火電機組減溫水調閥流量特性線性度校正及控制方法與流程

2023-09-22 06:34:45

本發明涉及火電機組減溫控制系統的控制，具體地說是一種火電機組減溫水調閥流量特性線性度校正及控制方法。

背景技術：

大型火電機組減溫控制系統的常用調節手段是減溫水調閥，當減溫水調閥的流量特性較差時，往往嚴重影響到汽溫系統的控制品質，有時甚至導致汽溫系統不穩定，它是造成汽溫系統超溫的重要原因。為提高汽溫系統的控制品質，保證火電機組的安全、高效運行，除了需要性能優異的減溫控制系統外，還需要對減溫水調閥流量特性的線性度進行自動校正，因此減溫水調閥流量特性線性度校正對於減溫控制系統具有重要的實踐意義。

在火電機組汽溫控制中，控制對象的數學模型具有大遲延大慣性特性，該數學模型在閥門流量特性線性度較好時是固定的，但是當閥門流量特性線性度較差時，比如存在死區或漏流量時，數學模型是時變的，這就使減溫控制系統的設計較為困難，除了工況變化造成的多模型，閥門特性的變化也使得減溫控制系統對象模型多樣化，控制器參數整定困難，常用的閥門線性校正方法採用折線函數，但該方法會使閥門在非線性區出現大幅震蕩。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種火電機組減溫水調閥流量特性線性度校正及控制方法，其在閥門流量特性死區（或小流量區）範圍內，閥門按照快開調節關的方式，使其動作的大部分時間處於流量特性線性區，實現對閥門流量特性進行實時校正，對減溫控制系統模型影響降到最低。

為此，本發明採用如下的技術方案：火電機組減溫水調閥流量特性線性度校正及控制方法，獲得減溫水調閥流量特性後，所述的減溫水調閥採用閥門快開調節關的方式，即閥門由0-5%開度開啟時，先快速動作至減溫水調閥的流量特性線性區間再進行調節，閥門關小至非線性區間時，自動調節關下。

基於本發明設計的減溫控制系統能夠更好的適應工況需求，提高了控制品質。本發明能夠適應閥門的死區非線性特性，實現對減溫控制系統的有效補償，不會引起減溫控制系統不必要的震蕩。

進一步地，所述閥門快速動作的觸發條件為：綜合考慮當前閥門開度、導前汽溫和設定的導前汽溫偏差，判斷閥門快開的時間，若當前閥門已關小至閥門流量特性的死區範圍內同時導前汽溫又高於設定值，觸發快開減溫水調閥至流量特性線性區間內。

進一步地，當閥門快開條件觸發時，用2-3秒的時間快速將控制器下限抬升至閥門流量特性的死區範圍內，然後釋放控制器下限信號給控制器。

進一步地，當閥門快開條件觸發時，在控制器前饋通道中疊加一個微分量，按照快加慢減的方式進行。

更進一步地，所述控制器前饋通道疊加的幅度為死區範圍的25-35%。

進一步地，當閥門快開至線性區間後，控制器進行正常調節，當閥門關至非線性區間時根據溫度偏差調節至最小。

更進一步地，所述的溫度偏差為導前汽溫與導前汽溫設定值之間的偏差。

本發明具有以下有益效果：保證了火電機組減溫控制系統受閥門流量特性影響最小；提高了汽溫系統的控制品質；機組在擾動狀態（尤其是磨組啟停過程）時汽溫控制系統能夠處於自動調節狀態，波動幅度減小，大幅減少了運行工作量。

附圖說明

圖1為本發明閥門快速動作的判斷邏輯圖（圖中，A表示判斷條件1，B表示判斷條件2，C表示觸發條件）。

圖2為本發明基於調閥流量特性線性度校正的控制系統圖（圖中，A表示控制器下限信號，B表示前饋信號，C表示控制輸出指令）。

圖3為常規方法控制效果圖（圖中，A為負荷曲線，B為溫度曲線，C為閥門開度曲線）。

圖4為本發明控制效果圖（圖中，A為負荷曲線，B為溫度曲線，C為閥門開度曲線）。

具體實施方式

下面結合說明書附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明。

一、減溫水調閥快開判斷條件邏輯設計

在火電機組汽溫控制中，控制對象的數學模型具有大遲延大慣性特性，該模型在閥門流量線性度較好時是固定的，但是當閥門流量特性較差時，比如存在死區或漏流量時，模型是時變的，這就使控制系統的設計較為困難，除了工況變化造成的多模型，閥門特性的變化也使得系統對象模型多樣化，控制器參數整定困難，多模型造成的系統切換會引起控制品質急劇下降。

本發明在知道減溫水調閥流量特性的情況下，按照快開慢關的方式，當閥門開啟時將減溫水調閥快開至線性區間進行調節，關小至非線性區間時則自動調節至最小。

若通過試驗可以獲得減溫水調閥流量特性，則需要設計減溫水調閥流量特性線性度校準系統，本發明提出的調閥流量特性線性度校準系統中閥門快開判斷條件邏輯如圖1所示。

在圖1中，A是判斷信號1，根據溫度進行判斷，B是判斷信號2，根據閥門開度進行判斷，C是閥門快開觸發信號。該邏輯綜合考慮當前閥門開度、導前溫度和設定的偏差等情況，判斷閥門快開的時間；若當前閥門已關小至閥門流量特性的死區範圍內同時導前溫度又高於設定值，觸發快開減溫水調節閥至流量特性線性區間內。

二、基於調閥流量特性線性度校準的控制系統設計

圖2給出了具體的設計方案，A表示控制器下限信號，B表示控制器前饋信號，C控制器輸出信號；在A中，當閥門快開條件觸發時，用2至3秒的時間快速將控制器下限抬升至流量特性的死區範圍內，然後釋放；在B中，當閥門快開條件觸發時，在控制器前饋通道中疊加一個微分量，按照快加慢減的方式進行。在C中，當閥門快開至線性區間後，進行正常調節，當閥門關至非線性曲線時根據溫度偏差調節至最小。

在上述方法中，閥門快開的幅度為閥門流量特性的死區範圍，前饋疊加的幅度為死區範圍的30%左右。

對於本領域的技術人員而言，閱讀上述說明後，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和範圍的全部變化和修正。在權利要求書範圍內任何和所有等價的範圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和範圍內。