母管制机组母管压力负荷分配协调控制方案

#3锅炉负荷分配系数，1代表#4锅炉负荷分配系数。 控制器2：内环调节器，控制锅炉负荷，其输出u2为给粉机转速。 主蒸汽母管压力协调控制系统的控制框图如图1所示。 图１ 母管压力协调控制系统原理框图 框图中符号说明： G1(S)：母管系统压力对负荷的传递函数； G2(S)：锅炉负荷对燃料量的传递函数； Sp1：母管压力给定值； Sp2：锅炉负荷给定值； Pm： 母管压力测量值； y1： 外环控制反馈量； y2： 内环控制反馈量； e1： 外环偏差； e2： 内环偏差； fbpb：汽包压力前馈系数； fbdq：负荷扰动前馈系数； Pb： 汽包压力； Dq： 主汽流量； 2）非线性给粉控制器的设计 为达到稳态、动态指标均佳，控制过程中时刻判断燃烧系统所处的状态——稳态或动态。内部扰动和外部扰动引起的动态分别选用不同的控制参数（见图2）。当母管压力／主汽压力偏差大时，系统处于动态过程，采用快速ＰＩ控制器；反之，采用阻尼较大的ＰＩ控制器。 图2具有多种控制手段及给粉机快速投切技术的给粉回路控制程序框图 控制器的选取基于以下规则： ? 若汽机快速抛负荷（K=1，否则K=0），则采用具有给粉机自动投切功能的控制器（Controller1），K值根据母管压力/主汽压力偏差及变化率现场工艺调试情况确定。 ? 若母管压力 / 主汽压力偏差e小于预先设定的门槛值e，则采用具有较大阻尼和汽包压力前馈的PI控制器（Controller2）。e< e说明系统状态接近稳态，此时主要关心调节精度问题，故采用较大阻尼的PI控制器；引入汽包压力前馈是为了降低接近稳态时给粉机转速的大范围波动； ? 若母管压力 / 主汽压力偏差e大于预先设定的门槛值e，且ddq（为采样两时刻之间的负荷增量）与ddp（为采样两时刻之间的主汽压力增量）同号，则采用具有主汽流量前馈的快速PI控制（Controller3）。e> e说明系统处于暂态过程中，故采用快速PI控制；ddq与ddp同号说明系统受到的干扰为外扰动（如负荷变化），为了抵消外扰动的影响引入了主汽流量前馈控制； ? 若母管压力 / 主汽压力偏差e大于预先设定的门槛值e，且ddq与ddp异号，则采用无前馈的快速PI控制（Controller4）。e> e说明系统处于暂态过程中，故采用快速PI控制；ddq与ddp异号说明系统受到的干扰为内扰动（如煤质变化），内扰动情况下不需加入前馈控制。 ? 当汽机快速甩负荷、外网负荷突然下降时，调节系统根据负荷变化的大小、主汽压力上升的速度，急停1—2台给粉机，使燃料量迅速下降，同时又稳定了其它给粉机的转速，不致因所有给粉机转速快速下降而造成灭火。给粉机的投切逻辑在控制程序中自动完成。给粉机自动投切技术的使用，能够使锅炉负荷在较大范围内快速波动时，燃烧自动控制系统具备快速稳定主蒸汽压力的能力。 6 控制效果. 某石化公司热电厂，为8炉（8*410T/H）母管制并列运行方式，#3、#4锅炉采用母管协调控制，并实现了锅炉稳态及大负荷扰动情况下的全自动控制。系统运行稳定可靠，取得了很好的经济效益.目前其它锅炉的DCS系统也正在陆续应用该项控制技术。 根据扰动试验记录数据，如下图所示，在锅炉发生“10%额定负荷/60秒”（电力部颁为“5%/90秒”）扰动下主汽母管最大动态偏差为0.21Mpa稳态偏差±0.02Mpa，母管压力恢复时间：6分30秒；分析实时趋势图，控制系统在大负荷扰动工况下表现了良好的调节品质及鲁棒性。控制系统保持全自动运行，并能快速调节恢复稳态。主汽母管压力、主汽流量、汽包水位、炉膛负压等主要参数波动范围均能满足锅炉运行工艺要求。 给粉实时趋势分析： 15时14分母管压力给定值为9.10MPa，母管压力9.10MPa，整个系统处于稳定状态。15时14分30秒汽机开始甩负荷，至15时15分30秒结束，汽机共甩负荷2万千瓦，母管中蒸汽流量减少82t/h，其中#3锅炉负荷变化46t/h，#4锅炉负荷变化36t/h。母管压力由9.10Mpa迅速升高，15时16分40秒达到最高值9.317MPa，最大偏差为0.217MPa，给粉机转速迅速下降，于17分10秒发生#9给粉机自动切除，母管压力于15时22分08秒恢复正常9.117Mpa，偏差0.017MPa。 主要参数： 负荷扰动量：82t/h/6分钟； 母管压力超调量：0.217MPa； 母管压力恢复时间：6分30秒（偏差<±0.02MPa）； 图3  给粉实时趋势图