一种二次再热机组二次风调整系统的控制系统及方法与流程

本发明属于火电机组控制，具体涉及一种二次再热机组二次风调整系统的控制系统及方法。

背景技术：

1、随着对火电机组效率及环保指标要求的不断提高，二次再热机组以其高效节能的特点被推广应用。但二次再热机组在技术上仍然存在一些不足。为解决脱硝scr的进口烟温偏低，脱硝效果差氮排放超标、流过二次再热受热面的烟气温度偏低导致二次再热出口的汽温偏低，机组效率比设计值降低的问题，提出了一种二次再热机组节能降氮的二次风调整系统及脱硝scr进口烟温的调节方法。但由于增加二次风调整系统后，脱硝scr进口烟温的调节方法复杂，涉及到[0,40％pn)、[40％pn，50％pn]、(50％pn，75％pn)、[75％pn，pn]4种工况，需根据运行状态选择4种不同的控制模式，进行18个阀门的不同组合。复杂的控制方法不仅为运维人员带来工作量的骤增，也会大大提高误操作几率。因此急需一种针对烟气再循环的二次风调整系统的控制系统，提高控制精度，提高机组效率，实现二次再热机组的节能降氮运行。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种二次再热机组二次风调整系统的控制系统及方法，具体技术方案如下：

2、一种二次再热机组二次风调整系统的控制系统，适用于二次风调整系统，包括烟气抽气控制模块、过热器温度测量控制模块、再热器温度测量控制模块、模式一控制模块、模式二控制模块、模式三控制模块、模式四控制模块；所述再热器温度测量控制模块包括一次再热器温度测量控制模块、二次再热器温度测量控制模块；

3、所述烟气抽气控制模块、过热器温度测量控制模块、一次再热器温度测量控制模块、二次再热器温度测量控制模块分别与模式一控制模块、模式二控制模块、模式三控制模块、模式四控制模块连接；

4、所述烟气抽气控制模块用于计算抽气烟气的温度并控制其不超过预设上限值；

5、所述过热器温度测量控制模块用于计算过热器段烟气温度；

6、所述一次再热器温度测量控制模块用于计算一次再热器段烟气温度；

7、所述二次再热器温度测量控制模块用于计算二次再热器段烟气温度；

8、所述模式一控制模块用于当火电机组的实时功率pe∈[0,40％pn)并且过热器段烟气温度、一次再热器段烟气温度、二次再热器段烟气温度的温度不超过预设上限值时，控制二次风调整系统将二次风输入锅炉本体内进行燃烧；其中pn为火电机组的额定功率；

9、所述模式二控制模块用于当火电机组的实时功率pe∈[40％pn，50％pn]并且过热器段烟气温度、一次再热器段烟气温度、二次再热器段烟气温度的温度不超过预设上限值时，控制二次风调整系统将一部分烟气抽气与二次风混合输入锅炉本体内进行燃烧，将另一部分烟气抽气输入锅炉本体内进行燃烧；

10、所述模式三控制模块用于当火电机组的实时功率pe∈(50％pn，75％pn)并且过热器段烟气温度、一次再热器段烟气温度、二次再热器段烟气温度的温度不超过预设上限值时，控制二次风调整系统将全部烟气抽气输入锅炉本体内进行燃烧；

11、所述模式四控制模块用于当火电机组的实时功率pe∈[75％pn，pn]并且过热器段烟气温度、一次再热器段烟气温度、二次再热器段烟气温度的温度不超过预设上限值时，控制二次风调整系统将烟气抽气与二次风混合输入锅炉本体内进行燃烧。

12、优选地，所述烟气抽气控制模块包括：

13、加法器i，所述加法器i的第一输入端输入左侧烟气抽气风机进口温度信号，所述加法器i的第二输入端输入左侧烟气抽气风机出口温度信号；

14、加法器ii，所述加法器ii的第一输入端输入左侧烟气抽气风机进口压力信号，所述加法器ii的第二输入端输入左侧烟气抽气风机出口压力信号；

15、加法器iii，所述加法器iii的第一输入端输入右侧烟气抽气风机进口温度信号，所述加法器iii的第二输入端输入右侧烟气抽气风机出口温度信号；

16、加法器iv，所述加法器iv的第一输入端输入右侧烟气抽气风机进口压力信号，所述加法器iv的第二输入端输入右侧烟气抽气风机出口压力信号；

17、乘法器i，所述乘法器i的第一输入端与加法器i的输出端相连，所述乘法器i的第二输入端与加法器ii的输出端相连；

18、乘法器ii，所述乘法器ii的第一输入端与加法器iii的输出端相连，所述乘法器ii的第二输入端与加法器iv的输出端相连；

19、加法器v，所述加法器v的第一输入端与乘法器i的输出端相连，所述加法器v的第二输入端与乘法器ii的输出端相连；

20、加法器vi，所述加法器vi的第一输入端与加法器ii的输出端相连，所述加法器vi的第二输入端与加法器iv的输出端相连；

21、除法器，所述除法器的第一输入端与加法器v的输出端相连，所述除法器的第二输入端与加法器vi的输出端相连；

22、线性变换器i，所述线性变换器i的输入与除法器的输出端相连；

23、比较算法器i，所述比较算法器i的第二输入端与线性变换器i的输出端相连；

24、模拟量生成器i，所述模拟量生成器i的输出与比较算法器i的第一输入端相连。

25、优选地，所述过热器温度测量控制模块包括：

26、加法器vii，所述加法器vii的第一输入端输入过热器左侧烟气温度信号，加法器vii的第二输入端输入过热器右侧烟气温度信号；

27、线性变换器ii，所述线性变换器ii的输入与加法器vii的输出端相连。

28、优选地，所述再热器温度测量控制模块包括：

29、加法器viii，所述加法器viii的第一输入端输入一次再热器入口烟气温度信号，加法器viii的第二输入端输入一次再热器出口烟气温度信号；

30、线性变换器iii，所述线性变换器iii的输入与加法器viii的输出端相连；

31、加法器ix，所述加法器ix的第一输入端输入二次再热器入口烟气温度信号，加法器ix的第二输入端输入二次再热器出口烟气温度信号；

32、线性变换器iv，所述线性变换器iv的输入与加法器ix的输出端相连。

33、优选地，所述模式一控制模块包括：

34、动态限幅器i，所述动态限幅器i的上限输入端输入模拟量生成器ii的输出，动态限幅器i的下限输入端输入模拟量生成器iii的输出，动态限幅器i的输入端输入实测汽轮机功率信号；

35、逻辑与单元i，所述逻辑与单元i的第一输入端与动态限幅器i的输出端相连；所述逻辑与单元i的第二输入端与比较算法器i的输出端相连；

36、比较算法器ii，所述比较算法器ii的第二输入端与线性变换器ii的输出端相连；

37、模拟量生成器iv，所述模拟量生成器iv的输出与比较算法器ii的第一输入端相连；

38、比较算法器iii，所述比较算法器iii的第二输入端与线性变换器iii的输出端相连；

39、模拟量生成器v，所述模拟量生成器v的输出与比较算法器iii的第一输入端相连；

40、比较算法器iv，所述比较算法器iv的第二输入端与线性变换器iv的输出端相连；

41、模拟量生成器vi，所述模拟量生成器vi的输出与比较算法器iv的第一输入端相连；

42、逻辑与单元ii，所述逻辑与单元ii的第一输入端与比较算法器ii的输出端相连，逻辑与单元ii的第二输入端与比较算法器iii的输出端相连，逻辑与单元ii的第三输入端与比较算法器iv的输出端相连；

43、逻辑与单元iii，所述逻辑与单元iii的第一输入端与逻辑与单元ii的输出端相连，逻辑与单元iii的第二输入端与逻辑与单元i的输出端相连；

44、rs触发器i，所述rs触发器i的s端输入模式一投入状态信号，所述rs触发器i的r端与逻辑与单元iii的输出端相连，q端输出模式一投入操作信号，q端输出模式一退出操作信号。

45、优选地，所述模式二控制模块包括：

46、动态限幅器ii，所述动态限幅器ii的上限输入端输入模拟量生成器vii的输出，动态限幅器ii的下限输入端输入模拟量生成器viii的输出，动态限幅器ii的输入端输入实测汽轮机功率信号；

47、逻辑与单元iv，所述逻辑与单元iv的第一输入端与动态限幅器ii的输出端相连；所述逻辑与单元iv的第二输入端与比较算法器i的输出端相连；

48、比较算法器v，所述比较算法器v的第二输入端与线性变换器ii的输出端相连；

49、模拟量生成器ix，所述模拟量生成器ix的输出与比较算法器v的第一输入端相连；

50、比较算法器vi，所述比较算法器vi的第二输入端与线性变换器iii的输出端相连；

51、模拟量生成器x，所述模拟量生成器x的输出与比较算法器vi的第一输入端相连；

52、比较算法器vii，所述比较算法器vii的第二输入端与线性变换器iv的输出端相连；

53、模拟量生成器xi，所述模拟量生成器xi的输出与比较算法器vii的第一输入端相连；

54、逻辑与单元v，所述逻辑与单元v的第一输入端与比较算法器v的输出端相连，逻辑与单元v的第二输入端与比较算法器vi的输出端相连，逻辑与单元v的第三输入端与比较算法器vii的输出端相连；

55、逻辑与单元vi，所述逻辑与单元vi的第一输入端与逻辑与单元iv的输出端相连，逻辑与单元vi的第二输入端与逻辑与单元v的输出端相连；

56、rs触发器ii，所述rs触发器ii的s端输入模式二投入状态信号，所述rs触发器ii的r端与逻辑与单元vi的输出端相连，q端输出模式二投入操作信号，q端输出模式二退出操作信号。

57、优选地，所述模式三控制模块包括：

58、动态限幅器iii，所述动态限幅器iii的上限输入端输入模拟量生成器xii的输出，动态限幅器iii的下限输入端输入模拟量生成器xiii的输出，动态限幅器iii的输入端输入实测汽轮机功率信号；

59、逻辑与单元vii，所述逻辑与单元vii的第一输入端与动态限幅器iii的输出端相连；所述逻辑与单元vii的第二输入端与比较算法器i的输出端相连；

60、比较算法器viii，所述比较算法器viii的第二输入端与线性变换器ii的输出端相连；

61、模拟量生成器xiv，所述模拟量生成器xiv的输出与比较算法器viii的第一输入端相连；

62、比较算法器ix，所述比较算法器ix的第二输入端与线性变换器iii的输出端相连；

63、模拟量生成器xv，所述模拟量生成器xv的输出与比较算法器ix的第一输入端相连；

64、比较算法器x，所述比较算法器x的第二输入端与线性变换器iv的输出端相连；

65、模拟量生成器xvi，所述模拟量生成器xvi的输出与比较算法器x的第一输入端相连；

66、逻辑与单元viii，所述逻辑与单元viii的第一输入端与比较算法器viii的输出端相连，逻辑与单元viii的第二输入端与比较算法器ix的输出端相连，逻辑与单元viii的第三输入端与比较算法器x的输出端相连；

67、逻辑与单元ix，所述逻辑与单元ix的第一输入端与逻辑与单元vii的输出端相连，逻辑与单元ix的第二输入端与逻辑与单元viii的输出端相连；

68、rs触发器iii，所述rs触发器iii的s端输入模式三投入状态信号，所述rs触发器iii的r端与逻辑与单元ix的输出端相连，q端输出模式三投入操作信号，q端输出模式三退出操作信号。

69、优选地，所述模式四控制模块包括：

70、动态限幅器iv，所述动态限幅器的上限输入端输入模拟量生成器xvii的输出，动态限幅器iv的下限输入端输入模拟量生成器xviii的输出，动态限幅器iv的输入端输入实测汽轮机功率信号；

71、逻辑与单元x，所述逻辑与单元x的第一输入端与动态限幅器iv的输出端相连；所述逻辑与单元x的第二输入端与比较算法器i的输出端相连；

72、比较算法器xi，所述比较算法器xi的第二输入端与线性变换器ii的输出端相连；

73、模拟量生成器xix，所述模拟量生成器xix的输出与比较算法器xi的第一输入端相连；

74、比较算法器xii，所述比较算法器xii的第二输入端与线性变换器iii的输出端相连；

75、模拟量生成器xx，所述模拟量生成器xx的输出与比较算法器xii的第一输入端相连；

76、比较算法器xiii，所述比较算法器xiii的第二输入端与线性变换器iv的输出端相连；

77、模拟量生成器xxi，所述模拟量生成器xxi的输出与比较算法器xiii的第一输入端相连；

78、逻辑与单元xi，所述逻辑与单元xi的第一输入端与比较算法器xi的输出端相连，逻辑与单元xi的第二输入端与比较算法器xii的输出端相连，逻辑与单元xi的第三输入端与比较算法器xiii的输出端相连；逻辑与单元xii，所述逻辑与单元xii的第一输入端与逻辑与单元x的输出端相连，逻辑与单元xii的第二输入端与逻辑与单元xi的输出端相连；

79、rs触发器iv，所述rs触发器iv的s端输入模式四投入状态信号，所述rs触发器iv的r端与逻辑与单元xii的输出端相连，q端输出模式四投入操作信号，q端输出模式四退出操作信号。

80、一种二次再热机组二次风调整系统的控制方法，应用于所述的控制系统，包括以下步骤：

81、步骤s1，设置烟气抽气控制模块参数，设置线性变换器i(18)的参数k，则可将左侧烟气抽气风机进口压力pc1、左侧烟气抽气风机进口温度tc1、左侧烟气抽气风机出口压力pc2、左侧烟气抽气风机出口温度tc2、右侧烟气抽气风机进口压力pc3、右侧烟气抽气风机进口温度tc3、右侧烟气抽气风机出口压力pc4、右侧烟气抽气风机出口温度tc4通过公式(1)转化为烟气抽气温度tc从线性变换器i(18)输出端输出；设置模拟量生成器i(19)参数，限制烟气抽气温度tc的温度上限值，若烟气抽气温度tc不超过预设的上限值，则比较算法器i(20)输出信号1；

82、

83、步骤s2，设置过热器温度测量控制模块参数，设置线性变换器ii(24)的参数k，取过热器左侧烟气温度tg1、过热器右侧烟气温度tg2的平均值tg作为过热器段烟气温度从线性变换器ii(24)的输出端输出；

84、步骤s3，设置再热器温度测量控制模块参数，设置线性变换器iii(28)参数k，取一次再热器入口烟气温度tz11、一次再热器出口烟气温度tz12的平均值tz1作为一次再热器段烟气温度从线性变换器iii(28)的输出端输出；设置线性变换器iv(32)的参数k，取二次再热器入口烟气温度tz21、二次再热器出口烟气温度tz22的平均值tz2作为二次再热器段烟气温度从线性变换器iv(32)的输出端输出；

85、步骤s4，设置模式一控制模块参数，设置模拟量生成器ii(34)的参数作为动态限幅器i(33)的限幅上限，设置模拟量生成器iii(35)的参数作为动态限幅器i(33)的限幅下限；实测汽轮机功率信号(36)若处于动态限幅器i(33)的功率限定区间内，则向逻辑与单元i(37)的第一输入端输入信号1；当同时满足烟气抽气温度tc不超温度上限值时，进入模式一启动条件判断，模拟量生成器iv(38)的参数作为过热器段烟气温度上限，模拟量生成器v(40)的参数作为一次再热器段烟气温度上限，模拟量生成器vi(42)的参数作为二次再热器段烟气温度上限，当线性变换器ii(24)输出的过热器段烟气温度、线性变换器iii(28)输出的一次再热器段烟气温度、线性变换器iv(32)输出的二次再热器段烟气温度都不超过设定对应设置的温度上限时，逻辑与单元ii(44)输出信号1，进入rs触发器i(47)的rs触发模式；rs触发器i(47)的s端输入模式一的投入状态信号(46)为0时，rs触发器i(47)的q端输出模式一投入操作指令；

86、步骤s5，设置模式二控制模块参数，设置模拟量生成器vii(51)的参数作为动态限幅器ii(50)的限幅上限，设置模拟量生成器viii(52)的参数作为动态限幅器ii(50)的限幅下限；实测汽轮机功率信号(36)若处于动态限幅器ii(50)的功率限定区间内，则向逻辑与单元iv(53)的第一输入端输入信号1；当同时满足烟气抽气温度tc不超温度上限值时，进入模式二启动条件判断，模拟量生成器ix(54)的参数作为过热器段烟气温度上限，模拟量生成器x(56)的参数作为一次再热器段烟气温度上限，模拟量生成器xi(58)的参数作为二次再热器段烟气温度上限，当线性变换器ii(24)输出的过热器段烟气温度、线性变换器iii(28)输出的一次再热器段烟气温度、线性变换器iv(32)输出的二次再热器段烟气温度都不超过对应设置的温度上限时，逻辑与单元v(60)输出信号1，进入rs触发器ii(63)的rs触发模式；rs触发器ii(63)的s端输入模式二的投入状态信号(62)为0时，rs触发器ii(63)的q端输出模式二投入操作指令；

87、步骤s6，设置模式三控制模块参数，设置模拟量生成器xii(67)的参数作为动态限幅器iii(66)的限幅上限，设置模拟量生成器xiii(68)的参数作为动态限幅器iii(66)的限幅下限；实测汽轮机功率信号(36)若处于此功率限定区间内，则向逻辑与单元vii(69)的第一输入端输入信号1；当同时满足烟气抽气温度tc不超温度上限值时，进入模式一启动条件判断，模拟量生成器xiv(70)的参数作为过热器段烟气温度上限，模拟量生成器xv(72)的参数作为一次再热器段烟气温度上限，模拟量生成器xvi(74)的参数作为二次再热器段烟气温度上限，当线性变换器ii(24)输出的过热器段烟气温度、线性变换器iii(28)输出的一次再热器段烟气温度、线性变换器iii(32)输出的二次再热器段烟气温度都不超过对应设置的温度上限时，逻辑与单元viii(76)输出信号1，进入rs触发器iii(79)的rs触发模式；rs触发器iii(79)的s端输入模式三的投入状态信号(78)为0时，rs触发器iii(79)的q端输出模式三投入操作指令；

88、步骤s7，设置模式四控制模块参数，设置模拟量生成器xvii(83)的参数作为动态限幅器iv(82)的限幅上限，设置模拟量生成器xviii(84)的参数作为动态限幅器iv(82)的限幅下限；实测汽轮机功率信号(36)若处于动态限幅器iv(82)的功率限定区间内，则向逻辑与单元x(85)的第一输入端输入信号1；当同时满足烟气抽气温度tc不超温度上限值时，进入模式四启动条件判断，模拟量生成器xix(86)的参数作为过热器段烟气温度上限，模拟量生成器xx(88)的参数作为一次再热器段烟气温度上限，模拟量生成器xxi(90)的参数作为二次再热器段烟气温度上限，当线性变换器ii(24)输出的过热器段烟气温度、线性变换器(28)iii输出的一次再热器段烟气温度、线性变换器iv(32)输出的二次再热器段烟气温度都不超过设定对应设置的温度上限时，逻辑与单元xi(92)输出信号1，进入rs触发器iv(95)的rs触发模式；rs触发器iv(95)的s端输入模式四的投入状态信号(94)为0时，rs触发器iv(95)的q端输出模式四投入操作指令；

89、步骤s8，得到模式一、模式二、模式三、模式四的投退指令信号，发给二次风调整系统执行。

90、本发明的有益效果为：本发明的控制系统根据火电机组的实时功率以及过热器段烟气温度、一次再热器段烟气温度、二次再热器段烟气温度控制二次风调整系统的运行模式，当火电机组的实时功率pe∈[0,40％pn)时控制二次风调整系统将二次风输入锅炉本体内进行燃烧，当火电机组的实时功率pe∈[40％pn，50％pn]时控制二次风调整系统将一部分烟气抽气与二次风混合输入锅炉本体内进行燃烧，将另一部分烟气抽气输入锅炉本体内进行燃烧，当火电机组的实时功率pe∈(50％pn，75％pn)时控制二次风调整系统将全部烟气抽气输入锅炉本体内进行燃烧，当火电机组的实时功率pe∈[75％pn，pn]时控制二次风调整系统将烟气抽气与二次风混合输入锅炉本体内进行燃烧。采用本发明控制二次风调整系统，进而提升二次再热出口的汽温及脱硝scr进口烟温，实现机组的节能降氮运行。