一種火電機組送風機自動控制優化方法與流程

本發明創造涉及一種自動控制優化方法，尤其是一種火電機組送風機自動控制優化方法。
背景技術：
：隨著環保要求的日益嚴格，各火力發電企業紛紛對燃煤機組進行設備的節能減排改造升級，包括脫硫改造、脫硝改造、低氮燃燒器改造和超凈排放改造等，設備改造升級后相關的控制技術研究滯后，在實際運行過程中經常出現機組主要參數控制品質差及氮氧化物等排放超標，為保證排放的煙氣中氮氧化物含量滿足要求，需要嚴格控制煙氣含氧量的變化范圍，優化送風機自動控制，同時還存在送風機超電流和送風機失速等安全問題。尤其體現在運行工況多變的控制環節，在整個調峰調頻的過程中，涉及到送風系統的控制兼顧快速性和穩定性，為了滿足煙氣含氧量的控制要求，送風機自動控制必須穩定、可靠，保證送風機在運行過程中安全、穩定，給送風機自動控制帶來許多困難。近些年眾多國內學者對火電機組送風機自動控制相關問題進行了研究與探討，主要從改進測風裝置、應用模糊自尋優控制技術等方面進行了闡述，并解決了風量信號測量難的問題和風煤最佳配比，但對鍋爐總風量pid調節器前饋控制，鍋爐總風量pid調節器上限、下限控制，送風機過電流保護控制和送風機防止失速自動控制等方面沒有進行有針對性的研究。技術實現要素：為了解決上述技術問題，發明創造提供了一種火電機組送風機自動控制優化方法，其目的是為了解決火電機組總風量和煙氣含氧量控制問題，充分發揮設備潛力，在滿足電網調頻調峰要求的同時，保證總風量和煙氣含氧量控制的穩定性。為了實現上述目的，本發明創造采用的技術方案是：一種火電機組送風機自動控制優化方法，其特征在于，步驟為：1）、檢測總給煤量、各個送風機的導葉開度的誤差值d、各個送風機的變頻器頻率的誤差值i；2）、設定電流極限值c、送風機出口壓力降低速率極限值f、送風機失速后導葉開度減小值g、送風機失速后變頻器減小值j；3）、優化dcs系統的鍋爐總風量pid調節器前饋控制邏輯：將輸入的總給煤量經過一階慣性環節后，再輸入到dcs系統中的鍋爐總風量pid調節器前饋折線函數f1(x)中，得出改進后的鍋爐總風量pid調節器前饋控制邏輯；4）、優化鍋爐總風量pid調節器上限值a和鍋爐總風量pid調節器下限值b：將輸入的總給煤量經過一階慣性環節后，再經過dcs系統中的鍋爐總風量pid調節器上限控制邏輯折線函數f2(x)，得到改進后的鍋爐總風量pid調節器上限值a；將輸入的總給煤量經過一階慣性環節后，再經過dcs系統中鍋爐總風量pid調節器下限控制邏輯折線函數f3(x)，得到改進后的鍋爐總風量pid調節器下限值b；當檢驗到送風機發生跳閘快速減負荷時，鍋爐總風量pid調節器上限值由a切換為100，鍋爐總風量pid調節器下限值由b切換為0。5）、分別優化各個送風機過電流保護控制邏輯：5.1）、并將極限值c作為電流超過報警值；5.2）、當送風機處于工頻運行方式時，若運行電流值超過報警值c，則此送風機導葉開度指令的上限值自動切換為送風機導葉當前實際開度減去此送風機導葉開度的誤差值d；5.3）、當送風機處于變頻運行方式時，若運行電流值超過報警值c，則此送風機變頻器指令的上限值自動切換為變頻器當前實際頻率值減去此送風機變頻器頻率的誤差值i；6）、分別優化各個送風機防止失速自動控制邏輯：6.1）當送風機處于工頻運行方式時，若送風機導葉處于自動控制運行方式時，如果送風機出口壓力降低速率大于極限值f或送風機失速信號有效，則控制邏輯自動判斷送風機失速有效，此時控制邏輯自動控制送風機導葉在現有輸出值的基礎上減小送風機失速后導葉開度減小值g，以此減小送風機導葉指令，當送風機失速有效判斷條件消失，延時h秒后，恢復送風機導葉自動控制；6.2）、若送風機變頻器處于自動控制運行方式時，若送風機出口壓力降低速率大于極限值f或送風機失速信號有效，控制邏輯自動判斷送風機失速有效，此時控制邏輯自動控制送風機變頻器在現有輸出值的基礎上減小送風機失速后變頻器減小值j，以此減小送風機變頻器指令，當送風機失速有效判斷條件消失后，延時h秒后，恢復送風機變頻器自動控制；7）、通過步驟1-6對dcs系統進行優化調節，保證機組在運行過程中自動將火電機組鍋爐總風量控制在合理范圍內。所述的步驟6）中的h秒具體范圍為5秒至10秒。所述的設定電流極限值c根據送風機電機的額定功率設定，當送風機電機的額定功率越大時則c越大。所述的送風機出口壓力降低速率極限值f具體范圍為2kpa/min至4kpa/min；所述的送風機失速后導葉開度減小值g具體范圍為10%至20%；所述的送風機失速后變頻器減小值j具體范圍為5hz至10hz。本發明創造的有益效果在于：（1）通過設計鍋爐總風量pid調節器前饋控制邏輯，鍋爐總風量pid調節器上限、下限控制邏輯，送風機過電流保護控制邏輯和送風機防止失速自動控制邏輯，控制送風機導葉或變頻器正確動作，自動控制總風量在合理范圍內，滿足鍋爐燃燒要求。（2）可有效降低運行人員的勞動強度，且控制效果不依賴于運行人員的技術水平。（3）實時性好，現場調試過程簡單，便于工程實現。附圖說明圖1：總風量pid調節器前饋控制、上限控制、下限控制的邏輯圖。圖2是本發明的工作流程框圖。具體實施方式一種火電機組送風機自動控制優化方法，其特征在于，步驟為：1）、檢測總給煤量、各個送風機的導葉開度的誤差值d、各個送風機的變頻器頻率的誤差值i；2）、設定電流極限值c、送風機出口壓力降低速率極限值f、送風機失速后導葉開度減小值g、送風機失速后變頻器減小值j；3）、優化dcs系統的鍋爐總風量pid調節器前饋控制邏輯：將輸入的總給煤量經過一階慣性環節后，再輸入到dcs系統中的鍋爐總風量pid調節器前饋折線函數f1(x)中，得出改進后的鍋爐總風量pid調節器前饋控制邏輯；4）、優化鍋爐總風量pid調節器上限值a和鍋爐總風量pid調節器下限值b：將輸入的總給煤量經過一階慣性環節后，再經過dcs系統中的鍋爐總風量pid調節器上限控制邏輯折線函數f2(x)，得到改進后的鍋爐總風量pid調節器上限值a；將輸入的總給煤量經過一階慣性環節后，再經過dcs系統中鍋爐總風量pid調節器下限控制邏輯折線函數f3(x)，得到改進后的鍋爐總風量pid調節器下限值b；當檢驗到送風機發生跳閘快速減負荷時，鍋爐總風量pid調節器上限值由a切換為100，鍋爐總風量pid調節器下限值由b切換為0。5）、分別優化各個送風機過電流保護控制邏輯：5.1）、并將極限值c作為電流超過報警值；5.2）、當送風機處于工頻運行方式時，若運行電流值超過報警值c，則此送風機導葉開度指令的上限值自動切換為送風機導葉當前實際開度減去此送風機導葉開度的誤差值d；5.3）、當送風機處于變頻運行方式時，若運行電流值超過報警值c，則此送風機變頻器指令的上限值自動切換為變頻器當前實際頻率值減去此送風機變頻器頻率的誤差值i；6）、分別優化各個送風機防止失速自動控制邏輯：6.1）當送風機處于工頻運行方式時，若送風機導葉處于自動控制運行方式時，如果送風機出口壓力降低速率大于極限值f或送風機失速信號有效，則控制邏輯自動判斷送風機失速有效，此時控制邏輯自動控制送風機導葉在現有輸出值的基礎上減小送風機失速后導葉開度減小值g，以此減小送風機導葉指令，當送風機失速有效判斷條件消失，延時h秒后，恢復送風機導葉自動控制；6.2）、若送風機變頻器處于自動控制運行方式時，若送風機出口壓力降低速率大于極限值f或送風機失速信號有效，控制邏輯自動判斷送風機失速有效，此時控制邏輯自動控制送風機變頻器在現有輸出值的基礎上減小送風機失速后變頻器減小值j，以此減小送風機變頻器指令，當送風機失速有效判斷條件消失后，延時h秒后，恢復送風機變頻器自動控制；7）、通過步驟1-6對dcs系統進行優化調節，保證機組在運行過程中自動將火電機組鍋爐總風量控制在合理范圍內。所述的步驟6）中的h秒具體范圍為5秒至10秒。所述的設定電流極限值c根據送風機電機的額定功率設定，當送風機電機的額定功率越大時則c越大。所述的送風機出口壓力降低速率極限值f具體范圍為2kpa/min至4kpa/min；所述的送風機失速后導葉開度減小值g具體范圍為10%至20%；所述的送風機失速后變頻器減小值j具體范圍為5hz至10hz。具體的：本發明是一種火電機組送風機自動控制優化方法，如圖2所示，包括如下步驟：第一步：鍋爐總風量pid調節器前饋控制邏輯，是由總給煤量經過一階慣性環節后，再經過折線函數f1(x)實現。第二步：鍋爐總風量pid調節器上限、下限控制邏輯，包括總給煤量經過一階慣性環節后，再經過折線函數f2(x)實現鍋爐總風量pid調節器上限值a，總給煤量經過一階慣性環節后，再經過折線函數f3(x)實現鍋爐總風量pid調節器下限值b，當送風機跳閘快速減負荷發生時，鍋爐總風量pid調節器上限值由a切換為100，當送風機跳閘快速減負荷發生時，鍋爐總風量pid調節器下限值由b切換為0。其中f1(x)、f2(x)、f3(x)均為dcs系統自帶函數。第三步：送風機過電流保護控制邏輯，包括當送風機處于工頻運行方式時，若運行電流值超過報警值c后，送風機導葉開度指令的上限值自動切換為送風機導葉當前實際開度減去定值d。當送風機處于變頻運行方式時，若運行電流值超過報警值c后，送風機變頻器指令的上限值自動切換為變頻器當前實際頻率值減去定值d。第四步：送風機防止失速自動控制邏輯；包括送風機失速判斷邏輯和送風機失速后送風機導葉或變頻器連鎖控制邏輯，當送風機處于工頻運行方式時，若送風機導葉處于自動控制運行方式時，若送風機出口壓力降低速率大于極限值f，或送風機失速信號有效，控制邏輯自動判斷送風機失速有效，此時控制邏輯自動控制送風機導葉在現有輸出值的基礎上減小g，減小送風機導葉開度，當送風機失速有效判斷條件消失后，延時h秒后，恢復送風機導葉自動控制；當送風機處于變頻運行方式時，若送風機變頻器處于自動控制運行方式時，若送風機出口壓力降低速率大于極限值f，或送風機失速信號有效，控制邏輯自動判斷送風機失速有效，此時控制邏輯自動控制送風機變頻器在現有輸出值的基礎上減小g，減小送風機變頻器指令，當送風機失速有效判斷條件消失后，延時h秒后，恢復送風機變頻器自動控制。所述的在火電機組分散控制系統dcs的控制邏輯組態包括計算回路組態和控制邏輯接口組態，控制邏輯接口包括鍋爐總風量pid調節器前饋控制邏輯接口，鍋爐總風量pid調節器上限、下限控制邏輯接口，送風機過電流保護控制邏輯接口，送風機防止失速自動控制邏輯接口；并將鍋爐總風量pid調節器前饋控制邏輯輸出引入到鍋爐總風量pid調節器前饋控制邏輯接口中，將鍋爐總風量pid調節器上限、下限控制邏輯輸出引入到鍋爐總風量pid調節器上限、下限控制邏輯接口中，將送風機過電流保護控制邏輯輸出引入到送風機過電流保護控制邏輯接口中，將送風機防止失速自動控制邏輯輸出引入到送風機防止失速自動控制邏輯接口中；所述的鍋爐總風量pid調節器前饋，鍋爐總風量pid調節器上限、下限控制，送風機過電流保護控制，送風機防止失速自動控制的算法邏輯是：總給煤量，送風機運行電流值，送風機導葉當前實際開度，送風機導葉處于自動控制運行方式，送風機變頻器指令，送風機變頻器處于自動控制運行方式，送風機出口壓力，送風機失速信號，送風機跳閘快速減負荷發生均可直接從機組分散控制系統dcs實時數據庫中讀取；切換條件：送風機運行電流值超過報警值c，送風機出口壓力在e秒時間內降低f，由邏輯判斷得出；f1(x)為非線性函數發生器，其輸入為總給煤量，輸出為鍋爐總風量pid調節器前饋；f2(x)為非線性函數發生器，其輸入為總給煤量，輸出為鍋爐總風量pid調節器上限值；f3(x)為非線性函數發生器，其輸入為總給煤量，輸出為鍋爐總風量pid調節器下限值；f1(x)、f2(x)、f3(x)的參數可根據實時曲線在線整定，整定的原則是通過現有機組分散控制系統dcs協調控制系統，保證機組在運行過程中，自動將火電機組鍋爐總風量控制在合理范圍內。本發明的核心思想是通過設計鍋爐總風量pid調節器前饋控制邏輯，鍋爐總風量pid調節器上限、下限控制邏輯，送風機過電流保護控制邏輯和送風機防止失速自動控制邏輯，控制送風機導葉或變頻器正確動作，自動控制總風量在合理范圍內，充分發揮設備潛力，在滿足電網調頻調峰要求的同時，保證總風量和煙氣含氧量的控制穩定性。本發明中鍋爐總風量pid調節器前饋控制邏輯，鍋爐總風量pid調節器上限、下限控制邏輯如圖1所示，圖1中，總給煤量、送風機跳閘快速減負荷發生均可直接從機組分散控制系統dcs實時數據庫中讀取；f1(x)為非線性函數發生器，其輸入為總給煤量，輸出為鍋爐總風量pid調節器前饋；f2(x)為非線性函數發生器，其輸入為總給煤量，輸出為鍋爐總風量pid調節器前饋上限值；f3(x)為非線性函數發生器，其輸入為總給煤量，輸出為鍋爐總風量pid調節器前饋下限值；f1(x)、f2(x)、f3(x)的參數可根據實時曲線在線整定，整定的原則是通過現有機組分散控制系統dcs協調控制系統，保證機組在運行過程中，自動將火電機組鍋爐總風量和煙氣含氧量控制在合理范圍內。下面以某600mw火電機組送風機自動控制為例，介紹算法參數整定結果，如表1所示。機組概況：該機組設有兩臺50%容量的送風機提供二次風，送風機為軸流式風機，磨煤機為中速磨煤機，制粉系統采用正壓直吹式，配有7臺磨煤機，每臺磨煤機配置一個熱一次風調節門和一個冷一次風調節門。如表1所示，表1是鍋爐總風量pid調節器前饋，鍋爐總風量pid調節器上限、下限控制參數整定。表1中與f1(x)對應的x為總給煤量（t/h）；與f2(x)對應的x為總給煤量（t/h）；與f3(x)對應的x為總給煤量（t/h）；該機組的總給煤量，送風機跳閘快速減負荷發生均可直接從機組分散控制系統dcs實時數據庫中讀取；完成一種火電機組送風機自動控制優化方法控制回路邏輯組態，將系統投入實際運行，根據機組運行曲線，反復在線整定f1(x)、f2(x)、f3(x)相應參數，保證機組在負荷響應快速穩定的同時，自動將鍋爐總風量控制在合理范圍內；現場調試過程簡單，便于工程實現。表1一種火電機組送風機自動控制優化控制參數整定x(t/h)260320380440500f1(x)(%)31.0434.523841.4844.96x(t/h)260320380440500f2(x)(%)41.0444.524851.4854.96x(t/h)260320380440500f3(x)(%)21.0424.522831.4834.96當前第1頁12