锅炉送风自动控制系统及方法与流程

本发明涉及自动控制技术，具体涉及一种火电厂的锅炉送风自动控制系统及方法。

背景技术：

1、送风控制系统是火力发电厂的重要控制系统，其主要任务是调节送风量，保证炉膛风量供给与燃料供应相匹配，保证锅炉烟气中的含氧量为最佳值，风量过多，造成烟气氧量过高，锅炉排烟损失过大，不利于节能减排，还会造成nox(氮氧化物)生成量加大，影响经济性；风量过少，不利于燃料在炉膛内的完全燃烧，影响燃烧稳定性，影响锅炉效率，还会衍生出锅炉大面积结焦、排渣不畅、火焰不稳等一系列安全问题。

2、目前国内送风控制系统设计为以锅炉总风量函数加氧量校正的控制结构，主回路为根据当前锅炉主控指令产生的锅炉总风量指令信号，氧量信号校正系数范围一般为0.8-1.2，参见图6。作用在总风量指令，通过作用于总风量设定值上进行总风量的调整。维持不同负荷状态下的氧量设定，

3、锅炉是按照设计煤种设计制造的，在设计煤种煤质参数在一定范围内机组才能运行稳定、经济环保、性能优良。目前燃煤电厂掺烧低廉劣质煤燃料已成为企业节约成本、提高效益的主要手段之一。掺烧煤种多，煤质偏差大，导致入炉煤质波动较大、严重偏离设计值。锅炉送风量函数在不断变化，锅炉送风控制依据设计煤种进行风量控制已无法满足要求，传统的氧量校正控制模式无法快速适应煤种的大幅变化，且当校正系数达到输出限幅时，风量输出将无法满足当前锅炉送风要求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是当锅炉入炉煤频繁变化和大幅偏离设计值情况下，火电机组送风控制品质变差，氧量校正自动无法满足风量调整要求的技术问题。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供一种炉送风自动控制系统，应用于火电厂锅炉的送风机组风量控制，包括风量校正设备，所述风量校正设备与火电机组的dcs(distributed control system，分布式控制系统)系统信号交互，

3、其中，所述dcs系统向所述风量校正设备输出的信号包括总风量指令、实际总风量、氧量校正输出、锅炉主控输出、机组负荷、送风控制手自动状态及氧量校正手自动状态，

4、其中，所述风量校正设备对dcs系统输出的信号进行大数据记录分析，计算锅炉总风量最优值和当前工况下锅炉总风量的偏置值，

5、其中，所述风量校正设备对所述dcs系统进行交互，将所述偏置值叠加到原送风控制回路，调整锅炉总风量。

6、优选的，所述风量校正设备还包括信号采集卡和信号输出卡，所述风量校正设备与所述dcs系统通过所述信号采集卡和所述信号输出卡进行交互。

7、优选的，所述风量校正设备与火电机组的dcs系统信号交互中传输信号通过4-20ma信号或dcs专用通讯协议。

8、优选的，所述风量校正设备包括风量数据分析模块和风量偏置值计算模块，其中，所述风量数据分析模块对所述dcs系统输出的信号进行大数据记录分析，所述风量偏置值计算模块计算当前工况下锅炉总风量的偏置值。

9、进一步的，所述风量校正设备还包括风量最优值计算模块，所述风量最优值计算模块根据所述风量数据分析模块的数据计算出锅炉总风量最优值，动态调整总风量设定函数。

10、进一步的，所述风量偏置值计算模块根据所述锅炉总风量最优值计算出当前工况下锅炉总风量的偏置值。

11、进一步的，当前负荷下的风量偏置计算公式为：

12、xlnk＝(o2out-c50)×kln×ki+xlnk-1

13、其中，xlnk为当前稳定锅炉负荷当前时刻的总风量偏置值；

14、o2out为当前稳定锅炉负荷的氧量校正输出值；

15、c50锅炉当前负荷氧量校正设计值；

16、kln为当前稳定锅炉负荷的修正系数，修正系数根据氧量校正输出和设计偏差进行非线性调整，偏差越大修正系数越大；

17、ki风量校正寻优积分增益；

18、xlnk-1为当前稳定锅炉负荷上一时刻的总风量偏置值。

19、进一步的，所述风量最优值计算模块设置总风量校正计算允许信号，具体为：当实际总风量小于100％，送风控制在自动状态，氧量校正在自动状态，且机组不在变负荷状态时，启动当前负荷下的总风量偏置计算数据寻优。

20、根据本发明的另一方面，提供一种锅炉送风自动控制方法，包括如下步骤：

21、第一步，实时采集包括如下信息的数据：

22、锅炉主控指令、送风指令、实际总风量信号、氧量校正输出、氧量校正手自动状态、氧量自动偏置、机组变负荷状态；

23、第二步，判断是否变负荷状态，若是回到上一步，若否进入下一步；

24、第三步，判断氧量校正回路是否在自动状态，若否回到上一步，若是进入下一步；

25、第四步，判断氧量校正回路偏置是否在要求范围内，若否回到上一步，若是进入下一步；

26、第五步，判断氧量校正输出是否已超出要求范围，若否回到上一步，若是进入下一步；

27、第六步，计算出氧量校正恢复至要求范围需要的风量值；

28、第七步，修改当前锅炉指令下对应的总风量为新的计算值；

29、第八步，判断机组是否在变负荷状态，若是回到上一步，若否进入下一步；

30、第九步，根据原总风量指令和新的总风量指令下的总风量偏置值。

31、进一步的，所述锅炉送风自动控制方法，还包括如下步骤：

32、第十步，按预定速率将新的偏置进行输出。

33、与现有技术相比，锅炉送风自动控制系统创新性的引入了所述风量校正设备，根据锅炉工况参数自动寻优，动态调整总风量设定函数，解决了锅炉入炉煤频繁变化和大幅偏离设计值情况下，火电机组送风控制品质变差，氧量校正自动无法满足风量调整要求的问题；依靠所述风量校正设备的大数据分析计算，解决了传统上只能在当前煤种稳定的情况下，依靠锅炉各负荷下的送风试验数据，人工计算出后改变当前入炉煤送风函数的控制方案优化方法，减少了人力、试验成本，提高了送风自动的可靠性和适应性。

技术特征：

1.一种锅炉送风自动控制系统，应用于火电厂锅炉的送风机组风量控制，包括风量校正设备，所述风量校正设备与火电机组的dcs系统信号交互，

2.如权利要求1所述的锅炉送风自动控制系统，其中，还包括信号采集卡和信号输出卡，所述风量校正设备与所述dcs系统通过所述信号采集卡和所述信号输出卡进行交互。

3.如权利要求1所述的锅炉送风自动控制系统，其中，所述风量校正设备与火电机组的dcs系统信号交互中传输信号通过4-20ma信号或dcs专用通讯协议。

4.如权利要求1所述的锅炉送风自动控制系统，其中，所述风量校正设备包括风量数据分析模块和风量偏置值计算模块，

5.如权利要求4所述的锅炉送风自动控制系统，其中，所述风量校正设备还包括风量最优值计算模块，所述风量最优值计算模块根据所述风量数据分析模块的数据计算出锅炉总风量最优值，动态调整总风量设定函数。

6.如权利要求5所述的锅炉送风自动控制系统，其中，所述风量偏置值计算模块根据所述锅炉总风量最优值计算出当前工况下锅炉总风量的偏置值。

7.如权利要求6所述的锅炉送风自动控制系统，其中，当前负荷下的风量偏置计算公式为：

8.如权利要求6所述的锅炉送风自动控制系统，其中，所述风量最优值计算模块设置总风量校正计算允许信号，具体为：当实际总风量小于100％，送风控制在自动状态，氧量校正在自动状态，且机组不在变负荷状态时，启动当前负荷下的总风量偏置计算数据寻优。

9.一种锅炉送风自动控制方法，其中，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述锅炉送风自动控制方法，其中，还包括如下步骤：

技术总结本发明涉及一种锅炉送风自动控制系统及方法。所述锅炉送风自动控制系统，应用于火电厂锅炉的送风机组风量控制，包括风量校正设备，所述风量校正设备与火电机组的DCS系统信号交互，其中，所述DCS系统向所述风量校正设备输出的信号包括总风量指令、实际总风量、氧量校正输出、锅炉主控输出、机组负荷、送风控制手自动状态及氧量校正手自动状态；所述风量校正设备对DCS系统输出的信号进行大数据记录分析，计算锅炉总风量最优值和当前工况下锅炉总风量的偏置值；所述风量校正设备对所述DCS系统进行交互，将所述偏置值叠加到原送风控制回路，调整锅炉总风量。所述锅炉送风自动控制系统及方法解决了锅炉入炉煤频繁变化和大幅偏离设计值情况下，火电机组送风控制品质变差，氧量校正自动无法满足风量调整要求的问题。技术研发人员：陈昀丛,陈宇,孙安良,武利斌,王海明,华政洋,张波,史一鸣受保护的技术使用者：深能保定发电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29