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并联运行辅机出力动态自平衡的优化控制方法

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成果主要完成人

揭其良、康瑞庭、孙永斌、王 礼、唐浩源、刘天宇、赵 海、张天祥

项目概况

项目属于热工自动控制技术领域,面向我国电力行业多台并联运行的风机或泵组能效优化、提升可靠性的迫切需求,是华电集团重大基建工程示范科技项目子课题之一。 国内同行的电科院和国内外各个品牌DCS厂家组态的并联出力辅机热工逻辑,都没有设计出力平衡的自动调节控制策略,所有发电机组并联运行风机(泵组)的执行器都共用一个PID调节器全程同步同幅度增大或减小出力,当出力不平衡时都需要运行监控人员手动输入执行器指令偏置值进行滞后状态的纯手动干预,劳动强度大,控制精度低,设备运行能效低、可靠性不高。 项目研制的能自动调节出力平衡的并联双(多)风机(泵组)优化控制方法,集DCS一体化、具有零成本、降低运行人员操作强度、提高风机和泵组工作能效、全程自动、安全可靠的特点和优点。项目技术研究在国内尚无正确理论和工程应用可以借鉴经验,在华电天津南港基建调试项目经过长时间探索、多工况仿真总结而得,并已经成功应用于南港热电1、2号机组两台引风机、送风机、一次风机和汽动给水泵的出力平衡全程自动调节系统。项目不需增添任何硬件设备,只需在现有DCS软件组态中优化设计并联运行辅机的自动调节逻辑和增加并联辅机出力不平衡状态判断逻辑,删除传统的多台并联出力辅机共同使用一个PID调节器的控制逻辑,优化改进为每一台辅机执行器单独使用各自PID调节器,两两相互比较出力大小状态进行PID调节器的闭锁增和闭锁减限制。以两台并联运行引风机出力动态自平衡的优化控制方法为例,使用两套独立的PID调节器分别组态两台引风机调节挡板(变频器)指令形成回路,根据两台引风机是否处于出力平衡状态对两套PID调节器在线实时闭锁增和闭锁减限制,两套PID调节器的SP设定值相同即均为炉膛负压目标值,两套PID调节器的PV过程值相同即均为炉膛负压实际值,两套PID调节器的比例参数设置相同,两套PID调节器的积分时间参数设置相同。该控制策略既能确保两台风机出力不平衡时可以独立进行单台风机指令闭锁增大或者闭锁减小而另一台风机指令闭锁减小或者闭锁增大以达到自动调节出力平衡需要,又能保证两台风机出力平衡时进行同步同幅度增大或者减小出力,全过程安全有效地控制被调量的稳定和自动快速调节两台风机的出力平衡,可以有效消除并联运行的多台风机喘振抢风、泵组打闷泵抢水的隐患,大幅提升并联运行的辅机工作能效、提高机组可靠性和安全稳定性,充分发挥并联辅机的最优控制策略和节能降耗能力,符合在全球经济向低碳经济转型的背景下,向高效节能、安全可靠、环境友好的能源结构转型政策要求,是实现“双碳”战略目标的重要途径,具有显著的经济效益和社会效益。 项目完成2项关键技术研究,极大推动了火电厂热工自动化技术的发展,获发明专利授权1项,专利名称:一种双风机控制方法、装置、设备及双风机系统;发明专利受通1项,专利名称:一种三风机控制方法、装置及一种三风机系统,发明人:揭其良。 项目技术于2022年9月已成功应用于华电天津南港1、2号机组两台引风机、送风机、一次风机和两台给水泵出力动态自平衡优化控制系统,每年能给南港公司节能降耗节约成本约153万元。2023年末将在华电能源区域示范应用煤电机组的并联风机和给水泵出力平衡的自动控制。2024年与西北分院共同在新疆区域电厂推广示范使用项目控制技术。项目的成功实践能够带动我国其他能源集团、冶金采矿、化学工业、城市供水、热网运行等各个领域并联运行风机和泵组出力自平衡优化控制,使同等出力的并联多设备系统处于高可靠性和低能耗的最优工况而促进节能和安全稳定,具有极大的工业推广价值,能够促进电力行业科技水平进步。