一种渐变约束的燃煤机组热值校正方法

技术领域

本发明涉及一种燃煤机组热值校正方法，具体涉及一种渐变约束的燃煤机组热值校正方法。

背景技术

我国以燃煤电站为主的电力供应格局在未来相当长的时间内不会发生根本性改变，而随着我国火力发电机组的能源结构变化，超临界机组的占比越来越大，其中一个重要的问题就是如何在煤质变化的客观现实下通过热值校正的方法，快速的识别火力发电机组的燃料量热值变化，保证机组燃料量稳定控制，维持机组主汽压力和主汽温度等主要运行指标的稳定控制。

目前来说，燃煤机组热值校正的方法较多，主要集中在以下几个方面，一个是利用基于神经网络分析的大数据拟合等方法，前者由于结构复杂，不便于理解，很难做到控制的实时在线自适应，而其他的方法很多是以主蒸汽流量值对机组燃料量热值进行校正，该类方法的主要问题在于很少考虑机组背压对整体效率的影响而被动的认为是机组煤质的波动，同时目前公开的文献表明机组热值校正的计算范围并不精细，热值校正的约束性能较差，造成热值校正系数范围变化过大，不适应机组正常运行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有热值校正方法存在的不足，提供了一种渐变约束的燃煤机组热值校正方法，该方法通过对机组实际运行的负荷-燃料量历史数据进行寻优，建立标杆燃料量模型，并根据机组实际运行参数偏差和运行范围建立热值校正的启动条件，同时利用标杆燃料量模型建立精细化约束条件，使该方法在煤质变化的全范围均具有较好的适应性。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

一种渐变约束的燃煤机组热值校正方法，包括以下步骤：

1)根据机组DCS系统历史数据库获得机组负荷与机组运行标杆燃料量；

2)对权利要求1)中的所建立的标杆燃料量模型建立机组背压修正，得到修正后的标杆燃料量模型；

3)对权利要求2)中所建立的修正标杆燃料量模型和实际机组燃料量，进行差异性计算，得到机组热值校正偏差输入信号；

4)根据权利要求3)中所得到的热值校正偏差输入信号，构建热值校正计算条件和热值校正计算模型，得到未约束的热值校正计算系数；

5)对权利要求4)中的未约束热值校正计算系数，根据DCS系统中的机组运行参数，建立热值校正渐变约束模型，最终获得渐变约束的燃煤机组热值校正系数。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，利用DCS系统历史数据库建立机组负荷S和机组运行标杆煤量W计算模型，具体如下：

在火力发电机组DCS系统历史数据库中，稳态负荷下，能够找到机组负荷S对应的机组燃料量W

W

其中a、b则是线性相关系数；利用散点数据和机组线性回归计算即可得到线性相关系数，采用拟合线性模拟法得到相应的相关系数：

假定给定一列数据(x

y＝a

其中y、x分别为线性模型的因变量和自变量，a

其中RSS为数列统计方差，n为数列个数，将a

则标杆燃料量W计算如下：

W＝MAX(a+b·S,A)

其中MAX为取大值计算，A为机组正常运行所允许的最小燃料量。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中，对已建立的标杆燃料量模型建立机组背压修正，具体如下：

假设机组背压为p，进一步对其进行滤波处理为：

其中p

p

其中MIN为取小值计算，A

f＝MAX(MIN(a

对上述修正函数进行进一步处理：

f

其中f

W

本发明进一步的改进在于，步骤3)中，所建立的修正标杆燃料量模型和实际机组燃料量，进行差异性计算，得到机组热值校正偏差输入信号，具体如下：

设机组正常运行过程中实际燃料量为W

其中l为煤量偏差百分比，则热值校正偏差输入模型按照下列方式建立，建立偏差越限判断。

本发明进一步的改进在于，如果-0.5＜l＜0.5，则dev＝0.0；如果l≥0.5，则dev＝-1.0；如果l≤-0.5，则dev＝1.0；其中dev为未约束的热值校正偏差输入信号。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中，利用未约束的热值校正偏差输入信号，根据DCS 系统中的机组运行参数，建立热值校正渐变约束模型，最终获得渐变约束的燃煤机组热值校正系数，具体如下：

建立机组热值校正模型约束信号，即满足以下任一条件时，机组约束热值校正偏差输入信号为0.0；

1)人工热工开关置0；

2)机组变负荷；即根据机组负荷进行微分判断，具体如下：

机组负荷微分信号S'为：

其中T

3)机组主汽压力偏差大于0.5MPa；设机组实际主汽压力为p

p

其中ABS为绝对值计算；

4)机组负荷偏差大于10MW；设机组负荷设定值为S

S

5)机组负荷小于机组正常运行负荷下限S

6)热值校正系数btu大于或等于热值校正系数上限值btu

将机组约束热值校正偏差输入信号进行积分计算：

在上式中btu

其中：

X∈{0,300,350,400,450,500,550,600,650,700,750,800,850,900,950,1000,1050,1100}

Y∈{1650,1650,1650,1700,1750,1800,1850,1900,1950,2000,2150,2200,2250,2300,2350,2400,2400,2400}

n、n+1为X、Y所属集合中的相邻两元素的下标；进一步将btu

其中：

X

本发明进一步的改进在于，步骤5)中，根据DCS系统中的机组运行参数，建立热值校正渐变约束模型，最终获得渐变约束的燃煤机组热值校正系数，具体如下：

根据获得的标杆燃料量W构建标杆燃料量上限值和标杆燃料量下限值；

标杆燃料量上限值计算W

W

标杆燃料量上限值计算W

W

在上式中，A

热值校正系数上限btu

热值校正系数下限btu

即将btu

本发明进一步的改进在于，btu

其中：X

btu

其中：X

相对于现有技术，本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提出根据机组DCS系统历史数据库获得机组负荷与机组运行标杆燃料量；同时利用机组标杆燃料量模型建立机组背压修正，得到修正后的标杆燃料量模型；进一步将修正标杆燃料量模型和实际机组燃料量，进行差异性计算，得到机组热值校正偏差输入信号；再一步热值校正偏差输入信号，构建热值校正计算条件和热值校正计算模型，得到未约束的热值校正计算系数；最后，利用未约束热值校正计算系数，根据DCS系统中的机组运行参数，建立热值校正渐变约束模型，最终获得渐变约束的燃煤机组热值校正系数。

附图说明

图1为历史数据统计机组负荷与煤量散点关系图。

图2为机组负荷与标杆燃料量线性模型图。

图3为机组背压修正计算约束逻辑图。

图4为未约束热值校正偏差输入信号计算逻辑图。

图5为未约束热值校正系数计算逻辑图。

图6为机组负荷与标杆燃料量线性约束关系图。

图7为渐变约束热值校正计算逻辑图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供的一种渐变约束的燃煤机组热值校正方法，以1000MW超超临界机组为例，进行具体说明，包括以下步骤：

1、利用DCS(Distributed Control System，分散控制系统)系统历史数据库建立机组负荷S 和机组运行标杆煤量W计算模型，具体如下：

为方便说明，在此给出典型火力发电机组历史数据库中，稳态负荷下，机组负荷与机组燃料量的散点关系图，如图1所示：

不失一般性，在火力发电机组DCS系统历史数据库中，稳态负荷下，能够找到如图1所示的机组负荷S对应的机组燃料量W

W

其中a、b则是线性相关系数，a＝23.3，b＝0.35205；

利用图1散点数据和机组线性回归计算即可得到线性相关系数，本计算采用的是拟合线 性模拟法得到相应的相关系数，由于该方法为标准公开方法，本方法不对拟合线性模拟法作 权利要求，仅在此阐述其计算原理：

假定给定一列数据(x

y＝a

其中y、x分别为线性模型的因变量和自变量，a

其中RSS为数列统计方差，n为数列个数，将a

则标杆燃料量W计算如下：

W＝MAX(a+b·S,A)

其中MAX为取大值计算，A为机组正常运行所允许的最小燃料量，A＝93；

2、对已建立的标杆燃料量模型建立机组背压修正，具体如下：

假设机组背压为p，进一步对其进行滤波处理为：

其中p

p

其中MIN为取小值计算，A

f＝MAX(MIN(a

对上述修正函数进行进一步处理：

f

其中f

如图3所示，图中F(t)模块实现机组背压滤波，而F

W

3、所建立的修正标杆燃料量模型和实际机组燃料量，进行差异性计算，得到机组热值校正偏差输入信号，具体如下：

设机组正常运行过程中实际燃料量为W

其中l为煤量偏差百分比，则热值校正偏差输入模型按照下列方式建立，建立偏差越限判断：

如果-0.5＜l＜0.5，则dev＝0.0；如果l≥0.5，则dev＝-1.0；如果l≤-0.5，则dev＝1.0；其中dev为未约束的热值校正偏差输入信号；具体的计算机离散控制系统计算逻辑图如图4 所示：

4、利用未约束的热值校正偏差输入信号，根据DCS系统中的机组运行参数，建立热值校正渐变约束模型，最终获得渐变约束的燃煤机组热值校正系数，具体如下：

建立机组热值校正模型约束信号，即满足以下任一条件时，机组约束热值校正偏差输入信号为0.0；

(1)人工热工开关置0；

(2)机组变负荷；即根据机组负荷进行微分判断，具体如下：

机组负荷微分信号S'为：

其中T

(3)机组主汽压力偏差大于0.5MPa；设机组实际主汽压力为p

p

其中ABS为绝对值计算；

1)机组负荷偏差大于10MW；设机组负荷设定值为S

S

2)机组负荷小于机组正常运行负荷下限S

3)热值校正系数btu大于或等于热值校正系数上限值btu

将机组约束热值校正偏差输入信号进行积分计算：

在上式中btu

其中：

X∈{0,300,350,400,450,500,550,600,650,700,750,800,850,900,950,1000,1050,1100}

Y∈{1650,1650,1650,1700,1750,1800,1850,1900,1950,2000,2150,2200,2250,2300,2350,2400,2400,2400}

n、n+1为X、Y所属集合中的相邻两元素的下标；进一步将btu

其中：

X

5、根据DCS系统中的机组运行参数，建立热值校正渐变约束模型，最终获得渐变约束的燃煤机组热值校正系数，具体如下：

根据权利要求1)中获得的标杆燃料量W构建标杆燃料量上限值和标杆燃料量下限值，如图6所示：

标杆燃料量上限值计算W

W

标杆燃料量上限值计算W

W

在上式中，A

热值校正系数上限btu

热值校正系数下限btu

即将btu

其中：X

X

Y

其中：X

X

Y

采用上述方法和基本参数可使热值校正系数在全程控制范围内实现自适应。