CN105386992A - 一种基于风机出力动态平衡的优化控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于风机出力动态平衡的优化控制系统及方法，减法模块将第一辅机和第二辅机的电流测量值进行求差，将运算值输入至函数设置模块进行函数设置，设置后的数据输送到PID运算模块，PID运算模块对运算结果进行调节控制，高低限幅模块对PID运算模块的调节指令进行限幅处理，模拟量选择器模块的输出端连接增益平衡模块，结合被控对象的测量值与设定值的调节控制运算结果进行平衡运算，然后送至第一辅机、第二辅机中进行实际控制。本发明保证两台辅机的出力平衡，有效确保被控对象的稳定运行，既能降低运行监控人员的劳动强度，又能防止由于调整不及时、不准确引发的各种事故。

Description

一种基于风机出力动态平衡的优化控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于风机出力动态平衡的优化控制系统及方法。
背景技术
随着发电机组容量的增大和参数的不断提高，机组的控制与运行管理变得越来越复杂和困难。为了减轻运行人员的劳动强度，保证机组的安全运行，要求实现更为先进，适用范围更宽，功能更为完备的自动控制系统，这就产生了全程自动控制系统。目前，火电机组的主要辅机，如一次风机、送风机、引风机等通常均采用双列配置，即两台并列同幅度调节运行，以调高整个机组运行的安全稳定性及可靠性，保证单台辅机跳机后不至于引发机组跳机。
在机组选型设计时，两台辅机是同厂同型号，但由于机组运行时具体工况有所差异，经常出现两台辅机的开度相同而出力不同，其中一个明显标志就是两台辅机的电流值不同。为了确保两台辅机出力平衡，在双辅机控制系统中均设置了平衡出力回路，即当两台辅机都投入自动运行时，在调节过程中，当两台辅机开度不一致时或出力不一致时，运行监控人员将开度偏差反向叠加到两台风机的调节指令上，即当一台辅机的出力减小时，增加这台辅机的调节指令，同时减小另一台风机开度指令值，最终使两台辅机实际出力相等。
常规火电机组双辅机运行控制逻辑图如图1所示。被控对象的测量值PV和被控对象的设定值SP经过减法模块DEV1求差值，差值送至PID1(比例-积分-微分)运算模块进行运算以实现调节控制，PID1模块的输出送至增益平衡模块Banlance中进行平衡运算，然后送至辅机A/B中进行实际控制；Banlance模块具有自平衡功能，即当辅机A/B一台“自动”(Auto)，一台“手动”(Man)时，“手动”侧辅机指令的变化值会自动通过Banlance在“自动”侧辅机指令上反向变化、幅值相等，这样能保证总的辅机出力不变，进而保证被控对象的控制稳定。机组正常运行时，两台辅机保持出力平衡运行，手操器模块M/A3的输出指令为0；当两台辅机出力不平衡，如某侧辅机的电流值高于另一侧辅机的电流值过多时，运行监控人员通过手操器模块M/A3人工将两台辅机的电流量调至基本一致，以实现两侧辅机出力一致。
这种运行模式下主要存在两大问题，一是运行监控人员需实时关注两台辅机的运行情况，并及时调整运行指令；二是运行监控人员手动调节偏差指令时，首先需要根据经验人为判断出调节偏差指令的大小，同时还需手动将指令输入值手操器中。因此，这种操作模式劳动强度大，控制精度低，同时还需要有相应运行经验，不能满足机组全程自动控制的需求。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于风机出力动态平衡的优化控制系统及方法，本发明在两台辅机出力不平衡时，自动的对两台辅机的控制指令进行调节，保证两台辅机的出力平衡，有效确保被控对象的稳定运行，既能降低运行监控人员的劳动强度，又能防止由于调整不及时、不准确引发的各种事故，从源头上保障电网安全稳定运行。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于风机出力动态平衡的优化控制系统，包括第一辅机、第二辅机、减法模块、PID运算模块、高低限幅模块和模拟量选择器模块，其中，减法模块将第一辅机和第二辅机的电流测量值进行求差，将运算值输入至函数设置模块进行函数设置，设置后的数据输送到PID运算模块，PID运算模块对运算结果进行调节控制，高低限幅模块对PID运算模块的调节指令进行限幅处理，高低限幅模块连接模拟量选择器模块的输入端，模拟量选择器模块的输出端连接增益平衡模块，结合被控对象的测量值与设定值的调节控制运算结果进行平衡运算，然后送至第一辅机、第二辅机中进行实际控制。
进一步的，被控对象的测量值与设定值经过第二减法模块求差值，差值送至第二PID运算模块进行运算以实现调节控制，第二PID模块的输出送至增益平衡模块中进行平衡运算。
所述增益平衡模块的输出端分别通过一个手操器模块给第一辅机、第二辅机发送控制命令。
所述模拟量选择器模块的其它输入端分别连接有手操器模块。
一种基于风机出力动态平衡的优化控制方法，包括以下步骤：
(1)将第一辅机、第二辅机的电流测量值送至减法模块求差值，将减法模块的输出送至函数设置模块中进行处理；
(2)将函数设置模块的输出送至PID运算模块进行运算以实现调节控制；
(3)将PID运算模块的调节指令输出至高低限幅模块中进行限幅处理；
(4)利用手操器模块进行选择，模拟量选择器模块根据选择将相应的输出送至增益平衡模块中。
所述步骤(1)中，函数设置模块设置为死区非线性函数。
进一步的，所述步骤(1)中，函数设置模块被设置为：当两台引风机电流差值小于预设死区值时，函数输出为0，其余情况按函数中输出设定值输出。
进一步的，预设死区值的意义在于当两台辅机电流差值较小时，F(x)输出为0，以降低两台辅机的无效动作，通常此值设置为0.5-1.0A。
所述步骤(3)中，根据历史数据两台辅机出力平衡时对应的调节指令差值不高余10％。
所述步骤(4)中，手/自动出力平衡模式的切换：当手操器模块M/A3人工至“1”时，模拟量选择器模块的输出为Z1端口中输入的数值，即高低限幅模块的输出指令，此时自动平衡出力；当手操器模块M/A3人工至“0”时，模拟量选择器模块的输出D为Z2端口中输入的数值，即手操器模块M/A3的输出指令，此时手动平衡出力，最后将模拟量选择器模块的输出送至增益平衡模块中。
本发明的有益效果为：
本发明通过对电流的自动偏差运算，实现在两台辅机出力不平衡时，自动的对两台辅机的控制指令进行调节，保证两台辅机的出力平衡，有效确保被控对象的稳定运行，既能降低运行监控人员的劳动强度，又能防止由于调整不及时、不准确引发的各种事故，从源头上保障电网安全稳定运行。
附图说明
图1为现有的常规火电机组双辅机运行控制逻辑图；
图2为本发明的优化后火电机组双辅机运行控制逻辑图；
图3为本发明优化后双台引风机运行曲线图。
其中，1-炉膛压力设定值；2-炉膛压力实测值；3-引风机A调节指令；4-引风机B调节指令。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图2所示，对目前占据国内主流的300MW亚临界、中间再热、凝汽式燃煤机组进行优化控制，该类型机组配置两台送风机、两台引风机、两台一次风机、两台给水泵等辅机。以两台引风机控制为例进行说明，此时被控对象为炉膛负压。
本发明的控制方法为：
(1)将辅机A和B的电流测量值送至减法模块DEV2求差值，将减法模块DEV2的输出送至函数设置模块F(x)中进行处理；
(2)将函数设置模块F(x)的输出送至PID2(比例-积分-微分)运算模块进行运算以实现调节控制；
(3)将PID2运算模块的调节指令输出至高低限幅模块HLLMT中进行限幅处理；
(4)手/自动出力平衡模式的切换：当手操器模块M/A3人工至“1”时，模拟量选择器模块AXSEL的输出D为Z1端口中输入的数值，即高低限幅模块HLLMT的输出指令，此时自动平衡出力；当手操器模块M/A3人工至“0”时，模拟量选择器模块AXSEL的输出D为Z2端口中输入的数值，即手操器模块M/A3的输出指令，此时手动平衡出力，最后将模拟量选择器模块AXSEL的输出送至增益平衡模块Banlance中。
函数设置模块F(x)为死区非线性函数：
其中，Ld为死区值，即当两台辅机电流差值较小时，F(x)输出为0，以降低两台辅机的无效动作，通常此值设置为0.5-1.0A。根据历史数据两台辅机出力平衡时对应的调节指令差值不高余10％，因此高低限幅模块HLLMT中的上限值H设置为10，下限值L设置为-10。
实施例一：
(1)将引风机A和引风机B的电流测量值送至减法模块DEV2求差值，将减法模块DEV2的输出送至函数设置模块F(x)中进行处理，函数设置模块F(x)为死区非线性函数，具体设置如下：
即当两台引风机电流差值小于0.6A时，F(x)输出为0，其余情况按函数中设定输出。
(2)将函数设置模块F(x)的输出送至PID2(比例-积分-微分)运算模块进行运算以实现调节控制；
(3)将PID2运算模块的调节指令输出至高低限幅模块HLLMT中进行限幅处理，HLLMT中的上限值H设置为10，下限值L设置为-10；
(4)将手操器模块M/A3人工置“1”，模拟量选择器模块AXSEL的输出D为Z1端口中输入的数值，即高低限幅模块HLLMT的输出指令，将模拟量选择器模块AXSEL的输出送至增益平衡模块Banlance中，实现自动平衡出力。
实际控制效果如图3所示，在保证两台引风机出力平衡的同时能有效控制炉膛负压的波动范围。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于风机出力动态平衡的优化控制系统，其特征是：包括第一辅机、第二辅机、减法模块、PID运算模块、高低限幅模块和模拟量选择器模块，其中，减法模块将第一辅机和第二辅机的电流测量值进行求差，将运算值输入至函数设置模块进行函数设置，设置后的数据输送到PID运算模块，PID运算模块对运算结果进行调节控制，高低限幅模块对PID运算模块的调节指令进行限幅处理，高低限幅模块连接模拟量选择器模块的输入端，模拟量选择器模块的输出端连接增益平衡模块，结合被控对象的测量值与设定值的调节控制运算结果进行平衡运算，然后送至第一辅机、第二辅机中进行实际控制。
2.如权利要求1所述一种基于风机出力动态平衡的优化控制系统，其特征是：被控对象的测量值与设定值经过第二减法模块求差值，差值送至第二PID运算模块进行运算以实现调节控制，第二PID模块的输出送至增益平衡模块中进行平衡运算。
3.如权利要求1所述一种基于风机出力动态平衡的优化控制系统，其特征是：所述增益平衡模块的输出端分别通过一个手操器模块给第一辅机、第二辅机发送控制命令。
4.如权利要求1所述一种基于风机出力动态平衡的优化控制系统，其特征是：所述模拟量选择器模块的其它输入端分别连接有手操器模块。
5.一种基于风机出力动态平衡的优化控制方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)将第一辅机、第二辅机的电流测量值送至减法模块求差值，将减法模块的输出送至函数设置模块中进行处理；
(2)将函数设置模块的输出送至PID运算模块进行运算以实现调节控制；
(3)将PID运算模块的调节指令输出至高低限幅模块中进行限幅处理；
(4)利用手操器模块进行选择，模拟量选择器模块根据选择将相应的输出送至增益平衡模块中。
6.如权利要求5所述的一种基于风机出力动态平衡的优化控制方法，其特征是：所述步骤(1)中，函数设置模块设置为死区非线性函数。
7.如权利要求6所述的一种基于风机出力动态平衡的优化控制方法，其特征是：所述步骤(1)中，函数设置模块被设置为：当两台引风机电流差值小于预设死区值时，函数输出为0，其余情况按函数中输出设定值输出。
8.如权利要求7所述的一种基于风机出力动态平衡的优化控制方法，其特征是：所述步骤(1)中，预设死区值为为0.5-1.0A。
9.如权利要求5所述的一种基于风机出力动态平衡的优化控制方法，其特征是：所述步骤(3)中，根据历史数据两台辅机出力平衡时对应的调节指令差值不高余10％。
10.如权利要求5所述的一种基于风机出力动态平衡的优化控制方法，其特征是：所述步骤(4)中，手/自动出力平衡模式的切换：当手操器模块M/A3人工至“1”时，模拟量选择器模块的输出为Z1端口中输入的数值，即高低限幅模块的输出指令，此时自动平衡出力；当手操器模块M/A3人工至“0”时，模拟量选择器模块的输出D为Z2端口中输入的数值，即手操器模块M/A3的输出指令，此时手动平衡出力，最后将模拟量选择器模块的输出送至增益平衡模块中。
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