燃氣?蒸汽聯合循環機組通用負荷控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種燃氣?蒸汽聯合循環機組通用負荷控制方法，包括為：(1)中調負荷指令經速率限制及功率限幅處理后產生實際負荷指令；(2)燃氣輪機和蒸汽輪機的負荷經過加法運算后，與實際負荷指令進行偏差計算，再進行積分運算；(3)將中調實際負荷指令與蒸汽輪機負荷進行減法運算，其輸出結果疊加在燃氣輪機負荷控制回路中；(4)蒸汽輪機負荷信號根據汽輪機節流和循環效率關系曲線，經過負荷?壓力函數f(x)處理后與蒸汽輪機前壓力值進行偏差計算，其輸出再進行比例?積分運算，結果作為汽輪機控制指令。本發明自動進行兩臺機組之間的負荷合理分配，有效提高整套機組快速適應外界負荷變化的能力。
【專利說明】
燃氣蒸汽聯合循環機組通用負荷控制方法
技術領域
[0001] 本發明屬于自動發電控制技術領域，特別是一種燃氣-蒸汽聯合循環機組通用負 荷控制方法。
【背景技術】
[0002] 當前，我國大氣污染的治理工作異常繁重，中心城市內的燃煤發電機組逐步關停， 為此國家大量投資建設燃氣-蒸汽聯合循環發電機組，以降低發電機組對大氣環境的污染 物排放量。燃氣_蒸汽聯合循環機組相比單元機組熱力系統結構更加復雜，燃氣輪發電機組 排出的高溫煙氣進入余熱鍋爐，利用余熱鍋爐產生的高溫高壓蒸汽推動汽輪機發電，一次 能源的梯級利用度較高，整套機組的循環熱效率非常高，由于機組利用燃燒天然氣發電，所 以排放的污染物很少，是中心城市首選的燃煤發電機組替代技術。但燃氣-蒸汽聯合循環機 組的應用還屬于新技術的摸索階段，對于機組負荷控制的優化仍需不斷完善。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是針對現有技術的不足，而提出一種燃氣-蒸汽聯合循環機組通用 負荷控制方法。
[0004] 本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：
[0005] -種燃氣-蒸汽聯合循環機組通用負荷控制方法，包括步驟如下：
[0006] (1)發電機組負荷管理中心接受的中調負荷指令，經速率限制模塊限速、功率限幅 模塊限幅處理后產生實際負荷指令；
[0007] (2)燃氣輪發電機組和蒸汽輪發電機組的負荷經過加法模塊運算，產生整套機組 的總功率信號，與中調負荷指令經限速、限幅處理后的實際負荷指令信號進行偏差計算，偏 差運算模塊的輸出再送至積分運算模塊進行積分運算，利用積分運算模塊的快速消除偏差 功能，實現整套機組總功率的快速準確閉環調節；
[0008] (3)將經過速率限制模塊限速、功率限幅模塊限幅處理產生的中調實際負荷指令 與汽輪發電機組的實際負荷進行減法運算，將其輸出結果作為前饋指令疊加在燃氣輪機負 荷控制回路中，形成燃氣輪機控制指令；
[0009] (4)汽輪機負荷信號根據汽輪機節流和循環效率關系曲線，經過負荷-壓力函數f (x)處理，產生機前壓力控制的給定值，與蒸汽輪機前壓力的測量值進行偏差計算，其輸出 再進行比例-積分運算，結果作為汽輪機控制指令。
[0010] 而且，所述步驟（1)中速率限制模塊是將輸入的機組負荷指令信號變化速率限制 在整套機組額定負荷的0-2.5%范圍內，所述功率限幅模塊是將輸入信號的功率限制在整 套機組額定負荷的40 % -90 %范圍內。
[0011]而且，所述步驟(2)中積分控制模塊的數學描述式是：
[0012]
，式中Ti為積分時間，單位為秒，取值為10~20秒，S為拉普拉 斯變換因子，無量綱，E (s)為偏差輸入。
[0013] 而且，所述步驟(4)中負荷-壓力函數f(x)用4個坐標點（0,4);(40%Pe，4);(80% ?6,8);(100%?6,8)擬合產生，其中，函數汽1)輸入為汽輪發電機組的實際功率，？6為汽輪 發電機組的額定功率，單位均為兆瓦(MW)，輸出為汽輪機機前壓力控制的給定值，單位為兆 帕(MPa)。
[0014] 而且，所述步驟(4)中比例-積分運算模塊的數學描述式是：
[0015]
，式中Kp為比例放大系數，Ti為積分時間，單位為秒，S 為拉普拉斯變換因子，無量綱，E (s)為偏差輸入。
[0016] 本發明的積極效果
[0017] 本發明針對此類發電機組熱力系統設備、結構組成復雜的特點，整套機組負荷控 制采用燃機主動響應外界負荷指令，引入積分控制算法進行輔助修正機組負荷控制，汽輪 發電機組根據節流和循環效率的最佳效率點采用滑壓運行壓力控制、負荷跟隨的控制方 式，實現整套機組聯合循環方式下的負荷控制方法，自動進行兩臺發電機組之間的協調控 制和負荷的合理分配，有效提高整套發電機組快速適應外界負荷的能力。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明方法的流程框圖。
【具體實施方式】
[0019] 以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述:需要強調的是，本發明所述的實施 例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是 由本領域技術人員根據本發明的技術方案得出的其它實施方式，同樣屬于本發明保護的范 圍。
[0020] -種燃氣-蒸汽聯合循環機組通用負荷控制方法，如圖1所示，包括步驟如下：
[0021] (1)發電機組負荷管理中心接受的中調負荷指令，經速率限制模塊限速、功率限幅 模塊限幅處理后產生實際負荷指令；
[0022] 其中，所述速率限制模塊是將輸入的機組負荷指令信號變化速率限制在整套機組 額定負荷的0-2.5%范圍內，所述功率限幅模塊是將輸入信號的功率限制在整套機組額定 負荷的40%_90%范圍內，以保證機組接收的負荷指令信號的變化速率和變化幅度在機組 允許調整范圍內。
[0023] (2)燃氣輪發電機組和蒸汽輪發電機組的負荷經過加法模塊運算，產生整套機組 的總功率信號，與中調負荷指令經限速、限幅處理后的實際負荷指令信號進行偏差計算，偏 差運算模塊的輸出再送至積分運算模塊進行積分運算，利用積分運算模塊的快速消除偏差 功能，實現整套機組總功率的快速準確閉環調節；
[0024] 其中，所述積分控制模塊的數學描述式是
，式中Ti為積分時 間，單位為秒，取值為10~20秒，S為拉普拉斯變換因子，無量綱，E(S)為偏差輸入。
[0025] (3)由于燃氣-蒸汽聯合循環發電機組負荷分配采用燃機主動響應外界負荷指令， 汽輪發電機組采用滑壓運行壓力控制負荷跟隨的方式，所以蒸汽輪發電機組的實際負荷是 跟隨燃機的負荷而變化的，但存在一個較大的慣性和遲延。為了快速消除汽輪發電機組負 荷變化對機組總負荷的影響，提高機組聯合循環工況下對中調負荷指令的響應速度，本發 明將經過速率限制模塊限速、功率限幅模塊限幅處理產生的中調實際負荷指令與汽輪發電 機組的實際負荷進行減法運算，將其輸出結果作為前饋指令疊加在燃氣輪機負荷控制回路 中，形成燃氣輪機控制指令，有效提高整套機組響應外界負荷指令的速率。
[0026] (4)汽輪機負荷信號根據汽輪機節流和循環效率關系曲線，經過負荷-壓力函數f (x)處理，產生機前壓力控制的給定值，與蒸汽輪機前壓力的測量值進行偏差計算，其輸出 再進行比例-積分運算，結果作為汽輪機控制指令，實現汽輪發電機組根據節流和循環效率 的最佳效率點采用滑壓運行壓力控制負荷跟隨的功能，提高整套機組的聯合循環熱效率。 [0027] 其中，所述負荷-壓力函數f (x)用4個坐標點（0,4) ; (40%Pe，4) ; (80%Pe，8); (100 % Pe，8)擬合產生;其中函數f (x)輸入為汽輪發電機組的實際功率，Pe為汽輪發電機組 的額定功率，單位均為兆瓦(MW)，輸出為汽輪機機前壓力控制的給定值，單位為兆帕(MPa)。
[0028]所述比例-積分運算模塊的數學描述式是：
，式中Kp為比 例放大系數，Ti為積分時間，單位為秒，S為拉普拉斯變換因子，無量綱，E(s)為偏差輸入。
【主權項】
1. 一種燃氣-蒸汽聯合循環機組通用負荷控制方法，其特征在于包括步驟如下： (1) 發電機組負荷管理中心接受的中調負荷指令，經速率限制模塊限速、功率限幅模塊 限幅處理后產生實際負荷指令； (2) 燃氣輪發電機組和蒸汽輪發電機組的負荷經過加法模塊運算，產生整套機組的總 功率信號，與中調負荷指令經限速、限幅處理后的實際負荷指令信號進行偏差計算，偏差運 算模塊的輸出再送至積分運算模塊進行積分運算，利用積分運算模塊的快速消除偏差功 能，實現整套機組總功率的快速準確閉環調節； (3) 將經過速率限制模塊限速、功率限幅模塊限幅處理產生的中調實際負荷指令與蒸 汽輪發電機組的實際負荷進行減法運算，將其輸出結果作為前饋指令疊加在燃氣輪機的負 荷控制回路中，形成燃氣輪機控制指令； (4) 蒸汽輪機負荷信號根據汽輪機節流和循環效率關系曲線，經過負荷-壓力函數f(x) 處理，產生機前壓力控制的給定值，與蒸汽輪機前壓力的測量值進行偏差計算，其輸出再進 行比例-積分運算，結果作為汽輪機控制指令。2. 根據權利要求1所述的燃氣-蒸汽聯合循環機組通用負荷控制方法，其特征在于:所 述步驟（1)中速率限制模塊是將輸入的機組負荷指令信號變化速率限制在整套機組額定負 荷的0-2.5%范圍內，所述功率限幅模塊是將輸入信號的功率限制在整套機組額定負荷的 40%-90%范圍內。3. 根據權利要求1所述的燃氣-蒸汽聯合循環機組通用負荷控制方法，其特征在于:所 述步驟(2)中積分控制模塊的數學描述式是：，式中Ti為積分時間，單位為秒，取值為10~20秒，S為拉普拉斯變 換因子，無量綱，E(s)為偏差輸入。4. 根據權利要求1所述的燃氣-蒸汽聯合循環機組通用負荷控制方法，其特征在于:所 述步驟(4)中負荷-壓力函數f(x)用4個坐標點(0,4) ;(40%Pe，4);(80%Pe，8);(100%Pe， 8)擬合產生，其中，函數f(x)輸入為汽輪發電機組的實際功率，Pe為汽輪發電機組的額定功 率，單位均為兆瓦，輸出為汽輪機機前壓力控制的給定值，單位為兆帕。5. 根據權利要求1所述的燃氣-蒸汽聯合循環機組通用負荷控制方法，其特征在于:所 述步驟(4)中比例-積分運算模塊的數學描述式是：，式中Kp為比例放大系數，Ti為積分時間，單位為秒，S為拉普 拉斯變換因子，無量綱，E(s)為偏差輸入。
【文檔編號】G05B11/42GK106054591SQ201610518698
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月5日
【發明人】王建軍, 張長志, 周連升, 李浩然, 倪瑋晨, 曹曉楠
【申請人】國網天津市電力公司, 國家電網公司