一种超临界机组干湿态自动转换控制方法，步骤为：(一)机组湿态运行，给水控制调节本生流量；(二)机组负荷升至干湿态转换控制点时，通过自动判断或人工确认，给水控制开始湿态转干态过程；(三)湿态转干态过程结束，机组处于干态运行阶段给水控制、中间点温度控制正常调节；(四)负荷降至干态转湿态控制点时，通过自动判断或人工确认，给水控制开始干态转湿态过程；(五)干态转湿态过程结束，机组处于湿态运行阶段，储水罐水位达到条件即可联启炉水循环泵，自动控制调节按照第(一)步进行。本发明具有能够实现干/湿态转换在自动控制方式下一次成功，机组的功率、机前压力等主要被控参数稳定性进一步增强，同时可提高机组运行的安全、经济性的显著优点。
一种超临界机组干湿态自动转换控制方法
一、技术领域
[0001] 本发明属于火电厂热工自动控制领域，是一种既可以避免干/湿态的交替转换，又可以有效避免锅炉水冷壁发生超温问题的控制方法。二、背景技术
[0002] 由于超临界参数火力发电机组在经济、环保方面的显著优势，该类型机组成为各大发电集团重点发展的对象。然而，由于没有成熟的控制技术，目前超临界参数机组的干/湿态转换多采用人工手动操作方式，造成机组干/湿态频繁切换、转态时间长，水冷壁极易超温等问题频繁出现，影响机组的稳定运行。因此，研究一种超临界机组干/湿态自动转换的控制方法成为现实的迫切要求。
[0003] 通过本发明的方法，当逻辑判断达到干/湿态转换条件时，控制逻辑自动实现机组干/湿态的转换，自动无扰切换相应自动调节的被调量与设定值；转态过程中，能够自动采用干/湿态转换控制参数，保证转态过程的可靠与稳定。
[0004] 目前，对超临界机组干/湿态自动转换的研究尚处于起步阶段，我们研究的主要内容是通过在火电机组主控制系统中进行逻辑搭建，来实现超临界机组干/湿态的自动转换。这种方法不增加购置设备的费用，实现手段简便、易行。
[0005] 本发明相关的技术途径和实施的关键内容均未曾公开过。三、发明内容
[0006] 本发明的目的是：提供一种既可以避免干/湿态的交替转换，又可以有效避免锅炉水冷壁发生超温问题的超临界机组干/湿态转换控制方法。通过在超临界机组DCS系统中增加控制逻辑，实现机组干/湿态转换的自动判断、干/湿态转换过程给水流量调节的自适应调整、干/湿态转换过程控制参数的自适应控制，减少转态过程中的人为工作量，避免干/湿态的频繁切换，实现干/湿态转换的顺利进行，使机组的运行稳定性更高。
[0007] 本发明目的是这样实现的，其步骤为：
[0008] (一)超临界机组湿态运行，给水控制调节本生流量
[0009] 超临界机组处于湿态运行方式时，给水控制主要调节锅炉本生流量，本生流量设定值由人工直接设置。此时，炉水循环泵处于运行状态，中间点温度未产生过热度。
[0010] 给水控制被调量(FPV)：
[0011] FPV＝F总给水量
[0012] 其中，FPV—给水控制PID被调量；
[0013] F总给水量—省煤器入口总给水流量；
[0014] 给水控制设定值(FSP)：
[0015] FSP＝F手动设定
[0016] 其中，FSP—给水控制PID设定值；
[0017] F手动设定—给水控制PID手动设定值；
[0018] (二)超临界机组负荷升至湿态转干态控制点时，通过自动判断或人工确认，开始湿态转干态过程；湿态转干态过程中，炉水循环泵运行，给水控制调节净给水流量，中间点温度控制建立过热度
[0019] 超临界机组湿态转干态过程中，给水控制被调量由锅炉本生流量转化为净给水流量，给水控制设定值由人工设定的本生流量设定值转化为锅炉主控指令对应的给水流量指令与中间点温度控制给水指令校正量之和；中间点温度控制被调量为中间点温度，设定值为中间点压力对应的饱和温度与经过速率限制的初始过热度之和，PID模块的比例、积分系数为干/湿态转换系数。
[0020] 给水控制被调量(FPV)：
[0021] FPV＝F总给水量-F循环水量
[0022] 其中，FPV—给水控制PID被调量；
[0023] F总给水量—省煤器入口总给水流量；
[0024] F循环水量—炉水循环泵水流量；
[0025] 给水控制设定值(FSP)：
[0026] FSP＝FBD+F过热度校正量
[0027] 其中，FSP—给水控制PID设定值；
[0028] FBD—锅炉主控指令对应给水流量指令；
[0029] F过热度校正量—中间点温度控制给水指令校正量。
[0030] 中间点温度控制被调量为中间点温度FIPT-PV。
[0031] 中间点温度控制设定值FIPT-SP：
[0032] FIPT-SP＝FIPP+F初始过热度×FLMT1
[0033] 其中，FIPT-PV—中间点温度控制PID被调量；
[0034] FIPT-SP—中间点温度控制PID设定值；
[0035] F初始过热度—中间点温度控制在湿态转干态过程中的初始过热度；
[0036] FLMT1—湿态转干态过程中的初始过热度的速率限制函数，限制时间按照工艺设定；
[0037] FIPP—中间点压力对应的饱和温度；
[0038] 中间点温度控制PID参数：
[0039] FPID-KP＝F干/湿态转换KP
[0040] FPID-TI＝F干/湿态转换TI
[0041] 其中，FPID-KP—中间点温度控制PID模块比例系数；
[0042] FPID-TI—中间点温度控制PID模块积分系数；
[0043] F干/湿态转换KP—中间点温度控制PID模块干/湿态转换时的比例系数；
[0044] F干/湿态转换TI—中间点温度控制PID模块干/湿态转换时的积分系数；
[0045] (三)超临界机组中间点温度过热度超过干态判断门槛值且保持一定时间后，机组即处于干态运行阶段；干态运行时，炉水循环泵停运，给水控制调节净给水流量(净给水流量＝主给水流量)，中间点温度控制正常调节中间点温度
[0046] 超临界机组干态运行阶段，给水控制被调量为净给水流量(炉水循环泵水流量为0，净给水流量＝主给水流量)，给水控制设定值为锅炉主控指令对应的给水流量指令与中间点温度控制给水指令校正量之和；中间点温度控制被调量为中间点温度，设定值为中间点压力对应的饱和温度、当前负荷指令对应的过热度、人工设定偏置三者之和，PID模块的比例、积分系数为干态系数；
[0047] 给水控制被调量(FPV)：
[0048] FPV＝F总给水量-F循环水量
[0049] 其中，FPV—给水控制PID被调量；
[0050] F总给水量—省煤器入口总给水流量；
[0051] F循环水量—炉水循环泵水流量，干态时为0；
[0052] 给水控制设定值(FSP)：
[0053] FSP＝FBD+F过热度校正量
[0054] 其中，FSP—给水控制PID设定值；
[0055] FBD—锅炉主控指令对应给水流量指令；
[0056] F过热度校正量—中间点温度控制给水指令校正量；
[0057] 中间点温度控制被调量为中间点温度FIPT-PV；
[0058] 中间点温度控制设定值FIPT-SP：
[0059] FIPT-SP＝FIPP+F负荷指令+F人工偏置
[0060] 其中，FIPT-PV—中间点温度控制PID被调量；
[0061] FIPT-SP—中间点温度控制PID设定值；
[0062] FIPP—中间点压力对应的饱和温度；
[0063] F负荷指令—当前负荷指令对应的过热度；
[0064] F人工偏置—人工设置的过热度偏置校正值；
[0065] 中间点温度控制PID参数：
[0066] FPID-KP＝F干态KP
[0067] FPID-TI＝F干态TI
[0068] 其中，FPID-KP—中间点温度控制PID模块比例系数；
[0069] FPID-TI—中间点温度控制PID模块积分系数；
[0070] F干态KP—中间点温度控制PID模块干态运行时的比例系数；
[0071] F干态TI—中间点温度控制PID模块干态运行时的积分系数；
[0072] (四)超临界机组负荷降低至干态转湿态控制点时，通过自动判断或人工确认，开始干态转湿态过程；干态转湿态过程中，炉水循环泵停运，给水控制调节净给水流量(炉水循环泵停运时，炉水循环泵水流量为0，净给水流量＝主给水流量；转为湿态后，炉水循环泵根据条件联启，净给水流量＝主给水流量-炉水循环泵水流量)，中间点温度控制逐步减少过热度至零
[0073] 超临界机组干态转湿态过程中，给水控制被调量为净给水流量(炉水循环泵停运时，炉水循环泵水流量为0，净给水流量＝主给水流量；转为湿态后，炉水循环泵根据条件联启，净给水流量＝主给水流量-炉水循环泵水流量)，给水控制设定值为锅炉主控指令对应的给水流量指令与中间点温度控制给水指令校正量之和；中间点温度控制被调量为中间点温度，设定值为中间点压力对应的饱和温度与经过速率限制的零过热度之和，PID模块的比例、积分系数为干/湿态转换系数；
[0074] 给水控制被调量(FPV)：
[0075] FPV＝F总给水量-F循环水量
[0076] 其中，FPV—给水控制PID被调量；
[0077] F总给水量—省煤器入口总给水流量；
[0078] F循环水量—炉水循环泵水流量；
[0079] 给水控制设定值(FSP)：
[0080] FSP＝FBD+F过热度校正量
[0081] 其中，FSP—给水控制PID设定值；
[0082] FBD—锅炉主控指令对应给水流量指令；
[0083] F过热度校正量—中间点温度控制给水指令校正量；
[0084] 中间点温度控制被调量为中间点温度FIPT-PV；
[0085] 中间点温度控制设定值FIPT-SP：
[0086] FIPT-SP＝FIPP+F零过热度×FLMT2
[0087] 其中，FIPT-PV—中间点温度控制PID被调量；
[0088] FIPT-SP—中间点温度控制PID设定值；
[0089] F零过热度—中间点温度控制在干态转湿态过程中的零过热度；
[0090] FLMT2—干态转湿态过程中的零过热度的速率限制函数，限制时间按照工艺设定；
[0091] FIPP—中间点压力对应的饱和温度；
[0092] 中间点温度控制PID参数：
[0093] FPID-KP＝F干/湿态转换KP
[0094] FPID-TI＝F干/湿态转换TI
[0095] 其中，FPID-KP—中间点温度控制PID模块比例系数；
[0096] FPID-TI—中间点温度控制PID模块积分系数；
[0097] F干/湿态转换KP—中间点温度控制PID模块干/湿态转换时的比例系数；
[0098] F干/湿态转换TI—中间点温度控制PID模块干/湿态转换时的积分系数；
[0099] (五)中间点温度过热度降低至湿态判断门槛值且保持一定时间后，机组即处于湿态运行阶段，储水罐水位达到条件即可联启炉水循环泵，自动控制调节按照第(一)步进行附图说明
[0100] 图1为本发明超临界机组干/湿态自动转换逻辑判断控制框图；
[0101] 图2为本发明超临界机组干/湿态自动转换中间点温度控制框图；
[0102] 图3为本发明超临界机组干/湿态自动转换给水流量控制框图。
具体实施方式
[0103] 一种超临界机组干湿态自动转换控制方法的主要控制逻辑框图见图1、图2和图3，具体控制策略如下：
[0104] (一)超临界机组湿态运行，给水控制调节本生流量
[0105] 超临界机组处于湿态运行方式时，给水控制主要调节锅炉本生流量，本生流量设定值由人工直接设置；此时，炉水循环泵处于运行状态，中间点温度未产生过热度；
[0106] 给水控制被调量(FPV)：
[0107] FPV＝F总给水量
[0108] 其中，FPV—给水控制PID被调量；
[0109] F总给水量—省煤器入口总给水流量；
[0110] 给水控制设定值(FSP)：
[0111] FSP＝F手动设定
[0112] 其中，FSP—给水控制PID设定值；
[0113] F手动设定—给水控制PID手动设定值；
[0114] (二)超临界机组负荷升至湿态转干态控制点时，通过自动判断或人工确认，开始湿态转干态过程；湿态转干态过程中，炉水循环泵运行，给水控制调节净给水流量，中间点温度控制建立过热度
[0115] 超临界机组湿态转干态过程中，给水控制被调量由锅炉本生流量转化为净给水流量，给水控制设定值由人工设定的本生流量设定值转化为锅炉主控指令对应的给水流量指令与中间点温度控制给水指令校正量之和；中间点温度控制被调量为中间点温度，设定值为中间点压力对应的饱和温度与经过速率限制的初始过热度之和，PID模块的比例、积分系数为干/湿态转换系数；
[0116] 给水控制被调量(FPV)：
[0117] FPV＝F总给水量-F循环水量
[0118] 其中，FPV—给水控制PID被调量；
[0119] F总给水量—省煤器入口总给水流量；
[0120] F循环水量—炉水循环泵水流量；
[0121] 给水控制设定值(FSP)：
[0122] FSP＝FBD+F过热度校正量
[0123] 其中，FSP—给水控制PID设定值；
[0124] FBD—锅炉主控指令对应给水流量指令；
[0125] F过热度校正量—中间点温度控制给水指令校正量。
[0126] 中间点温度控制被调量为中间点温度FIPT-PV。
[0127] 中间点温度控制设定值FIPT-SP：
[0128] FIPT-SP＝FIPP+F初始过热度×FLMT1
[0129] 其中，FIPT-PV—中间点温度控制PID被调量；
[0130] FIPT-SP—中间点温度控制PID设定值；
[0131] F初始过热度—中间点温度控制在湿态转干态过程中的初始过热度；
[0132] FLMT1—湿态转干态过程中的初始过热度的速率限制函数，限制时间按照工艺设定；
[0133] FIPP—中间点压力对应的饱和温度。
[0134] 中间点温度控制PID参数：
[0135] FPID-KP＝F干/湿态转换KP
[0136] FPID-TI＝F干/湿态转换TI
[0137] 其中，FPID-KP—中间点温度控制PID模块比例系数；
[0138] FPID-TI—中间点温度控制PID模块积分系数；
[0139] F干/湿态转换KP—中间点温度控制PID模块干/湿态转换时的比例系数；
[0140] F干/湿态转换TI—中间点温度控制PID模块干/湿态转换时的积分系数。
[0141] (三)超临界机组中间点温度过热度超过干态判断门槛值且保持一定时间后，机组即处于干态运行阶段；干态运行时，炉水循环泵停运，给水控制调节净给水流量(净给水流量＝主给水流量)，中间点温度控制正常调节中间点温度
[0142] 超临界机组干态运行阶段，给水控制被调量为净给水流量(炉水循环泵水流量为0，净给水流量＝主给水流量)，给水控制设定值为锅炉主控指令对应的给水流量指令与中间点温度控制给水指令校正量之和；中间点温度控制被调量为中间点温度，设定值为中间点压力对应的饱和温度、当前负荷指令对应的过热度、人工设定偏置三者之和，PID模块的比例、积分系数为干态系数；
[0143] 给水控制被调量(FPV)：
[0144] FPV＝F总给水量-F循环水量
[0145] 其中，FPV—给水控制PID被调量；
[0146] F总给水量—省煤器入口总给水流量；
[0147] F循环水量—炉水循环泵水流量，干态时为0；
[0148] 给水控制设定值(FSP)：
[0149] FSP＝FBD+F过热度校正量
[0150] 其中，FSP—给水控制PID设定值；
[0151] FBD—锅炉主控指令对应给水流量指令；
[0152] F过热度校正量—中间点温度控制给水指令校正量。
[0153] 中间点温度控制被调量为中间点温度FIPT-PV；
[0154] 中间点温度控制设定值FIPT-SP：
[0155] FIPT-SP＝FIPP+F负荷指令+F人工偏置
[0156] 其中，FIPT-PV—中间点温度控制PID被调量；
[0157] FIPT-SP—中间点温度控制PID设定值；
[0158] FIPP—中间点压力对应的饱和温度；
[0159] F负荷指令—当前负荷指令对应的过热度；
[0160] F人工偏置—人工设置的过热度偏置校正值；
[0161] 中间点温度控制PID参数：
[0162] FPID-KP＝F干态KP
[0163] FPID-TI＝F干态TI
[0164] 其中，FPID-KP—中间点温度控制PID模块比例系数；
[0165] FPID-TI—中间点温度控制PID模块积分系数；
[0166] F干态KP—中间点温度控制PID模块干态运行时的比例系数；
[0167] F干态TI—中间点温度控制PID模块干态运行时的积分系数；
[0168] (四)超临界机组负荷降低至干态转湿态控制点时，通过自动判断或人工确认，开始干态转湿态过程；干态转湿态过程中，炉水循环泵停运，给水控制调节净给水流量(炉水循环泵停运时，炉水循环泵水流量为0，净给水流量＝主给水流量；转为湿态后，炉水循环泵根据条件联启，净给水流量＝主给水流量-炉水循环泵水流量)，中间点温度控制逐步减少过热度至零
[0169] 超临界机组干态转湿态过程中，给水控制被调量为净给水流量(炉水循环泵停运时，炉水循环泵水流量为0，净给水流量＝主给水流量；转为湿态后，炉水循环泵根据条件联启，净给水流量＝主给水流量-炉水循环泵水流量)，给水控制设定值为锅炉主控指令对应的给水流量指令与中间点温度控制给水指令校正量之和；中间点温度控制被调量为中间点温度，设定值为中间点压力对应的饱和温度与经过速率限制的零过热度之和，PID模块的比例、积分系数为干/湿态转换系数；
[0170] 给水控制被调量(FPV)：
[0171] FPV＝F总给水量-F循环水量
[0172] 其中，FPV—给水控制PID被调量；
[0173] F总给水量—省煤器入口总给水流量；
[0174] F循环水量—炉水循环泵水流量；
[0175] 给水控制设定值(FSP)：
[0176] FSP＝FBD+F过热度校正量
[0177] 其中，FSP—给水控制PID设定值；
[0178] FBD—锅炉主控指令对应给水流量指令；
[0179] F过热度校正量—中间点温度控制给水指令校正量；
[0180] 中间点温度控制被调量为中间点温度FIPT-PV；
[0181] 中间点温度控制设定值FIPT-SP：
[0182] FIPT-SP＝FIPP+F零过热度×FLMT2
[0183] 其中，FIPT-PV—中间点温度控制PID被调量；
[0184] FIPT-SP—中间点温度控制PID设定值；
[0185] F零过热度—中间点温度控制在干态转湿态过程中的零过热度；
[0186] FLMT2—干态转湿态过程中的零过热度的速率限制函数，限制时间按照工艺设定；
[0187] FIPP—中间点压力对应的饱和温度；
[0188] 中间点温度控制PID参数：
[0189] FPID-KP＝F干/湿态转换KP
[0190] FPID-TI＝F干/湿态转换TI
[0191] 其中，FPID-KP—中间点温度控制PID模块比例系数；
[0192] FPID-TI—中间点温度控制PID模块积分系数；
[0193] F干/湿态转换KP—中间点温度控制PID模块干/湿态转换时的比例系数；
[0194] F干/湿态转换TI—中间点温度控制PID模块干/湿态转换时的积分系数；
[0195] (五)中间点温度过热度降低至湿态判断门槛值且保持一定时间后，机组即处于湿态运行阶段，储水罐水位达到条件即可联启炉水循环泵，自动控制调节按照第(一)步进行。
[0196] 本发明“一种超临界机组干湿态自动转换控制方法”实施的平台为火电机组的主控制系统。在机组的主控制系统中进行超临界机组干湿态自动转换控制方法的控制逻辑组态，实现以下控制功能：
[0197] (一)增加超临界机组干/湿态转换点的判断逻辑
[0198] 在控制逻辑中增加开始湿态转干态过程的判断条件：
[0199] 1)机组负荷大于“湿态转干态”逻辑判断门槛值
[0200] 2)给水主控在自动状态
[0201] 3)机组在湿态运行方式
[0202] 在控制逻辑中增加开始干态转湿态过程判断条件：
[0203] 1)机组负荷小于“干态转湿态”逻辑判断门槛值
[0204] 2)给水主控在自动状态
[0205] 3)中间点温度控制在自动状态
[0206] 4)机组在干态运行方式
[0207] (二)增加干/湿态转换过程给水控制PID被调量切换逻辑
[0208] 1)机组处于湿态运行方式时，机组给水控制PID被调量为主给水流量；
[0209] 2)机组在干/湿态转换过程中和干态运行方式时，机组给水控制PID被调量为主给水流量减炉水循环泵水流量。
[0210] (三)增加干/湿态转换过程中间点温度过热度设定值切换逻辑
[0211] 1)湿态转干态过程中，中间点温度过热度设定为初始过热度，并经速率限制；
[0212] 2)干态转湿态过程中，中间点温度过热度设定为零过热度，并经速率限制。
[0213] (四)增加干/湿态转换过程中间点温度控制PID比例系数、积分系数切换逻辑[0214] 1)干态过程中，中间点温度控制PID模块的比例、积分系数为干态运行系数；
[0215] 2)干态转湿态过程、湿态转干态过程中，中间点温度控制PID模块的比例、积分系数为干/湿态转换系数。
