的关系（多少负荷对应多少压力）。

如下表所示：

x（负荷百分比%）：04045.4560.669.6978.78100110

y（设计压力MPa）：4.210.411.213.414.816.017.7517.75

为了解决在正常调节过程中这种常规的控制策略抗扰动能力差，且有可能因为机组各 项参数的不匹配造成不必要的扰动，本实施例采用了如图1所述的方法，首先通过算法实施 形成一个约束面，用约束面协调控制器，同时约束面实时的通过被控机组的过程变量进行 校正，控制器通过与广义智能前馈的配合控制机组，广义智能前馈通过过程变量进行调节。

因此：一种超（超）临界机组锅炉的主汽压力智能控制方法，包括对锅炉主控制器 所需要的变量进行调节，其调节包括：根据实际主汽压力变化率对主汽压设定值和前馈量 的控制调节；其中，对于主汽压设定值的调节是：首先获取主汽压力调节滑压曲线，对所述 主汽压力调节滑压曲线通过确定一个正向约束值和一个负向约束值，从而形成一个用于调 节的压力设定值约束面，然后建立压力设定值在约束面内外的控制规则，通过控制规则确 定锅炉主控制器是否对主汽压进行调节。

其中：滑压约束面是指通过实际运算过程中，主蒸汽压力目标值和速率限制后的 压力设定值的偏差（e表示），e的非线性函数输出作为设计压力目标值（如上述表中描述的y 值）的正向和负向边界值。非线性函数表示如下：

压力偏差（eMPa）：00.010.050.070.080.10.150.20.30.5

约束边界值（DEAT）000.0250.0350.040.050.0750.10.150.2

实施例中：所述正向约束值是滑压曲线基值的正向20%至30%偏差值，所述负向约束值 是滑压曲线基值的负向20%至30%偏差值。该约束值在动态变化过程中是不断变化最终收敛 为零，正向约束值和负向约束值最终形成实际用于调节的滑压约束面。

其中：如图2所示，所述控制规则是：首先，询问主汽压力是否在约束面内，当压力 设定值进入约束面内或稳定在约束面内时，并且没有快速逼近约束面边界，则停止主控制 器对主汽压调节，执行锅炉主控跟踪调节压力设定值；当压力设定值超出约束面或以较快 的变化速度从束面内逼近约束面边界时，触发主控制器，执行锅炉主控调节，使用约束面内 的压力设定值对主汽压调节，使压力设定值稳定在约束面内。其调节是以主汽压力品质、主 汽压力运行状态、主汽压力变化速度、负荷运行状态和协调控制模式信息为基准，确定开启 约束面起作用的标准。

实施例中：所述较快的变化速度是是以其微分值作为判断，一般为每秒变化速度 超过0.015MP。

实施例中：所述方法进一步包括：由滑压约束面和前馈量获得的锅炉主控制器控 制变量，前馈量包括给煤、给水和送风的前馈量；再取该时刻锅炉主控制器的过程变量，作 为下一时刻设定值约束面正向约束值和一个负向约束值的校正。因此，压力设定值束面是 不点变化的，是实时变化的约束值，并根据信息融合后的主汽压力运行工况计算约束值的 大小和方向，用于形成实际的滑压约束面。其中：所述的控制变量是包括锅炉煤、给水和风 的输入量，所述的过程变量是煤的“初始冲量”、“刹车冲量”和“动态补偿给煤量”幅度和方 向。

上述实施例包含信息融合、算法判断和闭环优化校正三层。所涉及到的主要是超 （超）临界机组的协调控制系统和基于DCS平台的算法实现。

上述实施例的实施是通过具有分析程序的计算机工作站去控制含有DCS系统的计 算机控制器，控制器将数字信号转换成模拟信号后通过输出控制电路连接给煤机转速调节 器。

实施例对滑压运行的超（超）临界机组，将其滑压目标值、限速后压力设定值、变负 荷信号、实际压力变化趋势、主汽压力保持信号等信息按一定算法进行融合，判断主汽压力 将要处于运行的工况。

实施例针对滑压运行的超（超）临界机组，设计实时变化的约束值，并根据信息融 合后的主汽压力运行工况计算约束值的大小和方向，用于形成实际的滑压约束面。

实施例对滑压运行的超（超）临界机组，设计广义智能锅炉主控前馈，由信息融合 来设计广义智能前馈中的“初始冲量”、“刹车冲量”和“动态补偿给煤量”幅度和方向，这三 个分量直接作用到煤量控制器中。其算法的原则性公式为： ，其中表示动态补偿的煤量，表示变 负荷速率修正系数，表示持续时间，表示作用幅度，表示初始脉冲函数。 其控制方法主要描述为：随着负荷指令向目标负荷的逼近，会向零值逼近，通过对其 函数的合理设置，预给煤信号的作用幅度会越来越小；当目标负荷发生变化时，“初始 冲量”开始起作用，作用的幅度与时间均由目标负荷与负荷指令的初始偏差决定；考虑变负 荷速率的影响，设计为“初始冲量”作用的幅度修正系数；考虑主汽压力变化的影响，设计 为“初始冲量”作用的幅度修正系数；设计“刹车冲量”的作用时间，其作用幅度为前一时 刻的“初始冲量”的反向值，作用时间为负荷变化量线性插值函数。