热电母管制机组优化控制策略及控制要点

一、母管制机组优化控制的主要内容:

1、在母管中总的供热负荷按如下方法确定

单台锅炉的热负荷在整个热网中的权重比按如下方法确定:

负荷分配的灵活性考量, 考虑设备状态发生变化;考虑运行人员对运行方式的调整和进行干预;增加操作员偏置设定控制方式;

2、基准母管压力的确定

母管压力是表征热网中供热负荷与用热负荷是否处于相对平衡状态的特征参数;

当热网中供热负荷与用热负荷处于一种相对平衡状态时, 我们将此时的热网母管压力定义为基准母管压力;

维持热网运行的稳定性, 使热网供热负荷与用热负荷达到一种相对平衡态。同时提高热网运行的经济性, 热网母管压力过低, 可能降低蒸汽品质, 热网母管压力过高, 浪费资源, 成本提高。

当锅炉母管上并列运行的锅炉太多, 例如并列运行的锅炉数量〉3台;或锅炉母管的长度超过80米的话, 一般情况下, 锅炉母管两端的压力是不相同的, 所以在设定锅炉母管基准压力时, 应该注意要分段设置。

每台锅炉出口到锅炉母管的管道距离、截止阀、流量喷嘴的安装位置是不同的, 那么产生的压降也是不同的。也就是说, 从锅炉出口到热网母管有一定的压损, 而每台锅炉的压损也是不同的。当实际锅炉母管的热网压力等于基准母管压力时, 也就是说, 热网上的供热负荷与用热负荷达到了一种相对的平衡态时, 则各台锅炉的实际锅炉出口压力即是该台锅炉的主汽压力设定点。

二、锅炉母管压力控制的原则和策略

1、主要控制手段是

增加和 (或) 调整母管上并列运行的各台锅炉的燃料量、送风量、以及给水流量, 以提高对热网的的热负荷变化的快速响应。

2、辅助控制策略

通过DEH快速改变并列在热网上的汽机的热负荷, 以维持热网母管压力运行的稳定性;特点:由于DEH、以及液压调速系统的动作特性, 近似比例特性, 所以高调门动作调整速度快。

三、中储式锅炉烟风系统的特点及控制策略

1、未配置一次风机, 使得总风量既包括二次风 (随负荷变化) 又含有一次风 (随负荷和给粉机运行数量以及排粉机运行数量而变化) 两者相互耦合, 在各个负荷段的定值很难确定;

在多变量耦合系统中, 一次风压与负荷的关联度最紧密, 且反应速度最快, 而送风机勺管的开度最终决定了锅炉总的用风量, 因此采用送风机来调整一次风压是最好的选择。由于多个参数互相耦合, 与负荷变化之间的非线性, 以及多个变量同时参与控制是造成调节效果不好的主要原因, 由于氧量控制是风量控制的最终目的, 因此取消风量控制, 而保留氧量控制是一个明智和简洁的选择。

2、解耦后的控制策略

送风机勺管 (或动叶) 调节一次风母管压力, 一次风母管压力的设定值为:负荷-一次风母管压力的函数+运行人员偏置值;二次风总风门挡板调节烟气含氧量, 烟气含氧量设定值为:负荷-氧量函数+运行人员偏置值。

四、优化控制要解决的主要问题及控制策略

通过对控制方案的优化处理, 使锅炉在负荷变化中能够提高其主要控制变量的动态响应速度, 改善其动态响应特性, 提高燃料控制、风量控制、给水控制、主汽温度控制等主要控制变量在热网中负荷响应的快速性、准确性、缩短调整周期、减少超调量、提高其稳定性和控制精度, 以适应用户安全、稳定的运行工况需求。常规的模拟量以及协调控制存在的主要问题常规的模拟量以及协调控制难以解决被控对象的非线性和超大惯性问题,

大滞后:被控对象响应较慢, 滞后时间长, 惯性大;

强耦合:被控变量之间相互影响, 交叉耦合;

强干扰:被控对象扰动因素多, 扰动无序且频繁;

多目标:多个被控变量的目标与目标之间相互制约。其存在的问题主要表现在如下几个方面:

在燃煤机组中, 供热负荷与用热负荷之间;炉-炉之间的协调、汽水系统的平衡是一种多变量、强耦合、非线性时变系统。在燃烧控制系统中, 燃烧的过程控制也是一种多变量、强耦合、非线性时变系统, 与燃料的可燃基挥发份、灰份、含碳量、水份、燃点、低位发热量、以及煤的粒径有关, 对普通燃煤锅炉, 如果按煤的粒径按200目计算的话, 煤的粒径为￠=0.074mm其燃烧惯性一般为45-60S, 如果是循环流化床锅炉, 按煤的粒径按￠=5-8mm计算的话, 其燃烧惯性一般为在自然循环汽包炉中, 汽包的蓄能作用是一把双刃剑, 在热负荷突然变化时, 由于汽包的蓄能作用, 能快速弥补母管压力的降低。在暂态调整过程中起到一定作用, 但燃煤若跟不上的话, 其暂态过程只能维持2-3分钟, 由于汽包工作在饱和汽水状态, 汽包压力与燃料燃烧过程的响应曲线是一个典型的一阶惯性曲线, 从给煤开始到汽包压力完全响应, 其惯性常数一般为5-8分钟。150-180S, 虽然常规PID控制能够应付绝大多数基本的工业控制问题, 但是, 对于具有强耦合, 大惯性的控制对象, 常规PID控制就很难解决, 原因如下: (1) 常规PID控制是根据当前周期的偏差来进行计算和控制, 对于大滞后对象, 其偏差自然也滞后, 因此很难解决滞后的问题; (2) 常规PID控制都是单输入对单输出, 对于多输入多输出的强耦合对象, 只能是在解耦的前提下, 一对一的进行处理, 如果处理不好, 这时就很难解决变量的耦合问题。

常规的汽包水位PID控制积分器过饱和问题解析如下:

1、水位升高;

调门关小, 水位开始下降, 调门仍然在关小;直到PID输入偏差过零点, 调节器的输出才翻转, 这就是所谓的积分器过饱和现象。

2、常规的汽包水位PID控制存在几个主要问题;

汽包水位的动态特性是典型的水槽特性, 具有容积迟延, 惯性较大。

汽包水位PID控制是被动式有差调节, 滞后比较大。

汽包水位PID控制由于积分器的过饱和作用, 往往产生比较大的超调。

在锅炉控制过程中存在的主要问题归纳如下:

锅炉燃烧系统的惯性;

汽包压力对燃料燃烧系统的惯性;

汽包水位的容积迟延对汽包水位控制的惯性;

常规的PID控制是被动式有差调节, 滞后问题;

常规的PID控制由于积分器的过饱和作用, 产生的超调问题;我们不妨仔细分析一下, 摆在我们面前的问题看起来比较多, 归纳起来也就两大问题:一是惯性大的问题;包括燃烧系统的惯性、汽包汽水系统的惯性等;二是常规的PID控制由本身的积分器的过饱和而产生的滞后和超调问题。

摘要：热电联产机组为了保证热网和电网的稳定, 多台机组配套多台锅炉, 采用母管制设计能很好的满足要求, 但是母管制从自动控制优化的角度来说, 具有很大难度, 针对这种中储式煤粉炉和抽汽式机组的母管制控制进行了优化探讨和实践。

关键词：中储式煤粉炉,抽汽式机组,母管制,优化控制