负荷的持续变化需不断地改变调门,故汽压难以很快产生正向的变化,若仍采用常规控制中的汽压设定值曲线,则大偏差对燃料量控制的不确定影响依然存在。因此笔者提出了将锅炉主控中支持负荷与调节汽压的两项功能分量进行解耦处理的思想。以升负荷为例,如图2所示,一方面利用锅炉主控指令的前馈模型③,根据负荷指令需求快速准确地提供热量支持,另一方面根据协调工况下主汽压的响应特性,拟合出其近似曲线作为主汽压的设定值模型⑥,由控制器的PID功能完成主汽压的精确控制。这种控制思想的运用,从时间上解决了负荷①与主汽压②响应对热量的需求矛盾,并有效抑制超调,提高了汽压的可控性,使汽机与锅炉形成一种真正意义上的协调与互补关系。
1.3指令模型的建立
锅炉指令的前馈模型由基本量与动态分量组成,图2中虚线部分为基本量,由各负荷点对应的经BTU修正后的准确燃料量构成,虚线以上部分为快速响应的动态分量ΔB,是负荷目标值与实际负荷设定值之差ΔN的函数,该函数如图3所示,图中横坐标正向为负荷设定值偏差的绝对值 |ΔN| ,负向为时间轴t ,a、b分别代表10%MCR和3%MCR点,t0是通过逻辑判断产生的负荷过零时间点,t1则需根据主汽压响应情况现场整定,锅炉指令动态分量ΔB的幅值一般整定在±3%至±6%之间,对应不同的变负荷率再乘以相应的系数。
锅炉能量持续足量的响应将通过以上模型得以保障,但要使实际负荷的平均变化速率接近负荷指令的变化率(即指令3%/min变化时实际负荷变化率不小于2.4%/min),则在负荷变化的中间段必须维持实际负荷与指令几乎同速变化,此时单凭汽机主控的PID调节作用将无法满足汽机调门的动作需求,必须借助于一定的指令前馈作用。在升负荷过程中使汽机调门在指令前馈作用下持续开启,锅炉产生的热量将迅速转换为主蒸汽流量并快速提升负荷。前馈量的大小则根据定压段调门动作幅度与负荷变化量的对应关系整定。
在增减负荷过程中,由于受调门动作的干扰,锅炉主汽压力的对象特性发生了较大改变。经试验分析发现,此时的主汽压对象是一个带死区的高阶对象,且死区大小受负荷变化率、负荷变化幅度及机组运行工况等诸多因素影响,无法准确估算。为满足主汽压解耦控制的要求,必须确定主蒸汽压力的设定值模型,笔者以二阶惯性环节对高阶对象予以近似,再辅以汽压起始死区的智能逻辑判断,构造出了足够精度的主汽压设定值模型,并在实际应用中取得了预期的效果。
3.控制方案的实现技巧
来源:浙江省电力试验研究所