一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器自動控制方法與流程
1.本發明涉及一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器自動控制方法，屬于塔式爐再熱器溫控技術領域。
背景技術：
2.目前，大型火力發電廠塔式鍋爐一般采用擺動燃燒器作為再熱汽溫的主要調節手段，減溫水作為輔助調節手段。但是在火電廠的運行實踐中一般都對燃燒器的擺動幅度做手動控制，人為控制時，鍋爐負荷在不斷變動，運行人員無法做到實時響應，易導致主再汽溫波動；擺動燃燒器投入自動控制時，在負荷不斷變動時，又極易導致擺動燃燒器的無序頻繁調節，影響機組其他參數穩定性及擺動燃燒器機械機構的安全性。因此開發一套即能夠快速響應再熱汽溫，又能夠避免擺動燃燒器頻繁調節的控制方式，顯得尤為重要。
3.有鑒于上述的缺陷，本發明以期創設一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器自動控制方法，使其更具有產業上的利用價值。
技術實現要素：
4.為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種塔式爐擺動燃燒器下的再熱汽溫自動控制方法。
5.本發明的塔式爐智能模糊擺動燃燒器自動控制方法，包括以下步驟：
6.s1、建立再熱汽溫控制方程:
[0007][0008]
由控制方程可知：爐膛內的總熱量；爐膛內熱量在各受熱面的分配；再熱器各級減溫水的投入量是影響再熱汽溫的主要因素。
[0009]
由此我們總結出鍋爐運行中影響再熱汽溫的條件：
[0010]
鍋爐負荷影響：超臨界機組再熱器系統的受熱面更多的布置于尾部煙道，輻射換熱比例小，較多的呈現對流式汽溫特性，即隨著負荷增加(降低)，再熱汽溫升高(降低)。
[0011]
爐膛火焰中心位置的影響：當火焰中心升高時，爐膛出口煙溫升高，再熱器吸熱份額增加，汽溫也會隨之升高。
[0012]
制粉系統投停的影響：制粉系統投停方式的不同，也會影響火焰中心的位置，導致再熱汽溫的變化。
[0013]
s2、針對部分典型燃燒工況，進行燃燒器擺動的特性試驗，檢測相關參數的變化，從而確定在機組正常運行負荷下的擺動燃燒器擺角的控制范圍；
[0014]
s3、構架擺動燃燒器擺角自動調整控制系統：
[0015]
s31、構架擺動燃燒器擺角自動調整控制主回路：
[0016]
以再熱器各管平均汽溫為調節量，與再熱汽溫設定值比較后送入pid調節器，得出對燃燒器擺角的控制量，經分檔位的輸出控制模塊后，通過手自動控制器輸出操作各個擺
動燃燒器。
[0017]
s32、引入再熱器減溫水總量修正再熱器溫度設定值
[0018]
對于再熱汽溫調節，擺動燃燒器燃燒器擺角為主調，再熱器減溫水為輔調，當再熱器減溫水量較大時，再頻繁的調節燃燒器燃燒器擺角是不適宜，必須要減小燃燒器擺角對汽溫調節的疊加量，因此，引入再熱器減溫水總量對再熱汽溫設定值進行修正，避免燃燒器擺角的疊加效應。
[0019]
s33、引入負荷指令作為擺動燃燒器擺角自動調整的前饋信號1
[0020]
依據負荷對再熱汽溫變化的影響因素，引入負荷指令作為擺動燃燒器擺角自動調整的前饋信號，在負荷增加的情況下，降低燃燒器的擺角，負荷降低的情況下，增加燃燒器的擺角。
[0021]
s34、引入表征磨煤機運行方式的火焰中心高度系數作為擺動燃燒器擺角自動調整的前饋信號2
[0022]
塔式爐多層磨煤機分層的運行方式，會對鍋爐火焰中心的位置產生影響，停用下層磨煤機，火焰中心會上移，停用上層磨煤機，火焰中心會下移，根據各磨停運對火焰中心位置的影響大小，引入火焰中心高度系數作為擺動燃燒器擺角自動調整的前饋信號2，直接動作于燃燒器擺角。
[0023]
s35、引入擺動燃燒器擺角自動調整輸出的分檔位的輸出控制模塊
[0024]
燃燒器擺角不適宜頻繁的調整，因此引入擺動燃燒器擺角自動調整輸出的分檔位的輸出控制模塊，當燃燒器擺角輸出指令達到一定累積量后，通過分檔位的輸出控制模塊，輸出動作指令，控制控制器動作。
[0025]
借由上述方案，本發明至少具有以下優點：
[0026]
本發明所涉及的塔式爐再熱汽溫變化模型由鍋爐負荷、制粉系統投退層數、火焰中心位置的試驗數據建模得到；本發明所涉及的擺動燃燒器自動調整系統由帶模糊控制的pid控制器構成主要控制回路，控制回路輸入信號是再熱器各管平均汽溫，輸出信號是燃燒器擺角指令，模糊控制回路前饋輸入信號是再熱器減溫水總量、鍋爐負荷指令和火焰中心高度系數，本發明所涉及的燃燒器擺角指令通過檔位選切計算得到實際開度指令,本發明涉及的控制方法能夠減少塔式爐再熱汽溫波動，具有再熱汽溫響應速度快，燃燒器調節頻率小的特點。
[0027]
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
附圖說明
[0028]
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某個實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
[0029]
圖1是煤粉燃燒器的平面布置圖；
[0030]
圖2是煤粉燃燒器的立面布置圖；
[0031]
圖3是煤粉燃燒器的示意圖；
[0032]
圖4是燃燒器擺角指令邏輯sama圖。
具體實施方式
[0033]
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0034]
參見圖1至圖4，本實施例以某電廠1000mw并以經過低氮燃燒器改造的塔式爐為例，進行塔式爐智能模糊擺動燃燒器自動控制方法的闡述。
[0035]
燃燒器風箱分成獨立的5組，最上面2組風箱為sofa風箱，實際位于上層燃盡區域；
[0036]
燃燒器風箱下面有3組燃燒器組，實際位于下層主燃燒區域，每組燃燒器層高度為6450mm，在主燃燒器風箱頂部設置有一層緊湊燃盡風(下文簡稱ccofa)，燃燒器頂部ccofa與sofa中心線之間間距8386mm。
[0037]
該鍋爐有6臺中速磨煤機，每臺磨煤機對應提供2層煤粉噴嘴所需的煤粉，由上至下分別為f、e、d、c、b、a磨。磨煤機出口的4根煤粉管道在燃燒器前通過一個1分2的分配器，分成8根煤粉管道，進入4個角燃燒器的2層煤粉噴嘴中；形成12層煤粉噴嘴，分別送至3組燃燒器組。
[0038]
其主要組件，由上至下分別為：
[0039]
上層燃盡區域：有兩個風箱，最上層為高分離燃盡風，由上至下分別為sofa
ⅸ
、sofa
ⅷ
、sofaⅶ；按鍋爐4個角布置，每個風箱一個擺動執行機構，其下為6層分離燃盡風，由上至下分別為sofaⅵ、sofa
ⅴ
、sofaⅳ、sofaⅲ、sofaⅱ、sofaⅰ，看也按鍋爐4個角布置，每角一個擺動執行機構。
[0040]
中層燃燒區域：共2層緊湊燃盡風，分別為ccofaⅱ、ccofaⅰ[0041]
下層主燃燒區域：共有3組燃燒器擺動執行機構，分鍋爐4個角布置。
[0042]
e、f層燃燒器共用一個擺動燃燒器執行機構
[0043]
c、d層燃燒器共用一個擺動燃燒器執行機構
[0044]
a、b層燃燒器共用一個擺動燃燒器執行機構
[0045]
通過塔式爐智能模糊擺動燃燒器自動控制方法，對再熱汽溫進行精確控制。詳細步驟如下：
[0046]
s1、建立塔式爐再熱汽溫控制方程:
[0047][0048]
qzr：相當于1kg煤，煙氣傳給再熱器的熱量；
[0049]
d:再熱器流量系數；
[0050]
δh
zr
：再熱器系統總焓升；
[0051]
qs：煙氣傳給水冷壁和省煤器的總熱量；
[0052]
r1：汽化熱；
[0053]
各級減溫水之和。
[0054]
s2、針對部分典型燃燒工況，進行燃燒器擺動的特性試驗，檢測相關參數的變化，從而確定在機組正常運行負荷下的擺動燃燒器擺角的控制范圍；
[0055]
s21、典型工況燃燒調整試驗：
[0056]
試驗數據如下：
[0057]
[0058][0059]
可以看到14:00燃燒器擺角變化，30s后再熱汽溫開始上升，500s后再熱汽溫趨于穩定。
[0060]
s22、確定控制邏輯思路
[0061]
由如上試驗，及s1再熱汽溫變控制方程，確定再熱汽溫邏輯控制思路，以汽溫為被調節量，燃燒器擺角為調節手段，以減溫水及磨煤機運行方式為超前調節手段。
[0062]
s3、構架燃燒自動調整控制系統：
[0063]
s31、構架擺動燃燒器擺角自動調整控制主回路：
[0064]
以再熱器各管平均汽溫為調節量，與再熱汽溫設定值比較后送入pid調節器，得出對燃燒器擺角的控制量。
[0065]
s311、再熱汽溫設定值與被調節量
[0066]
設定值：鍋爐廠對再熱汽溫的額定參數要求為603℃(
±
5)，因此本控制系統再熱
器溫設定值為603℃；并可通過改變偏置，依據運行工況的變化改變設定值；偏置輸出的上下限為：—30、+10；該偏置值不自動反跟蹤“被調量”。
[0067]
被調量：再熱器#1～4管出口汽溫的平均值。
[0068]
s312、pid調節器參數設置：
[0069]
a、調節死區設定為：1.2℃，即設定值與設計值偏差小于1.2℃時，不進行自動調整；
[0070]
b、輸出上下限為：—50、+40；
[0071]
c、比例系數：0.6；積分時間：300。
[0072]
s32、引入再熱器減溫水總量修正再熱器溫度設定值
[0073]
再熱器減溫水會降低機組熱效率，在減溫水量較大的工況下，雖然此時再熱汽溫較低，也不宜抬高燃燒器擺角，需優先通過調節減溫水量控制再熱汽溫，因此引入再熱器減溫水總量修正再熱器溫度設定值。
[0074]
再熱汽溫設定值與f(x)(再熱器減溫水總量修正函數)相加，為了避免減溫水量波動的影響，同時加leadlag(180秒)，具體函數關系如下：
[0075][0076][0077]
s33、構架智能模糊擺動燃燒器自動控制方法的前饋：
[0078]
依據s1再熱器汽溫溫度模型的結論，鍋爐負荷及磨煤機運行方式對再熱汽溫以及火焰中心的位置由直接影響，因此，我們設計了兩個前饋：
[0079]
s331、引入負荷指令作為擺動燃燒器擺角自動調整的前饋1
[0080]
使用“負荷指令”作為前饋，但考慮到負荷指令在機組agc工況下會頻繁改變，設置兩個“leadlag”延時控制，延時時間為20秒。函數關系如下表：(輸出上/下限為0、120)：
[0081]
負荷mw04501050輸出1009040
[0082]
s332、引入表征磨煤機運行方式的火焰中心高度系數作為擺動燃燒器擺角自動調整的前饋信號2
[0083]
依據磨煤機運行方式對火焰中心的影響，模擬了各層磨運行對火焰中心高度的權重，擬合出高度系數作為前饋2
[0084][0085]
高度系數＝(煤a*0.65+煤b*0.79+煤c*0.93+煤d*1.07+煤e*1.21+煤f*1.35)/(總煤量)
[0086]
前饋2＝(高度系數-1)*100，并經過leadlag延時30(或者60～80秒)。
[0087]
該前饋的上下限為
±
20。
[0088]
s34、引入擺動燃燒器擺角自動調整輸出的分檔位的輸出控制模塊
[0089]
為了避免擺動燃燒器的頻繁調整，又能夠滿足再熱汽溫的正常調整需求。引入擺動燃燒器擺角自動調整輸出的分檔位的輸出控制模塊。
[0090]
當擺動燃燒器投自動時，該“分檔位的輸出控制模塊”的輸出值與上述“手自動控制器”的輸出值進行比較，如偏差大于4％，則輸出“手自動控制器”的輸出值；如偏差小于4％，則保持該“分檔位的輸出控制模塊”的輸出值不變。
[0091]
當擺動燃燒器未投自動時，直接輸出“手自動控制器”的輸出值。
[0092]
以上所述僅是本發明的優選實施方式，并不用于限制本發明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。
技術特征：
1.一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器的自動控制方法，其特征在于具體步驟為：s1、建立塔式爐再熱汽溫控制方程：其中：qzr：相當于1kg煤，煙氣傳給再熱器的熱量；d:再熱器流量系數；δh
zr
：再熱器系統總焓升；qs：煙氣傳給水冷壁和省煤器的總熱量；r1：汽化熱；各級減溫水之和；s2、針對部分典型燃燒工況，進行燃燒器擺動的特性試驗，檢測相關參數的變化，從而確定在機組正常運行負荷下的擺動燃燒器擺角的控制范圍；s3、構架燃燒自動調整控制系統。2.根據權利要求1所述的一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器的自動控制方法，其特征在于：所述s2具體確定步驟為：s21、典型工況燃燒調整試驗：s22、確定控制邏輯思路：由s21和s22及s1再熱汽溫控制方程，可以得出通過燃燒器擺角調節再熱汽溫的邏輯思路。3.根據權利要求1所述的一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器的自動控制方法，其特征在于：所述s3構架燃燒自動調整控制系統的具體方法為：s31、構架擺動燃燒器擺角自動調整控制主回路：以再熱器各管平均汽溫為調節量，與再熱汽溫設定值比較后送入pid調節器，得出對燃燒器擺角的控制量；s32、引入再熱器減溫水總量修正再熱器溫度設定值再熱器減溫水會降低機組熱效率，在減溫水量較大的工況下，雖然此時再熱汽溫較低，也不宜抬高燃燒器擺角，需優先通過調節減溫水量控制再熱汽溫，因此引入再熱器減溫水總量修正再熱器溫度設定值；s33、構架智能模糊擺動燃燒器自動控制方法的前饋：依據s1再熱器汽溫溫度模型的結論，鍋爐負荷及磨煤機運行方式對再熱汽溫以及火焰中心的位置由直接影響，設計出兩個前饋；s34、引入擺動燃燒器擺角自動調整輸出的分檔位的輸出控制模塊；為了避免擺動燃燒器的頻繁調整，又能夠滿足再熱汽溫的正常調整需求；引入擺動燃燒器擺角自動調整輸出的分檔位的輸出控制模塊。4.根據權利要求3所述的一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器的自動控制方法，其特征在于：所述再熱汽溫設定值與被調節量具體如下：設定值：鍋爐廠對再熱汽溫的額定參數要求為603℃(
±
5)，因此本控制系統再熱器溫設定值為603℃；并可通過改變偏置，依據運行工況的變化改變設定值；偏置輸出的上下限為：—30、+10；該偏置值不自動反跟蹤“被調量”；
被調量：再熱器#1～4管出口汽溫的平均值。5.根據權利要求3所述的一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器的自動控制方法，其特征在于：所述pid調節器參數設置如下：a、調節死區設定為：1.2℃，即設定值與設計值偏差小于1.2℃時，不進行自動調整；b、輸出上下限為：—50、+40；c、比例系數：0.6；積分時間：300。6.根據權利要求3所述的一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器的自動控制方法，其特征在于：再熱汽溫設定值與再熱器減溫水總量修正函數f(x)相加，為了避免減溫水量波動的影響，同時加leadlag(180秒)。7.根據權利要求3所述的一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器的自動控制方法，其特征在于：所述構架智能模糊擺動燃燒器自動控制方法的前饋中，設計了兩個前饋，分別是：(1)引入負荷指令作為擺動燃燒器擺角自動調整的前饋1；使用“負荷指令”作為前饋，但考慮到負荷指令在機組agc工況下會頻繁改變，設置兩個“leadlag”延時控制，延時時間為20秒；(2)引入表征磨煤機運行方式的火焰中心高度系數作為擺動燃燒器擺角自動調整的前饋信號2；依據磨煤機運行方式對火焰中心的影響，模擬了各層磨運行對火焰中心高度的權重，擬合出高度系數作為前饋2。8.根據權利要求7所述的一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器的自動控制方法，其特征在于：所述擬合出的高度系數＝(煤a*0.65+煤b*0.79+煤c*0.93+煤d*1.07+煤e*1.21+煤f*1.35)/(總煤量)。9.根據權利要求7所述的一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器的自動控制方法，其特征在于：所述前饋2＝(高度系數-1)*100，并經過leadlag延時30秒；該前饋的上下限為
±
20。10.根據權利要求3所述的一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器的自動控制方法，其特征在于：所述擺動燃燒器投自動時，該“分檔位的輸出控制模塊”的輸出值與上述“手自動控制器”的輸出值進行比較，如偏差大于4％，則輸出“手自動控制器”的輸出值；如偏差小于4％，則保持該“分檔位的輸出控制模塊”的輸出值不變；所述擺動燃燒器未投自動時，直接輸出“手自動控制器”的輸出值。
技術總結
本發明涉及一種塔式爐智能模糊擺動燃燒器自動控制方法，屬于塔式爐再熱器溫控技術領域。包括塔式爐再熱汽溫變化模型，擺動燃燒器模糊控制回路；本發明所涉及的塔式爐再熱汽溫變化模型由鍋爐負荷、制粉系統投退層數、火焰中心位置的試驗數據建模得到；本發明所涉及的擺動燃燒器自動調整系統由帶模糊控制的PID控制器構成主要控制回路，控制回路輸入信號是再熱器各管平均汽溫，輸出信號是燃燒器擺角指令，模糊控制回路前饋輸入信號是再熱器減溫水總量、鍋爐負荷指令和火焰中心高度系數，本發明所涉及的燃燒器擺角指令通過檔位選切計算得到實際開度指令,本發明涉及的控制方法能夠減少塔式爐再熱汽溫波動，具有再熱汽溫響應速度快，燃燒器調節頻率小的特點。燃燒器調節頻率小的特點。燃燒器調節頻率小的特點。
