一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法

摘要

本发明涉及火电机组自动控制技术领域，尤其是一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法，包括：当供热火电机组处于旁路供热方式时，通过组态供热火电机组分散控制系统DCS的控制逻辑，判断机组旁路供热系统故障；判断旁路供热蒸汽流量的大小，结合机组旁路供热系统故障进行连锁保护动作，保证机组的安全稳定运行；增加自动控制逻辑，控制机组旁路供热系统运行参数的稳定；查询供热火电机组分散控制系统DCS的历史运行数据和设计资料，整定各个自动控制逻辑参数。本发明能实现供热机组在保证供热品质工况下保障设备安全性，有效降低运行人员的劳动强度，控制效果不依赖于运行人员的技术水平；实时性好，现场调试过程简单，便于工程实现。

权利要求

1.一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法，其特征是：包括如下步骤：第一步：当供热火电机组处于旁路供热方式时，通过组态供热火电机组分散控制系统DCS的控制逻辑，判断机组旁路供热系统故障；

第二步：判断旁路供热蒸汽流量的大小，结合机组旁路供热系统故障进行连锁保护动作，保证机组的安全稳定运行；

第三步：增加自动控制逻辑，控制机组旁路供热系统运行参数的稳定；

包括以下步骤：

（1）增加汽轮机中压调节阀门高排压力PID调节器，控制汽轮机高排压力在合理范围内，此PID调节器的设定值为高排压力低限设定值，由汽轮机调节级压力经过供热火电机组分散控制系统DCS系统自带折线函数f1(x)运算后形成，此PID调节器的反馈值为高排压力测量值，此PID调节器的输出值作为偏置与原有的汽轮机中压调节阀门指令相加求和后形成最终的汽轮机中压调节阀门指令，此PID调节器输出值的范围为‑K1至0%；

（2）增加高旁调节阀门与低旁调节阀门的开关速率限制控制逻辑，高旁调节阀门与低旁调节阀门的开关速率限制为变参数控制，当机组处于旁路供热方式时，此速率限制的数值为L1，当机组未处于旁路供热方式时，此速率限制的数值为L2；

（3）在控制逻辑中设计高旁调节阀门和高旁调节阀门前电动隔离门的开关顺序闭锁条件，保证先开高旁调节阀门前电动隔离门，再开高旁调节阀门，且高旁调节阀门未关不允许开高旁调节阀门前电动隔离门；

第四步：查询供热火电机组分散控制系统DCS的历史运行数据和设计资料，整定各个自动控制逻辑的参数。

2.根据权利要求1所述的一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法，其特征是：所述第一步中，供热火电机组处于旁路供热方式为以下的判断条件均同时满足，包括：（1）旁路供热系统各个阀门的开度信号、各个温度测量值、各个压力测量值、各个流量测量值、机组实际发电功率测量值在供热火电机组分散控制系统DCS中显示为好品质；

（2）机组实际发电功率测量值低于数值A1；

（3）机组运行人员在供热火电机组分散控制系统DCS操作画面中操作旁路供热方式投入按钮。

3.根据权利要求1所述的一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法，其特征是：所述第一步中，所述机组旁路供热系统故障包括：高旁调节阀门误关故障、高旁调节阀门误开故障、高旁调节阀门卡涩故障、低旁调节阀门误关故障、低旁调节阀门误开故障、低旁调节阀门卡涩故障、旁路减温水断水故障、热网加热器故障。

4.根据权利要求1所述的一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法，其特征是：所述第二步中，判断旁路供热蒸汽流量的大小，包括以下步骤：（1）当高旁供热蒸汽流量小于数值B1或者低旁供热蒸汽流量小于数值B2时，判断旁路供热蒸汽流量小；

（2）当高旁供热蒸汽流量大于或者等于数值B1或者低旁供热蒸汽流量大于或者等于数值B2时，判断旁路供热蒸汽流量大。

5.根据权利要求1所述的一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法，其特征是：所述第二步中，判断旁路供热蒸汽流量的大小，结合机组旁路供热系统故障进行连锁保护动作，步骤为：

步骤1：当判断旁路供热蒸汽流量小时，机组旁路供热系统故障发生后的连锁保护动作包括：当高旁调节阀门误关故障时，连锁开启汽轮机中压调节阀门，连锁关闭低旁调节阀门；当高旁调节阀门误开故障时，连锁开启汽轮机中压调节阀门，若中压调节阀门已经全开，继续开启低旁调节阀门和低旁调节阀门后至凝汽器电动隔离门，以维持高排压力稳定；

当低旁调节阀门误关故障时，连锁开启汽轮机中压调节阀门，连锁关闭高旁调节阀门，当低旁调节阀门误开故障时，连锁关闭低旁调节阀门后至热网电动隔离门，连锁关闭高旁调节阀门，以维持高排压力稳定；当旁路减温水断水故障时，关小高旁调节阀门和低旁调节阀门，开大对应下游受热面的减温水；当热网加热器故障时，连锁关闭高旁调节阀门和低旁调节阀门；当上述任一机组旁路供热系统故障发生后协调控制系统自动将锅炉主控切为手动方式，同时开始计时，若计时数值大于J1后，主蒸汽压力高于数值J2，则触发机组旁路供热系统故障RB，快速降低负荷；

步骤2：当判断旁路供热蒸汽流量大时，机组旁路供热系统故障发生后的连锁保护动作除包括上述判断旁路供热蒸汽流量小时的连锁保护动作外，还包括：协调控制系统自动将汽机主控切为手动方式，连锁开启锅炉压力控制阀门PCV，触发机组旁路供热系统故障RB；

步骤3：当高旁调节阀门卡涩故障时，闭锁低旁调节阀门动作，同时报警提示运行人员；

当低旁调节阀门卡涩故障时，闭锁高旁调节阀门动作，同时报警提示运行人员。

6.根据权利要求3所述的一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法，其特征是：所述高旁调节阀门误关故障为以下的判断条件均同时满足，包括：（1）高旁调节阀门开度小于数值C1；

（2）高旁调节阀门指令与开度的差值大于数值C2；

（3）高旁调节阀门开度变化速率大于数值C3；

（4）高旁调节阀门后蒸汽流量变化速率大于数值C4；

（5）高旁调节阀门后蒸汽流量品质为非坏点；

（6）高旁调节阀门开度品质为非坏点；

（7）高旁调节阀门前电动隔离门未关；

所述高旁调节阀门误开故障为以下的判断条件均同时满足，包括：（1）高旁调节阀门开度大于数值D1；

（2）高旁调节阀门开度与指令的差值大于数值D2；

（3）高旁调节阀门开度变化速率大于数值D3；

（4）高旁调节阀门后蒸汽流量变化速率大于数值D4；

（5）高旁调节阀门后蒸汽流量品质为非坏点；

（6）高旁调节阀门开度品质为非坏点；

（7）高旁调节阀门前电动隔离门未关；

所述低旁调节阀门误关故障为以下的判断条件均同时满足，包括：（1）低旁调节阀门开度小于数值E1；

（2）低旁调节阀门指令与开度的差值大于数值E2；

（3）低旁调节阀门开度变化速率大于数值E3；

（4）低旁调节阀门后蒸汽流量变化速率大于数值E4；

（5）低旁调节阀门后蒸汽流量品质为非坏点；

（6）低旁调节阀门开度品质为非坏点；

（7）低旁调节阀门后至热网电动隔离门未关；

所述低旁调节阀门误开故障为以下的判断条件均同时满足，包括：（1）低旁调节阀门开度大于数值F1；

（2）低旁调节阀门开度与指令的差值大于数值F2；

（3）低旁调节阀门开度变化速率大于数值F3；

（4）低旁调节阀门后蒸汽流量变化速率大于数值F4；

（5）低旁调节阀门后蒸汽流量非坏点；

（6）低旁调节阀门开度非坏点；

（7）低旁调节阀门后至热网电动隔离门未关；

所述高旁调节阀门卡涩故障的判断条件为高旁调节阀门指令与开度的差值的绝对值大于数值G1，低旁调节阀门卡涩故障的判断条件为低旁调节阀门指令与开度的差值的绝对值大于数值G2；

所述旁路减温水断水故障为以下的判断条件任一满足，包括：（1）高旁调节阀门后蒸汽温度品质好且大于数值H1；

（2）高旁调节阀门后蒸汽温度品质好且大于数值H2且高旁减温水压力低于数值H3；

（3）低旁调节阀门后蒸汽温度品质好且大于数值H4；

（4）低旁调节阀门后蒸汽温度品质好且大于数值H5且低旁减温水压力低于数值H6；

所述高旁减温水压力低于数值H3，形成过程为冷再压力加上0.5MPa，低旁减温水压力低于数值H6形成过程为低旁调节阀门后压力加上0.5MPa；

所述热网加热器故障的判断条件为4个热网加热器中有2个热网加热器进汽阀门指令和开度均小于数值I1。

7.根据权利要求5所述的一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法，其特征是：所述机组旁路供热系统故障RB的动作过程为：机组旁路供热系统故障RB发生后，协调控制系统将燃料主控切为手动方式，同时判断机组运行磨煤机的数量是否大于50%额定发电功率的数量，若大于则发出跳闸最上层磨煤机指令，延时10秒后再跳闸第二台磨煤机，直到运行磨煤机的数量不大于50%额定发电功率的数量。

8.根据权利要求1所述的一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法，其特征是：所述第四步中：查询供热火电机组分散控制系统DCS的历史运行数据和设计资料，整定各个自动控制逻辑的参数的步骤具体为：（1）在供热火电机组分散控制系统DCS历史控制站的数据库中查询相关参数的历史运行数据，剔除异常数据后，确定相关参数的正常数值的范围；

（2）根据相关参数的正常数值的范围，结合设计资料，确定相关参数出现异常数值的范围；

（3）根据相关参数的正常数值的范围和异常数值的范围确定各个判断条件中的数值。

说明书

一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及火电机组自动控制技术领域，尤其是一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法。

背景技术

[0002] 供热机组的运行特性及“以热定电”的运行方式限制了电出力的调节能力，导致严重的弃风/弃光问题。为提高新能源的消纳能力，国家能源局对开展火电灵活性改造提出明
确要求，提升火电灵活性的方法按照机组型式分为：热电联产机组进行热电解耦减少高峰
热负荷时机组出力，纯凝机组进行机组改造实现深度调峰；按照改造方式分为：机组外部改
造设置电锅炉、蓄电池、压缩空气储能等电能消纳装置或蓄热罐等热能消纳装置，机组内部
改造进行锅炉稳燃、制粉系统、汽水系统、热工系统改造。其中通过机组的旁路系统进行供
热是提高供热机组灵活性的一种有效途径，可以大幅增加供热机组的调节能力，通过机组
的旁路系统进行供热后，涉及到了机组的安全问题，给机组的旁路系统控制带来了许多困
难，需要对机组旁路供热的连锁保护控制逻辑进行有针对性的优化。

[0003] 近些年众多国内学者对火电机组的旁路系统相关问题进行了研究与探讨，例如《河北电力技术》的《100%旁路系统用于350MW超临界机组锅炉直接供热可行性分析》，介绍
100%旁路系统进行锅炉直接供热的具体方案，从供热量和系统布置上与传统容量旁路进行
比较，论证了100%旁路系统在锅炉直接供热中发挥的作用。中国专利“一种完全热电解耦的
抽汽供热电站系统及工作方法”专利申请号CN201710192352.5，提出一种针对中间再热机
组汽轮机系统抽汽供热的改造方案，提供一种完全热电解耦的抽汽供热电站系统及工作方
法，该系统及方法不仅能够做到大幅度提高接纳风电能力，达到完全热电解耦的目的，而且
能大幅度提高机组的供热能力。中国专利“利用机组旁路供热提高热电联产机组深度调峰
系统及方法”专利申请号CN201611166629.9，提出一种利用机组旁路供热提高热电联产机
组深度调峰系统，包括：锅炉、锅炉的出汽口连通高压缸、高压缸排汽经锅炉再热器加热后
连接中压缸、中压缸排汽连接低压缸，低压缸连接凝汽器，高压旁路系统从主蒸汽管路接
出，经高压旁路阀减压、减温后接至再热冷段管路，低压旁路系统蒸汽旁通汽轮机中低压缸
经低压旁路阀减压、减温后接至凝汽器，高压缸的高旁控制阀前并接抽汽管线，所述抽汽管
线上设置有控制阀组和减温减压装置，所述抽汽管线连通至热网加热器。

[0004] 以上这些文献及专利主要从机组旁路系统的布置上与传统容量旁路进行比较，提出针对中间再热机组汽轮机系统抽汽供热的改造方案，提出利用机组旁路供热提高热电联
产机组深度调峰系统等方面进行了阐述，但对提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制没
有进行有针对性的研究。

发明内容

[0005] 为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法，其目的是为了解决供热机组旁路系统改造供热后的运行可靠性控
制问题，在满足供热要求的前提下，兼顾保障设备的安全性，提高机组的深度调峰能力。

[0006] 为了实现上述目的，本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

[0007] 一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法，包括如下步骤：

[0008] 第一步：当供热火电机组处于旁路供热方式时，通过组态供热火电机组分散控制系统DCS的控制逻辑，判断机组旁路供热系统故障；

[0009] 第二步：判断旁路供热蒸汽流量的大小，结合机组旁路供热系统故障进行连锁保护动作，保证机组的安全稳定运行；

[0010] 第三步：增加自动控制逻辑，控制机组旁路供热系统运行参数的稳定；

[0011] 第四步：查询供热火电机组分散控制系统DCS的历史运行数据和设计资料，整定各个自动控制逻辑的参数。

[0012] 所述第一步中，供热火电机组处于旁路供热方式为以下的判断条件均同时满足，包括：

[0013] （1）旁路供热系统各个阀门的开度信号、各个温度测量值、各个压力测量值、各个流量测量值、机组实际发电功率测量值在供热火电机组分散控制系统DCS中显示为好品质；

[0014] （2）机组实际发电功率测量值低于数值A1；

[0015] （3）机组运行人员在供热火电机组分散控制系统DCS操作画面中操作旁路供热方式投入按钮。

[0016] 所述第一步中，所述机组旁路供热系统故障包括：高旁调节阀门误关故障、高旁调节阀门误开故障、高旁调节阀门卡涩故障、低旁调节阀门误关故障、低旁调节阀门误开故
障、低旁调节阀门卡涩故障、旁路减温水断水故障、热网加热器故障。

[0017] 所述数值A1范围为30%Pe至50% Pe，Pe为额定发电功率，数值B1范围为350t/h至450t/h，数值B2范围为450t/h至550t/h，数值C1范围为2%至5%，数值C2范围为40%至50%，数
值C3范围为‑2%/s至‑1%/s，数值C4范围为‑45t/h/s至‑40t/h/s，数值D1范围为55%至60%，数
值D2范围为40%至50%，数值D3范围为1%/s至2%/s，数值D4范围为40t/h/s至45t/h/s，数值E1
范围为2%至5%，数值E2范围为40%至50%，数值E3范围为‑2%/s至‑1%/s，数值E4范围为‑50t/
h/s至‑45t/h/s，数值F1范围为55%至60%，数值F2范围为40%至50%，数值F3范围为1%/s至2%/
s，数值F4范围为45t/h/s至50 t/h/s，数值G1范围为15%至20%，数值G2范围为15%至20%，数
值H1为高旁调节阀门后管道材料能够允许的最高温度，为350℃，数值H2为低于高旁调节阀
门后管道材料能够允许的最高温度20℃，为330℃，数值H4为低旁调节阀门后管道材料能够
允许的最高温度，为300℃，数值H5为低于低旁调节阀门后管道材料能够允许的最高温度20
℃，为280℃，数值I1范围为2%至5%，数值J1范围为0秒至200秒，数值J2范围为亚临界机组
17Mpa至19Mpa，超临界机组26Mpa至27Mpa，数值K1范围为20%至25%，数值L1范围为1%/min至
5%/min，数值L2范围为5%/min至20%/min。

[0018] 所述第二步中，判断旁路供热蒸汽流量的大小，包括以下步骤：

[0019] （1）当高旁供热蒸汽流量小于数值B1或者低旁供热蒸汽流量小于数值B2时，判断旁路供热蒸汽流量小；

[0020] （2）当高旁供热蒸汽流量大于或者等于数值B1或者低旁供热蒸汽流量大于或者等于数值B2时，判断旁路供热蒸汽流量大。

[0021] 所述第二步中，判断旁路供热蒸汽流量的大小，结合机组旁路供热系统故障进行连锁保护动作，步骤为：

[0022] 步骤1：当判断旁路供热蒸汽流量小时，机组旁路供热系统故障发生后的连锁保护动作包括：当高旁调节阀门误关故障时，连锁开启汽轮机中压调节阀门，连锁关闭低旁调节
阀门；当高旁调节阀门误开故障时，连锁开启汽轮机中压调节阀门，若中压调节阀门已经全
开，继续开启低旁调节阀门和低旁调节阀门后至凝汽器电动隔离门，以维持高排压力稳定；
当低旁调节阀门误关故障时，连锁开启汽轮机中压调节阀门，连锁关闭高旁调节阀门，当低
旁调节阀门误开故障时，连锁关闭低旁调节阀门后至热网电动隔离门，连锁关闭高旁调节
阀门，以维持高排压力稳定；当旁路减温水断水故障时，关小高旁调节阀门和低旁调节阀
门，开大对应下游受热面的减温水；当热网加热器故障时，连锁关闭高旁调节阀门和低旁调
节阀门；当上述任一机组旁路供热系统故障发生后协调控制系统自动将锅炉主控切为手动
方式，同时开始计时，若计时数值大于J1后，主蒸汽压力高于数值J2，则触发机组旁路供热
系统故障RB，快速降低负荷；

[0023] 步骤2：当判断旁路供热蒸汽流量大时，机组旁路供热系统故障发生后的连锁保护动作除包括上述判断旁路供热蒸汽流量小时的连锁保护动作外，还包括：协调控制系统自
动将汽机主控切为手动方式，连锁开启锅炉压力控制阀门PCV，触发机组旁路供热系统故障
RB；

[0024] 步骤3：当高旁调节阀门卡涩故障时，闭锁低旁调节阀门动作，同时报警提示运行人员；当低旁调节阀门卡涩故障时，闭锁高旁调节阀门动作，同时报警提示运行人员。

[0025] 所述高旁调节阀门误关故障为以下的判断条件均同时满足，包括：

[0026] （1）高旁调节阀门开度小于数值C1；

[0027] （2）高旁调节阀门指令与开度的差值大于数值C2；

[0028] （3）高旁调节阀门开度变化速率大于数值C3；

[0029] （4）高旁调节阀门后蒸汽流量变化速率大于数值C4；

[0030] （5）高旁调节阀门后蒸汽流量品质为非坏点；

[0031] （6）高旁调节阀门开度品质为非坏点；

[0032] （7）高旁调节阀门前电动隔离门未关；

[0033] 所述高旁调节阀门误开故障为以下的判断条件均同时满足，包括：

[0034] （1）高旁调节阀门开度大于数值D1；

[0035] （2）高旁调节阀门开度与指令的差值大于数值D2；

[0036] （3）高旁调节阀门开度变化速率大于数值D3；

[0037] （4）高旁调节阀门后蒸汽流量变化速率大于数值D4；

[0038] （5）高旁调节阀门后蒸汽流量品质为非坏点；

[0039] （6）高旁调节阀门开度品质为非坏点；

[0040] （7）高旁调节阀门前电动隔离门未关；

[0041] 所述低旁调节阀门误关故障为以下的判断条件均同时满足，包括：

[0042] （1）低旁调节阀门开度小于数值E1；

[0043] （2）低旁调节阀门指令与开度的差值大于数值E2；

[0044] （3）低旁调节阀门开度变化速率大于数值E3；

[0045] （4）低旁调节阀门后蒸汽流量变化速率大于数值E4；

[0046] （5）低旁调节阀门后蒸汽流量品质为非坏点；

[0047] （6）低旁调节阀门开度品质为非坏点；

[0048] （7）低旁调节阀门后至热网电动隔离门未关；

[0049] 所述低旁调节阀门误开故障为以下的判断条件均同时满足，包括：

[0050] （1）低旁调节阀门开度大于数值F1；

[0051] （2）低旁调节阀门开度与指令的差值大于数值F2；

[0052] （3）低旁调节阀门开度变化速率大于数值F3；

[0053] （4）低旁调节阀门后蒸汽流量变化速率大于数值F4；

[0054] （5）低旁调节阀门后蒸汽流量非坏点；

[0055] （6）低旁调节阀门开度非坏点；

[0056] （7）低旁调节阀门后至热网电动隔离门未关；

[0057] 所述高旁调节阀门卡涩故障的判断条件为高旁调节阀门指令与开度的差值的绝对值大于数值G1，低旁调节阀门卡涩故障的判断条件为低旁调节阀门指令与开度的差值的
绝对值大于数值G2；

[0058] 所述旁路减温水断水故障为以下的判断条件任一满足，包括：

[0059] （1）高旁调节阀门后蒸汽温度品质好且大于数值H1；

[0060] （2）高旁调节阀门后蒸汽温度品质好且大于数值H2且高旁减温水压力低于数值H3；

[0061] （3）低旁调节阀门后蒸汽温度品质好且大于数值H4；

[0062] （4）低旁调节阀门后蒸汽温度品质好且大于数值H5且低旁减温水压力低于数值H6；

[0063] 所述高旁减温水压力低于数值H3，形成过程为冷再压力加上0.5MPa，低旁减温水压力低于数值H6形成过程为低旁调节阀门后压力加上0.5MPa；

[0064] 所述热网加热器故障的判断条件为4个热网加热器中有2个热网加热器进汽阀门指令和开度均小于数值I1。

[0065] 所述机组旁路供热系统故障RB的动作过程为：机组旁路供热系统故障RB发生后，协调控制系统将燃料主控切为手动方式，同时判断机组运行磨煤机的数量是否大于50%额
定发电功率的数量，若大于则发出跳闸最上层磨煤机指令，延时10秒后再跳闸第二台磨煤
机，直到运行磨煤机的数量不大于50%额定发电功率的数量。

[0066] 所述第三步中：增加自动控制逻辑，控制机组旁路供热系统主要运行参数的稳定的步骤具体为：

[0067] （1）增加汽轮机中压调节阀门高排压力PID调节器，控制汽轮机高排压力在合理范围内，此PID调节器的设定值为高排压力低限设定值，由汽轮机调节级压力经过供热火电机
组分散控制系统DCS系统自带折线函数f1(x)运算后形成，此PID调节器的反馈值为高排压
力测量值，此PID调节器的输出值作为偏置与原有的汽轮机中压调节阀门指令相加求和后
形成最终的汽轮机中压调节阀门指令，此PID调节器输出值的范围为‑K1至0%；

[0068] （2）增加高旁调节阀门与低旁调节阀门的开关速率限制控制逻辑，高旁调节阀门与低旁调节阀门的开关速率限制为变参数控制，当机组处于旁路供热方式时，此速率限制
的数值为L1，当机组未处于旁路供热方式时，此速率限制的数值为L2；

[0069] （3）在控制逻辑中设计高旁调节阀门和高旁调节阀门前电动隔离门的开关顺序闭锁条件，保证先开高旁调节阀门前电动隔离门，再开高旁调节阀门，且高旁调节阀门未关不
允许开高旁调节阀门前电动隔离门。

[0070] 所述第四步中：查询供热火电机组分散控制系统DCS的历史运行数据和设计资料，整定各个自动控制逻辑的参数的步骤具体为：

[0071] （1）在供热火电机组分散控制系统DCS历史控制站的数据库中查询相关参数的历史运行数据，剔除异常数据后，确定相关参数的正常数值的范围；

[0072] （2）根据相关参数的正常数值的范围，结合设计资料，确定相关参数出现异常数值的范围；

[0073] （3）根据相关参数的正常数值的范围和异常数值的范围确定各个判断条件中的数值。

[0074] 本发明的优点及有益效果在于：

[0075] （1）当供热火电机组处于旁路供热方式时，通过组态供热火电机组分散控制系统DCS的控制逻辑，判断机组旁路供热系统故障；判断旁路供热蒸汽流量的大小，结合上述机
组旁路供热系统故障进行连锁保护动作，保证机组的安全稳定运行；增加自动控制逻辑，控
制旁路供热系统主要运行参数的稳定；查询供热火电机组分散控制系统DCS的历史运行数
据和设计资料，整定各个自动控制逻辑的参数；实现供热机组在保证供热品质的工况下保
障设备的安全性。

[0076] （2）可有效降低运行人员的劳动强度，且控制效果不依赖于运行人员的技术水平。

[0077] （3）实时性好，现场调试过程简单，便于工程实现。

附图说明

[0078] 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限
制。

[0079] 图1是本发明机组旁路供热系统故障连锁保护逻辑图；

[0080] 图2是本发明汽轮机中压调节阀门高排压力控制逻辑图；

[0081] 图3是本发明工作流程框图。

具体实施方式

[0082] 本发明是一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法，如图3所示，图3为本发明工作流程框图，包括如下步骤：

[0083] 第一步：当供热火电机组处于旁路供热方式时，通过组态供热火电机组分散控制系统DCS的控制逻辑，判断机组旁路供热系统故障；

[0084] 第二步：判断旁路供热蒸汽流量的大小，结合机组旁路供热系统故障进行连锁保护动作，保证机组的安全稳定运行；

[0085] 第三步：增加自动控制逻辑，控制机组旁路供热系统运行参数的稳定；

[0086] 第四步：查询供热火电机组分散控制系统DCS的历史运行数据和设计资料，整定各个自动控制逻辑的参数；

[0087] 所述第一步中，供热火电机组处于旁路供热方式为以下的判断条件均同时满足，包括：

[0088] （1）旁路供热系统各个阀门的开度信号、各个温度测量值、各个压力测量值、各个流量测量值、机组实际发电功率测量值在供热火电机组分散控制系统DCS中显示为好品质；

[0089] （2）机组实际发电功率测量值低于数值A1；

[0090] （3）机组运行人员在供热火电机组分散控制系统DCS操作画面中操作旁路供热方式投入按钮；

[0091] 所述第二步中，判断旁路供热蒸汽流量的大小，包括以下步骤：

[0092] （1）当高旁供热蒸汽流量小于数值B1或者低旁供热蒸汽流量小于数值B2时，判断旁路供热蒸汽流量小；

[0093] （2）当高旁供热蒸汽流量大于或者等于数值B1或者低旁供热蒸汽流量大于或者等于数值B2时，判断旁路供热蒸汽流量大；

[0094] 所述第一步中，机组旁路供热系统故障包括：高旁调节阀门误关故障、高旁调节阀门误开故障、高旁调节阀门卡涩故障、低旁调节阀门误关故障、低旁调节阀门误开故障、低
旁调节阀门卡涩故障、旁路减温水断水故障、热网加热器故障；

[0095] 所述高旁调节阀门误关故障为以下的判断条件均同时满足，包括：

[0096] （1）高旁调节阀门开度小于数值C1；

[0097] （2）高旁调节阀门指令与开度的差值大于数值C2；

[0098] （3）高旁调节阀门开度变化速率大于数值C3；

[0099] （4）高旁调节阀门后蒸汽流量变化速率大于数值C4；

[0100] （5）高旁调节阀门后蒸汽流量品质为非坏点；

[0101] （6）高旁调节阀门开度品质为非坏点；

[0102] （7）高旁调节阀门前电动隔离门未关；

[0103] 所述高旁调节阀门误开故障为以下的判断条件均同时满足，包括：

[0104] （1）高旁调节阀门开度大于数值D1；

[0105] （2）高旁调节阀门开度与指令的差值大于数值D2；

[0106] （3）高旁调节阀门开度变化速率大于数值D3；

[0107] （4）高旁调节阀门后蒸汽流量变化速率大于数值D4；

[0108] （5）高旁调节阀门后蒸汽流量品质为非坏点；

[0109] （6）高旁调节阀门开度品质为非坏点；

[0110] （7）高旁调节阀门前电动隔离门未关；

[0111] 所述低旁调节阀门误关故障为以下的判断条件均同时满足，包括：

[0112] （1）低旁调节阀门开度小于数值E1；

[0113] （2）低旁调节阀门指令与开度的差值大于数值E2；

[0114] （3）低旁调节阀门开度变化速率大于数值E3；

[0115] （4）低旁调节阀门后蒸汽流量变化速率大于数值E4；

[0116] （5）低旁调节阀门后蒸汽流量品质为非坏点；

[0117] （6）低旁调节阀门开度品质为非坏点；

[0118] （7）低旁调节阀门后至热网电动隔离门未关；

[0119] 所述低旁调节阀门误开故障为以下的判断条件均同时满足，包括：

[0120] （1）低旁调节阀门开度大于数值F1；

[0121] （2）低旁调节阀门开度与指令的差值大于数值F2；

[0122] （3）低旁调节阀门开度变化速率大于数值F3；

[0123] （4）低旁调节阀门后蒸汽流量变化速率大于数值F4；

[0124] （5）低旁调节阀门后蒸汽流量非坏点；

[0125] （6）低旁调节阀门开度非坏点；

[0126] （7）低旁调节阀门后至热网电动隔离门未关；

[0127] 所述高旁调节阀门卡涩故障的判断条件为高旁调节阀门指令与开度的差值的绝对值大于数值G1，低旁调节阀门卡涩故障的判断条件为低旁调节阀门指令与开度的差值的
绝对值大于数值G2；

[0128] 所述旁路减温水断水故障为以下的判断条件任一满足，包括：

[0129] （1）高旁调节阀门后蒸汽温度品质好且大于数值H1；

[0130] （2）高旁调节阀门后蒸汽温度品质好且大于数值H2且高旁减温水压力低于数值H3；

[0131] （3）低旁调节阀门后蒸汽温度品质好且大于数值H4；

[0132] （4）低旁调节阀门后蒸汽温度品质好且大于数值H5且低旁减温水压力低于数值H6；

[0133] 所述热网加热器故障的判断条件为4个热网加热器中有2个热网加热器进汽阀门指令和开度均小于数值I1；

[0134] 所述第二步中：判断旁路供热蒸汽流量的大小，结合上述机组旁路供热系统故障进行连锁保护动作，保证机组的安全稳定运行的步骤具体为：

[0135] （1）当判断旁路供热蒸汽流量小时，机组旁路供热系统故障发生后的连锁保护动作包括：当高旁调节阀门误关故障时，连锁开启汽轮机中压调节阀门，连锁关闭低旁调节阀
门；当高旁调节阀门误开故障时，连锁开启汽轮机中压调节阀门，若中压调节阀门已经全
开，继续开启低旁调节阀门和低旁调节阀门后至凝汽器电动隔离门，以维持高排压力稳定；
当低旁调节阀门误关故障时，连锁开启汽轮机中压调节阀门，连锁关闭高旁调节阀门，当低
旁调节阀门误开故障时，连锁关闭低旁调节阀门后至热网电动隔离门，连锁关闭高旁调节
阀门，以维持高排压力稳定；当旁路减温水断水故障时，关小高旁调节阀门和低旁调节阀
门，开大对应下游受热面的减温水；当热网加热器故障时，连锁关闭高旁调节阀门和低旁调
节阀门；当上述任一机组旁路供热系统故障发生后协调控制系统自动将锅炉主控切为手动
方式，同时开始计时，若计时数值大于J1后，主蒸汽压力高于数值J2，则触发机组旁路供热
系统故障RB，快速降低负荷；

[0136] （2）当判断旁路供热蒸汽流量大时，机组旁路供热系统故障发生后的连锁保护动作除包括上述判断旁路供热蒸汽流量小时的连锁保护动作外，还包括：协调控制系统自动
将汽机主控切为手动方式，连锁开启锅炉压力控制阀门PCV，触发机组旁路供热系统故障
RB；

[0137] （3）当高旁调节阀门卡涩故障时，闭锁低旁调节阀门动作，同时报警提示运行人员；当低旁调节阀门卡涩故障时，闭锁高旁调节阀门动作，同时报警提示运行人员。

[0138] 所述机组旁路供热系统故障RB的动作过程为：机组旁路供热系统故障RB发生后，协调控制系统将燃料主控切为手动方式，同时判断机组运行磨煤机的数量是否大于50%额
定发电功率的数量，若大于则发出跳闸最上层磨煤机指令，延时10秒后再跳闸第二台磨煤
机，直到运行磨煤机的数量不大于50%额定发电功率的数量。

[0139] 所述第三步中：增加自动控制逻辑，控制机组旁路供热系统主要运行参数的稳定的步骤具体为：

[0140] （2）增加汽轮机中压调节阀门高排压力PID调节器，控制汽轮机高排压力在合理范围内，此PID调节器的设定值为高排压力低限设定值，由汽轮机调节级压力经过供热火电机
组分散控制系统DCS系统自带折线函数f1(x)运算后形成，此PID调节器的反馈值为高排压
力测量值，此PID调节器的输出值作为偏置与原有的汽轮机中压调节阀门指令相加求和后
形成最终的汽轮机中压调节阀门指令，此PID调节器输出值的范围为‑K1至0%；

[0141] （2）增加高旁调节阀门与低旁调节阀门的开关速率限制控制逻辑，高旁调节阀门与低旁调节阀门的开关速率限制为变参数控制，当机组处于旁路供热方式时，此速率限制
的数值为L1，当机组未处于旁路供热方式时，此速率限制的数值为L2；

[0142] （3）在控制逻辑中设计高旁调节阀门和高旁调节阀门前电动隔离门的开关顺序闭锁条件，保证先开高旁调节阀门前电动隔离门，再开高旁调节阀门，且高旁调节阀门未关不
允许开高旁调节阀门前电动隔离门。

[0143] 所述第四步中：查询供热火电机组分散控制系统DCS的历史运行数据和设计资料，整定各个自动控制逻辑的参数的步骤具体为：

[0144] （2）在供热火电机组分散控制系统DCS历史控制站的数据库中查询相关参数的历史运行数据，剔除异常数据后，确定相关参数的正常数值的范围；

[0145] （2）根据相关参数的正常数值的范围，结合设计资料，确定相关参数出现异常数值的范围；

[0146] （3）根据相关参数的正常数值的范围和异常数值的范围确定各个判断条件中的数值；

[0147] 所述数值A1具体范围为30%Pe至50% Pe，Pe为额定发电功率，数值B1具体范围为350t/h至450t/h，数值B2具体范围为450t/h至550t/h，数值C1具体范围为2%至5%，数值C2具
体范围为40%至50%，数值C3具体范围为‑2%/s至‑1%/s，数值C4具体范围为‑45t/h/s至‑40t/
h/s，数值D1具体范围为55%至60%，数值D2具体范围为40%至50%，数值D3具体范围为1%/s至
2%/s，数值D4具体范围为40t/h/s至45t/h/s，数值E1具体范围为2%至5%，数值E2具体范围为
40%至50%，数值E3具体范围为‑2%/s至‑1%/s，数值E4具体范围为‑50t/h/s至‑45t/h/s，数值
F1具体范围为55%至60%，数值F2具体范围为40%至50%，数值F3具体范围为1%/s至2%/s，数值
F4具体范围为45t/h/s至50 t/h/s，数值G1具体范围为15%至20%，数值G2具体范围为15%至
20%，数值H1为高旁调节阀门后管道材料能够允许的最高温度，一般为350℃，数值H2为低于
高旁调节阀门后管道材料能够允许的最高温度20℃，一般为330℃，数值H4为低旁调节阀门
后管道材料能够允许的最高温度，一般为300℃，数值H5为低于低旁调节阀门后管道材料能
够允许的最高温度20℃，一般为280℃，数值I1具体范围为2%至5%，数值J1具体范围为0秒至
200秒，数值J2具体范围为亚临界机组17Mpa至19Mpa，超临界机组26Mpa至27Mpa，数值K1具
体范围为20%至25%，数值L1具体范围为1%/min至5%/min，数值L2具体范围为5%/min至20%/
min；

[0148] 所述高旁减温水压力低于数值H3，具体形成过程为冷再压力加上0.5MPa，低旁减温水压力低于数值H6具体形成过程为低旁调节阀门后压力加上0.5MPa；

[0149] 本发明的核心思想是当供热火电机组处于旁路供热方式时，通过组态供热火电机组分散控制系统DCS的控制逻辑，判断机组旁路供热系统故障；判断旁路供热蒸汽流量的大
小，结合上述机组旁路供热系统故障进行连锁保护动作，保证机组的安全稳定运行；增加自
动控制逻辑，控制旁路供热系统主要运行参数的稳定；查询供热火电机组分散控制系统DCS
的历史运行数据和设计资料，整定各个自动控制逻辑的参数；实现供热机组在保证供热品
质的工况下保障设备的安全性。

[0150] 本发明算法逻辑图，即一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制算法，机组旁路供热系统故障连锁保护逻辑如图1所示，汽轮机中压调节阀门高排压力控制逻辑如图2
所示。

[0151] 图1中，高旁调节阀门误关故障、高旁调节阀门误开故障、低旁调节阀门误关故障、低旁调节阀门误开故障、旁路减温水断水故障、热网加热器故障、供热火电机组处于旁路供
热方式、旁路供热蒸汽流量大，由逻辑判断得出；主蒸汽压力直接从供热火电机组分散控制
系统DCS实时数据库中读取。

[0152] 图2中，汽轮机调节级压力、高排压力测量值、原有的汽轮机中压调节阀门指令直接从供热火电机组分散控制系统DCS实时数据库中读取；f1(x)为供热火电机组分散控制系
统DCS系统自带折线函数，其输入为汽轮机调节级压力，输出为汽轮机中压调节阀门高排压
力PID调节器设定值，f1(x)的参数可根据实时曲线在线整定。

[0153] 下面以某350MW供热机组提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制为例，介绍算法参数整定结果。

[0154] 机组概况：该机组锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的HG‑1125/25.4‑HM2型超临界锅炉，为超临界压力、螺旋管圈、低NOx直流煤粉燃烧器、一次中间再热、单炉膛平衡
通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架的变压本生直流炉，制粉系统：每台锅炉配5台中速磨
煤机，4台运行，1台备用；汽轮机为北汽北重汽轮机有限责任公司生产的NC350–24.2/0.4/
566/556型超临界、一次中间再热、双缸双排汽、抽汽凝汽式汽轮机；该机组汽轮机采用高压
旁路和低压旁路二级串联旁路系统装置，设计容量为40%BMCR，高压旁路减温水取自高压给
水，低压旁路减温水取自凝结水。

[0155] 该机组额定容量为350MW，参数整定结果为：数值A1为175MW，数值B1为400t/h，数值B2为500t/h，数值C1为5%，数值C2为50%，数值C3为‑1%/s，数值C4为‑40t/h/s，数值D1为
60%，数值D2为50%，数值D3为1%/s，数值D4为40t/h/s，数值E1为5%，数值E2为50%，数值E3为‑
1%/s，数值E4为‑50t/h/s，数值F1为60%，数值F2为50%，数值F3为1%/s，数值F4为50 t/h/s，
数值G1为20%，数值G2为20%，数值H1为350℃，数值H2为330℃，数值H4为300℃，数值H5为280
℃，数值I1为5%，数值J1为120秒，数值J2为27Mpa，数值K1为20%，数值L1为1%/min，数值L2为
5%/min；

[0156] 如表1所示，表1是汽轮机中压调节阀门高排压力PID调节器设定值控制参数整定。

[0157] 表1中与f1(x)对应的x为汽轮机调节级压力，完成一种提升机组旁路供热运行可靠性的优化控制方法控制回路逻辑组态，将系统投入实际运行，根据机组运行曲线，反复在
线整定f1(x)参数；现场调试过程简单，便于工程实现。

[0158] 表1  供热火电机组分散控制系统DCS系统自带折线函数f1(x)控制参数整定

[0159]x(MPa) 5.5 8.2 12.0 17.0 19.2
f1(x)( MPa) 1 1 2.2 3.7 4.25