一种垃圾焚烧电站焚烧锅炉主蒸汽温度控制方法及系统与流程

本发明涉及垃圾电站发电主蒸汽温度控制，尤其涉及一种垃圾焚烧电站焚烧锅炉主蒸汽温度控制方法及系统。

背景技术：

1、随着科技的发展，当前对焚烧电厂锅炉机组的要求也越来越高，在电厂焚烧锅炉机组的控制中，主蒸汽温度是重要的被控参数之一，是提高电厂经济效益、保证机组安全运行不可缺少的环节。主蒸汽温度又称为主汽温，主汽温控制这一任务是指通过维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，以此保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。主汽温过高或过低都会影响电厂的安全性和经济性，主汽温上限通常不应超过额定值5℃，下限一般不低于额定值l0℃，汽温过高会加快锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度，影响使用寿命；汽温过低会降低机组循环热效率，增大煤耗。因此，是否对主蒸汽温度进行有效控制，是检验锅炉运行质量的重要指标之一，而且这对机组的运行来说是至关重要的。

2、目前，垃圾焚烧发电厂焚烧锅炉主蒸汽温度控制通常采用单回路控制方法以及串级pid控制方法，其中串级pid控制方法由于其参数意义明确、具有一定的鲁棒性且易于调整，因此在热工过程控制系统中广泛应用。但是，这一控制方法也存在一定的缺陷，如：影响主蒸汽温度发生变化的因素十分复杂，目前主要采用喷水减温作为控制汽温的手段，但若只根据主蒸汽汽温偏差来改变喷水量，往往无法满足生产上的要求，其控制效果差；由于工艺特性决定各级过热器管道较长，造成主汽温对其控制输入、喷水减温器的减温水量变化反应较慢，导致延迟较大；且汽温调节对象是一个多容环节，干扰因素多，且外部扰动变化频繁且扰动量较大，致使主汽温长期不能稳定。即，现有的主蒸汽温度控制方案，蒸汽温度被控对象普遍存在大惯性、大时滞的问题，导致整个系统主蒸汽温度波动较大，控制性能差。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种垃圾焚烧电站焚烧锅炉主蒸汽温度控制方法及系统，在传统pid串级双回路控制的基础上，对控制回路增加修正值前馈补偿，即通过主蒸汽流量、炉膛温度变化率、垃圾焚烧热量预测值、主蒸汽温度变化率等参数进行温度修正前馈补偿，以此提高垃圾焚烧发电主蒸汽温度的稳定性，避免主蒸汽温度波动大的问题，提高控制性能。

2、第一方面，本发明提供了一种垃圾焚烧电站焚烧锅炉主蒸汽温度控制方法。

3、一种垃圾焚烧电站焚烧锅炉主蒸汽温度控制方法，包括：

4、基于本级减温器、本级过热器、主pid控制器和副pid控制器，构成串级pid控制双回路，整定串级pid控制双回路；

5、获取当前主蒸汽流量以及当前和延时设定时间后的主蒸汽温度、锅炉炉膛温度；获取当前垃圾实际处理量及入炉垃圾密度，计算当前垃圾焚烧热量预测值；

6、计算主蒸汽温度的温度前馈值；

7、将温度前馈值与串级pid控制双回路中副pid控制器输出的温度调节值叠加，根据叠加值生成控制值，根据控制值控制本级减温器喷水量。

8、进一步的技术方案，所述串级pid控制双回路的整定方法，包括：

9、初始化设定主pid控制器的参数，并设定副pid控制器的参数为0；

10、将整个双回路控制系统置于稳态，记录系统的输入和输出；

11、基于主pid控制器的参数，计算控制误差，根据pid控制器公式，计算得到主pid控制器的输出u1；

12、将u1作为副pid控制器的输入，计算出副控制器的输出u2；

13、将u2作为系统的控制信号，将系统置于新的稳态，记录输入和输出；

14、基于主pid控制器和副pid控制器的参数计算控制误差，根据pid控制器公式，计算得到主pid控制器和副pid控制器的输出；

15、根据系统响应性质，调整主pid控制器和副pid控制器的参数；

16、重复以上步骤，直至满足系统性能要求，完成串级pid控制双回路的整定。

17、进一步的技术方案，计算主蒸汽温度的温度前馈值，包括：

18、基于当前主蒸汽流量、当前垃圾焚烧热量预测值以及当前和延时设定时间后的主蒸汽温度、锅炉炉膛温度，分别计算对应于实际获取的当前主蒸汽温度的补偿修正值；

19、基于主蒸汽流量补偿修正值、垃圾焚烧热量补偿修正值、锅炉炉膛温度补偿修正值和主蒸汽温度补偿修正值，通过加权和计算得到温度前馈值。

20、进一步的技术方案，基于当前主蒸汽流量，根据主蒸汽流量与主蒸汽温度相对应的折线函数，计算确定当前主蒸汽温度；

21、以计算得到的当前主蒸汽温度与实际获取的当前主蒸汽温度的差值为主蒸汽流量补偿修正值。

22、进一步的技术方案，基于延时设定时间前后的主蒸汽温度，计算主蒸汽温度的温度变化率；

23、根据温度变化率和实际获取的当前主蒸汽温度，计算温度变化量并作为主蒸汽温度补偿修正值。

24、进一步的技术方案，基于延时设定时间前后的锅炉炉膛温度，计算锅炉炉膛温度的温度变化率；所述锅炉炉膛温度为锅炉炉膛中部温度和上部温度的平均温度值；

25、根据温度变化率和实际获取的当前主蒸汽温度，计算温度变化量并作为锅炉炉膛温度补偿修正值。

26、进一步的技术方案，基于当前垃圾焚烧热量预测值，根据垃圾焚烧热量预测值与主蒸汽温度相对应的折线函数，计算确定当前主蒸汽温度；

27、以计算得到的当前主蒸汽温度与实际获取的当前主蒸汽温度的差值为垃圾焚烧热量补偿修正值。

28、第二方面，本发明提供了一种垃圾焚烧电站焚烧锅炉主蒸汽温度控制系统。

29、一种垃圾焚烧电站焚烧锅炉主蒸汽温度控制系统，包括：

30、主控制回路整定模块，用于基于本级减温器、本级过热器、主pid控制器和副pid控制器，构成pid串级控制双回路，整定pid串级控制双回路；

31、数据获取模块，用于获取当前主蒸汽流量以及当前和延时设定时间后的主蒸汽温度、锅炉炉膛温度；获取当前垃圾实际处理量及入炉垃圾密度，计算当前垃圾焚烧热量预测值；

32、前馈值计算模块，用于计算主蒸汽温度的温度前馈值；

33、减温控制模块，用于将温度前馈值与串级pid控制双回路中副pid控制器输出的温度调节值叠加，根据叠加值生成控制值，根据控制值控制本级减温器喷水量。

34、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述方法的步骤。

35、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述方法的步骤。

36、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

37、1、主蒸汽温度是垃圾焚烧电站的主要控制参数之一，通过pid控制和减温水调节阀进行控制，其控制系统具有大惯性、大时滞的特性，为此，本发明提供了一种垃圾焚烧电站焚烧锅炉主蒸汽温度控制方法及系统，在传统串级pid控制回路的基础上增加修正值前馈补偿，主蒸汽流量、炉膛温度变化率、垃圾焚烧热量预测值、主蒸汽温度变化率等参数进行温度修正前馈补偿，以此提高垃圾焚烧发电主蒸汽温度的稳定性，避免主蒸汽温度波动大的问题，提高控制性能。

38、2、本发明所提出的串级pid双回路控制的垃圾焚烧电站焚烧锅炉主蒸汽温度控制方法可在所有分散控制系统dcs中采用组态方式实现，能够提高自动投入率，减少运行人员操作量，将蒸汽温度的最大动态偏差控制在6℃之内，有效提高串级pid控制系统的稳定性，提高垃圾发电厂生产运行经济性与安全性。