CN102588949B - 主蒸汽温度控制中二级减温水阀门位置自寻优方法 - Google Patents

主蒸汽温度控制中二级减温水阀门位置自寻优方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主蒸汽温度控制中二级减温水阀门位置自寻优方法。现有主蒸汽温度闭环控制过程中，如果二级进口温度设定值不合适，常会导致二级减温水阀门工作点过低或过高，失去之后时间里的调节能力。本发明通过如下步骤解决现有的不足：(1)设置二级减温水阀门优化的上下限。(2)设置二级减温水阀门的滤波时间。(3)设置二级进口汽温自动调节条件。(4)设置二级进口汽温自动调节的最大偏置量。本发明使二级减温水阀门始终处在合理位置上，在上行程和下行程上都具有足够大的调节余地，再有突发扰动的情况下，能够保证充分的调节手段，在变负荷过程中此功能更容易使主蒸汽温度平稳。

Description

主蒸汽温度控制中二级减温水阀门位置自寻优方法
技术领域
本发明属于热工自动控制领域，具体涉及一种主蒸汽温度控制中二级减温水阀门位置自寻优方法。
背景技术
过热主蒸汽温控系统中的主蒸汽温度是电厂机组运行过程中一个重要参数，主蒸汽温度高可提高电厂的热效率，但蒸汽温度过高会使金属超温、管材加速老化、应力超限，最后导致管道泄漏。所以对主蒸汽温度调节的目的就是在各种工况下都能维持较小的波动范围，以提高主蒸汽温度的设定值达到更高的热效率。通常对主蒸汽的调节采用喷水减温的方式进行，一般机组主蒸汽温度控制都设计有两级喷水减温的方式进行调节。
在对主蒸汽温度闭环控制过程中，如果二级进口温度设定值不合适，常会导致二级减温水阀门工作点过低或过高，即二级减温水阀门处于或接近全开或全关，使得其失去之后时间里的调节能力。
目前，关于二级进口温度设定值均是操作人员依据经验手动控制的，常规手动控制方法是难以时刻连续微调，来保证二级减温水的调节能力。当出现特殊工况时，原来的自动调节只能撤出，一二级阀门都需手动进行大范围的调节，导致主蒸汽温度波动过大。这样一方面在常规控制时，主蒸汽温度的设定值不能太高，以防出现特殊工况超温，另一方面，出现特殊工况时，主蒸汽温度波动过大，会引起管道内的热应力波动大，而造成管道的老化。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种主蒸汽温度控制中二级减温水阀门位置自寻优方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
步骤(1).设置二级减温水阀门优化的上下限。
根据阀门实际特性，将二级减温水阀门的优化上下限选取在阀门的线性工作区域；
步骤(2).设置二级减温水阀门的滤波时间。
根据主汽温调节特性，将设二级减温水阀门的滤波时间设置在3～5分钟； 
步骤(3).设置二级进口汽温自动调节条件。
3-1. 设                                               为时刻经滤波器滤波后的二级减温水阀门位置， 
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE006
为二级减温水阀门位置优化的下限，
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE008
为二级减温水阀门位置优化的上限，则
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE010
   （1）
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE012
     （2）
其中为二级减温水阀门位置偏离优化区间的偏差，
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE016
为二级减温水阀门位置偏离优化区间的总量，通过微调二级进口温度设定值使此偏置量最小，即优化目标为
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE018
                        （3）
3-2. 通过二级进口温度与减温水流量的历史数据，对两者时间的关系进行辨识并得到温度与减温水流量的模型
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE020
，设
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE022
为二级进口汽温，
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE024
为二级减温水流量，则 
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE026
                                          （4）
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE028
是模型
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE030
的单位阶跃响应的采样，当
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE032
时刻二级进口温度变化时，对二级减温水流量未来
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE034
时刻的影响为
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE036
，
       ，                     （5）
其中，为
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE044
的稳定时间，为正整数。
3-3. 二级减温水阀门-流量函数为，则：
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE048
                                            （6）
把式（5）带入式（6），得
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE050
                                  （7）
把式（7）再带入式（3），得
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE052
                （8）
由式（8）得出二级进口温度设定值的偏置量，
Figure 2012100950541100002DEST_PATH_IMAGE054
取值越大，二级进口温度设定值的调节速度越慢。
步骤(4).设置二级进口汽温自动调节的最大偏置量。
根据步骤（3）调节二级进口汽温，设置二级进口温度自动调节的范围。
二级进口汽温的最大偏置范围的设置根据实际情况，且在该最大偏置范围内，二级进口汽温的设定值为最大或最小时，二级减温水阀门能工作在阀门的线性区域。
所述的本发明方法调节过程中，控制器始终对二级进口汽温和主蒸汽温度进行闭环控制。 
本发明有益效果如下：
在主蒸汽温度调节过程中，如果二级减温水阀进口温度设定值不合适时，常会导致二级减温水阀门工作点过低或过高，即二级减温水阀门处于或接近全开或全关，使得其失去之后时间里的调节能力。根据二级减温水阀门当前开度，采用本发明优化二级进口温度设定值，使二级减温水阀门始终处在合理位置上，在上行程和下行程上都具有足够大的调节余地，再有突发扰动的情况下，能够保证充分的调节手段，在变负荷过程中此功能更容易使主蒸汽温度平稳。
附图说明
   图1为本发明示意图。
具体实施方式
    下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，主蒸汽温度控制中二级减温水阀门位置自寻优方法步骤如下：
步骤(1).设置二级减温水阀门优化的上下限。
根据阀门实际特性，将二级减温水阀门的优化上下限选取在阀门的线性工作区域；
步骤(2).设置二级减温水阀门的滤波时间。
根据主汽温调节特性，将设二级减温水阀门的滤波时间设置在3～5分钟； 
步骤(3).设置二级进口汽温自动调节条件。
3-1. 设为
Figure 611747DEST_PATH_IMAGE004
时刻经滤波器滤波后的二级减温水阀门位置， 
Figure 329168DEST_PATH_IMAGE006
为二级减温水阀门位置优化的下限，为二级减温水阀门位置优化的上限，则
Figure 725700DEST_PATH_IMAGE010
   （1）
Figure 548162DEST_PATH_IMAGE012
     （2）
其中
Figure 752879DEST_PATH_IMAGE014
为二级减温水阀门位置偏离优化区间的偏差，
Figure 951779DEST_PATH_IMAGE016
为二级减温水阀门位置偏离优化区间的总量，通过微调二级进口温度设定值使此偏置量最小，即优化目标为
Figure 807608DEST_PATH_IMAGE018
                        （3）
3-2. 通过二级进口温度与减温水流量的历史数据，对两者时间的关系进行辨识并得到温度与减温水流量的模型，设
Figure 492985DEST_PATH_IMAGE022
为二级进口汽温，
Figure 229996DEST_PATH_IMAGE024
为二级减温水流量，则 
Figure 943262DEST_PATH_IMAGE026
                                          （4）
Figure 373106DEST_PATH_IMAGE028
是模型
Figure 552415DEST_PATH_IMAGE030
的单位阶跃响应的采样，当时刻二级进口温度变化时，对二级减温水流量未来
Figure 657960DEST_PATH_IMAGE034
时刻的影响为
Figure 993127DEST_PATH_IMAGE036
，
       
Figure 659731DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure 738546DEST_PATH_IMAGE040
                     （5）
其中，
Figure 423474DEST_PATH_IMAGE042
为的稳定时间，为正整数。
3-3. 二级减温水阀门-流量函数为
Figure 145759DEST_PATH_IMAGE046
，则：
                                            （6）
把式（5）带入式（6），得
Figure 505382DEST_PATH_IMAGE050
                                  （7）
把式（7）再带入式（3），得
Figure 447930DEST_PATH_IMAGE052
                （8）
由式（8）得出二级进口温度设定值的偏置量，取值越大，二级进口温度设定值的调节速度越慢。
步骤(4).设置二级进口汽温自动调节的最大偏置量，
根据步骤（3）调节二级进口汽温，设置二级进口温度自动调节的范围。
二级进口汽温的最大偏置范围的设置根据实际情况，且在该最大偏置范围内，二级进口汽温设定值为最大或最小时，二级减温水阀门能工作在阀门的线性区域。
所述的本发明方法调节过程中，控制器始终对二级进口汽温和主蒸汽温度进行闭环控制。
过热主蒸汽温控系统一般由两级减温水阀门控制，控制器根据二级进口汽温设定值和主蒸汽温设定值来调节两级减温水阀门的开度，使二级进口汽温和主蒸汽温尽量维持在设定值附近，在对主蒸汽温度闭环控制过程中，如果二级进口汽温设定值不合适，常会导致一级减温水阀门、二级减温水阀门工作点过低或过高，特别是二级减温水阀门处于或接近全开或全关，使得其失去之后时间里的调节能力。

Claims (2)

1. 主蒸汽温度控制中二级减温水阀门位置自寻优方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤(1).设置二级减温水阀门优化的上下限；
根据阀门实际特性，将二级减温水阀门的优化上下限选取在阀门的线性工作区域；
步骤(2).设置二级减温水阀门的滤波时间；
根据主汽温调节特性，将设二级减温水阀门的滤波时间设置在3～5分钟； 
步骤(3).设置二级进口汽温自动调节条件；
3-1. 设                                               为
Figure 2012100950541100001DEST_PATH_IMAGE004
时刻经滤波器滤波后的二级减温水阀门位置， 
Figure 2012100950541100001DEST_PATH_IMAGE006
为二级减温水阀门位置优化的下限，
Figure 2012100950541100001DEST_PATH_IMAGE008
为二级减温水阀门位置优化的上限，则
Figure 2012100950541100001DEST_PATH_IMAGE010
   （1）
Figure 2012100950541100001DEST_PATH_IMAGE012
     （2）
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为二级减温水阀门位置偏离优化区间的偏差，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为二级减温水阀门位置偏离优化区间的总量，通过微调二级进口温度设定值使此偏置量最小，即优化目标为
Figure DEST_PATH_IMAGE018
                        （3）
3-2. 通过二级进口温度与减温水流量的历史数据，对两者时间的关系进行辨识并得到温度与减温水流量的模型
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，设
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为二级进口汽温，为二级减温水流量，则 
Figure DEST_PATH_IMAGE026
                                          （4）
是模型
Figure DEST_PATH_IMAGE030
的单位阶跃响应的采样，当
Figure DEST_PATH_IMAGE032
时刻二级进口温度变化时，对二级减温水流量未来
Figure DEST_PATH_IMAGE034
时刻的影响为
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，
       
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
                     （5）
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为的稳定时间，为正整数；
3-3. 二级减温水阀门-流量函数为，则：
Figure DEST_PATH_IMAGE048
                                            （6）
把式（5）带入式（6），得
Figure DEST_PATH_IMAGE050
                                  （7）
把式（7）再带入式（3），得
                （8）
由式（8）得出二级进口温度设定值的偏置量，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
取值越大，二级进口温度设定值的调节速度越慢；
步骤(4).设置二级进口汽温自动调节的最大偏置量，
根据步骤（3）调节二级进口汽温，设置二级进口温度自动调节的范围；
二级进口汽温的最大偏置范围的设置根据实际情况，且在该最大偏置范围内，二级进口汽温的设定值为最大或最小时，二级减温水阀门能工作在阀门的线性区域。
2.根据权利要求1所述的主蒸汽温度控制中二级减温水阀门位置自寻优方法，在微调二级进口温度设定值过程中，控制器始终对二级进口汽温和主蒸汽温度进行闭环控制。
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