直流炉单元机组直接能质平衡协调控制系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102323748A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102323748A(43)申请公布日2012.01.18(21)申请号201110103988.0(22)申请日2011.04.25(71)申请人上海迪吉特控制系统有限公司地址200040上海市西康路699弄1号604室(72)发明人叶敏苏明冯树臣潘钢陈又申夏明赵松烈(51)Int.Cl.G05B11/42(2006.01)F01K11/02(2006.01)F01D17/10(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称直流炉单元机组直接能质平衡协调控制系统(57)摘要本发明分别采用直接能量平衡机理实现汽机功率调节回路与锅炉燃烧调节回路间的动态解耦，采用直接质量(流量)平衡机理实现汽机功率调节回路与锅炉给水调节回路间的动态解耦，将通常的直流炉单元机组3×n多变量并行控制系统解耦成为一个具有递阶控制结构的解耦控制回路。锅炉燃烧调节回路取消了通常的机前压力串级调节器，而以锅炉蒸发受热面的焓增偏差作为其控制输入；锅炉给水调节回路则设计为以汽机功率指令为输入的燃水比调节，并设计了锅炉燃烧和给水间的动态补偿。该方法最大限度地消除了各调节回路间的耦合影响，调整方便，改善了变压、变负荷工况下直流炉单元机组协调控制系统的控制品质。CN1023748ACCNN110232374802323758A权利要求书1/2页1.一种直流炉单元机组直接能质平衡协调控制系统，包括汽机功率调节回路(1)，其输出为汽机功率指令μT；锅炉给水调节回路(2)，其输出为给水流量指令μBW；锅炉燃烧调节回路(3)，其输出为燃烧率指令μBF；其特征在于：分别采用直接能量平衡机理实现汽机功率调节回路(1)与锅炉燃烧调节回路(3)间的动态解耦和采用直接质量(流量)平衡机理实现汽机功率调节回路(1)与锅炉给水调节回路(2)间的动态解耦；并通过机组功率指令信号ULD和燃水比校正信号δ将上述三个多变量并行调节回路转化为具有递阶结构的解耦调节回路，具体是按照以下步骤实现的：(1)选取直流锅炉蒸发受热面实际焓增ΔHM与设计焓增ΔHS的偏差f(ΔHS，ΔHM)作为直流炉单元机组的直接能量平衡信号φ，并作为锅炉燃烧调节回路(3)的控制输入，同时取机前压力设定值PS的函数f(PS)对锅炉蓄能进行修正；并将机组功率指令信号ULD作为锅炉燃烧调节回路(3)的前馈信号；即：锅炉燃烧率指令μBF＝PID(φ+f(PS))+F(ULD)φ＝f(ΔHS，ΔHM)其中，PID(φ+f(PS))是锅炉燃烧调节回路(3)的比例-积分-微分控制器，f(PS)为锅炉蓄能修正函数，F(ULD)为动态前馈函数；(2)汽机功率调节回路(1)的控制输入为机组功率指令信号ULD和机组实际功率NT之差，同时，在汽机功率指令μT的形成回路中还包含一个焓差校正因子，当锅炉侧热量偏差大时，将限制汽机功率指令的输出，即：μT＝PID(ΔNT)-f(φ)ΔNT＝ULD-NT其中，PID(ΔNT)是汽机功率调节回路(1)的比例-积分-微分控制器，f(φ)是以直接能量平衡信号φ为输入的焓差校正因子；(3)锅炉给水调节回路(2)为带机前压力偏差校正的燃水比控制，并以锅炉燃水比信号δ作为机组的直接质量(流量)平衡信号，其输入为汽机功率指令μT，即：锅炉给水流量指令μBW＝δ(μT)+F(ΔPT)ΔPT＝PS-PT其中，δ(μT)是锅炉燃水比信号，F(ΔPT)是锅炉给水调节回路(2)的机前压力偏差校正因子；2.如权利要求1所述的一种直流炉单元机组直接能质平衡协调控制系统，其特征在于：直接能量平衡信号φ中的直流锅炉蒸发受热面实际焓增与设计焓增的偏差函数f(ΔHS，ΔHM)为设计焓增ΔHS与实际焓增ΔHM之差，即：φ＝f(ΔHS，ΔHM)＝ΔHS-ΔHM其中直流锅炉蒸发受热面实际焓增ΔHM为由实际测量的给水流量乘以分别由锅炉中间点和省煤器入口的压力、温度计算得到的焓值之差，而ΔHS是由锅炉设计数据计算得到直流锅炉蒸发受热面设计焓增函数；3.如权利要求1所述的一种直流炉单元机组直接能质平衡协调控制系统，其特征在于：直接能量平衡信号φ中的直流锅炉蒸发受热面实际焓增与设计焓增的偏差函数f(ΔHS，ΔHM)为设计焓增ΔHS与实际焓增ΔHM之比，即：φ＝f(ΔHS，ΔHM)＝ΔHS/ΔHM；2CCNN110232374802323758A权利要求书2/2页4.如权利要求1所述的一种直流炉单元机组直接能质平衡协调控制系统，其特征在于：锅炉燃水比信号δ(μT)为一个与直接能量平衡信号φ相关的多阶滞后函数，即：nδ(μT)＝f(μT)/(1+T(φ)s)其中s为拉普拉斯算子，T(φ)是以直接能量平衡信号φ为输入的时间常数，n为多阶滞后函