CN108442983B - 防止汽轮机过临界转速超调控制方法 - Google Patents

防止汽轮机过临界转速超调控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种防止汽轮机过临界转速超调控制方法，包括：步骤S1：采集汽轮机实时转速；步骤S2：比较所述实时转速与预设临界转速；步骤S3：当所述实时转速达到预设临界转速时，中断现有PID控制，向主汽阀门发送与预设临界转速对应的关小主汽阀门开度的强制控制指令；步骤S4：在完成强制控制指令后，切回现有PID控制操作主汽阀门，使汽轮机正常运转。本发明通过在现有的PID单回路控制方法的基础上，增加一个超调控制回路，当汽轮机过临界转速时，向主汽阀门发送短时间强制调节阀位指令，使主汽阀门在短时间内关小，限制汽轮机过临界转速区后的速度，而后恢复为常规的PID控制，从而达到限制汽轮机超调的目的。

Description

防止汽轮机过临界转速超调控制方法
技术领域
本发明涉及火力发电厂汽轮机控制技术领域，尤其涉及一种防止汽轮机过临界转速超调控制方法。
背景技术
目前，火力发电厂的汽轮机数字电液控制系统(即DEH)在汽轮机冲转过程中控制转速采用的是PID单回路控制方法，即PID控制器根据实际转速与设定转速值的偏差大小控制主汽阀门的开度。汽轮机转速在非临界转速区时升速率设定值一般在50r/min左右，此时转速偏差小，阀位指令(用于控制主汽阀门开度)变化速度也较小。当汽轮机转速达到临界转速区时，DEH系统会默认将升速率设定值提高为500r/min，汽轮机阀位指令也会以10倍的速度变大，从而使汽轮机以最快的速度通过临界转速区，避免部件共振对汽轮机造成影响。
然而，在现有技术中，汽轮机转速过临界转速区后，阀位指令不能够通过DEH系统的控制方法及时回调，由此造成了汽轮机严重超调。而汽轮机严重超调时，会使得汽轮机过临界速度过快，造成轴系振动增大，甚至造成机组动静摩擦危及设备安全的恶性事故的发生。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种防止汽轮机过临界转速超调控制方法，通过在现有的PID单回路控制方法的基础上，增加一个超调控制回路，当汽轮机过临界转速时，向主汽阀门发送短时间强制调节阀位指令，使主汽阀门在短时间内关小，限制汽轮机过临界转速区后的速度，而后恢复为常规的PID控制，从而达到限制汽轮机超调的目的。
本发明提供了一种防止汽轮机过临界转速超调控制方法，包括：
步骤S1：采集汽轮机实时转速；
步骤S2：比较所述实时转速与预设临界转速；
步骤S3：当所述实时转速达到预设临界转速时，中断现有PID控制，向主汽阀门发送与预设临界转速对应的关小主汽阀门开度的强制控制指令；
步骤S4：在完成强制控制指令后，切回现有PID控制操作主汽阀门，使汽轮机正常运转；
所述强制控制指令至少包括主汽阀门开度信息和预设的指令保持时长信息；
其中，主汽阀门开度信息根据与预设临界转速对应的预设控制函数确定。
本发明通过采集汽轮机实时转速，当实时转速达到预设的临界转速时，立刻中断现有DEH的PID控制，并向主汽阀门发送一个强制控制指令，强制关小主汽阀门开度，在短时间内限制汽轮机转速，从而防止汽轮机过临界速度后转速超调，之后将主汽阀门控制回路切回正常的PID控制，恢复汽轮机的正常控制。
在本发明方案中，预设临界转速根据汽轮机的原厂说明确定。在实际应用中，每个汽轮机的原厂说明中都会给出临界转速数据，本发明根据原厂说明给出的临界转速确定预设临界转速。因为在不同临界转速下，汽轮机稳定运行时，主汽压力对应的主汽阀门开度不同，所以，在本发明方案中，每一个预设临界转速均需对应一个预设控制函数，每一个预设临界转速都有与其对应的强制控制指令。
进一步的，所述预设控制函数为区间线性函数；
所述预设控制函数通过以下步骤获得：
步骤S31：确定预设临界转速并将汽轮机主汽压力范围进行等分；
步骤S32：获取在确定的预设临界转速下，汽轮机稳定运行时，与主汽压力等分点对应的主汽阀门开度；
步骤S33：根据所述主汽压力等分点和所述对应的主汽阀门开度构建离散函数；
步骤S34：根据所述主汽压力等分点划分目标区间；
以每两个相邻的主汽压力等分点作为一个目标区间的左端点和右端点；
步骤S35：根据每个目标区间内的离散点，拟合出每个目标区间内的线性函数；
步骤S36：根据每个目标区间内的线性函数生成与所述确定的预设临界转速对应的预设控制函数。
进一步的，在所述步骤S32中，通过汽轮机数字电液控制系统，获取在确定的预设临界转速下，与主汽压力等分点对应的汽轮机稳定状态下的主汽阀门开度。
在本发明方案中，首先在确定的临界转速下采样，获取汽轮机数字电液控制系统(DEH)给出的汽轮机稳定运行状态下，主汽压力与主汽阀门开度的对应关系，根据主汽压力和主汽阀门开度数据对构建离散函数，之后再根据主汽压力等分点划分目标区间，每相邻两个主汽压力等分点之间作为一个目标区间，根据离散函数拟合出每个目标区间内的线性函数，最后构成确定的临界转速对应的控制函数。在对汽轮机主汽阀门进行调控时，根据实时的主汽压力值和控制函数得到主汽阀门开度，并根据主汽阀门开度强制调节主汽阀门，由此实现对汽轮机转速超调的控制。
进一步的，所述步骤S35中每个目标区间内的线性函数为：
Figure BDA0001563928090000031
式中，X为实时转速对应的实时主汽压力值，Y为控制函数得出的主汽阀门开度，Xn-1为目标区间左端点对应的主汽压力值，Yn-1为主汽压力值Xn-1对应的主汽阀门开度，Xn为目标区间右端点对应的主汽压力值，Yn为主汽压力值Xn对应的主汽阀门开度。
有益效果
本发明提供的一种防止汽轮机过临界转速超调控制方法，通过在现有的PID单回路控制方法的基础上，增加一个超调控制回路，当汽轮机过临界转速时，向主汽阀门发送短时间强制调节阀位指令，使主汽阀门在短时间内关小，限制汽轮机过临界转速区后的速度，而后恢复为常规的PID控制，从而达到限制汽轮机超调的目的。
附图说明
图1是本发明提供的一种防止汽轮机过临界转速超调控制方法的步骤示意图；
图2是本发明实施例提供的一种防止汽轮机过临界转速超调控制方法的工作流程图；
图3是本发明实施例提供的控制方法中某一用于求取预设控制函数的离散函数图。
具体实施方式
为了方便更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明的内容进行进一步阐述。
如图1所示，本发明实施例提供的一种防止汽轮机过临界转速超调控制方法，包括：步骤S1：采集汽轮机实时转速；步骤S2：比较所述实时转速与预设临界转速；步骤S3：当所述实时转速达到预设临界转速时，中断现有PID控制，向主汽阀门发送与预设临界转速对应的关小主汽阀门开度的强制控制指令；步骤S4：在完成强制控制指令后，切回现有PID控制操作主汽阀门，使汽轮机正常运转；所述强制控制指令至少包括主汽阀门开度信息和预设的指令保持时长信息；其中，主汽阀门开度信息根据与预设临界转速对应的预设控制函数确定。
如图2所示，本发明实施例通过采集汽轮机实时转速，当实时转速达到预设的临界转速时，立刻中断现有DEH的PID控制，并向主汽阀门发送一个控制时长为3秒的强制控制指令，使主汽阀门开度在3秒内强制关小，在短时间内限制汽轮机转速，从而防止汽轮机过临界速度后转速超调，之后将主汽阀门控制回路切回正常的PID控制，恢复汽轮机的正常控制。
在本发明实施例中，预设临界转速根据汽轮机的原厂说明确定。每个汽轮机的原厂说明中都会给出临界转速数据，本发明实施例根据原厂说明给出的临界转速确定预设临界转速。因为在不同临界转速下，汽轮机稳定运行时，主汽压力对应的主汽阀门开度不同，所以，在本发明实施例中，每一个预设临界转速均需对应一个预设控制函数，每一个预设临界转速都有与其对应的强制控制指令。
在本发明实施例中，首先在确定的临界转速下采样，获取汽轮机数字电液控制系统(DEH)给出的汽轮机稳定运行状态下，主汽压力与主汽阀门开度的对应关系，根据主汽压力和主汽阀门开度数据对构建离散函数，之后再根据主汽压力等分点划分目标区间，每相邻两个主汽压力等分点之间作为一个目标区间，根据离散函数拟合出每个目标区间内的线性函数，最后构成确定的临界转速对应的控制函数。在对汽轮机主汽阀门进行调控时，根据实时的主汽压力值和控制函数得到主汽阀门开度，并根据主汽阀门开度强制调节主汽阀门，由此实现对汽轮机转速超调的控制。
故预设控制函数为区间线性函数，该预设控制函数通过以下步骤获得：
步骤S31：确定预设临界转速并将汽轮机主汽压力范围进行等分；
步骤S32：通过汽轮机数字电液控制系统，获取在确定的预设临界转速下，汽轮机稳定运行时，与主汽压力等分点对应的主汽阀门开度；
步骤S33：根据所述主汽压力等分点和所述对应的主汽阀门开度构建离散函数；
步骤S34：根据所述主汽压力等分点划分目标区间；
以每两个相邻的主汽压力等分点作为一个目标区间的左端点和右端点；
步骤S35：根据每个目标区间内的离散点，拟合出每个目标区间内的线性函数；
步骤S36：根据每个目标区间内的线性函数生成与所述确定的预设临界转速对应的预设控制函数。
其中，步骤S35中每个目标区间内的线性函数为：
Figure BDA0001563928090000041
式中，X为实时转速对应的实时主汽压力值，Y为控制函数得出的主汽阀门开度，Xn-1为目标区间左端点对应的主汽压力值，Yn-1为主汽压力值Xn-1对应的主汽阀门开度，Xn为目标区间右端点对应的主汽压力值，Yn为主汽压力值Xn对应的主汽阀门开度。
例如，图3所示，当临界转速为1600r/min时，通过DEH得到主汽压力分别为0MPa、5MPa、10MPa、15MPa、20MPa的采样点对应的主汽阀门开度，然后构建离散函数，最后通过上述公式，构建各个目标区间内的区间线性函数，得到预设控制函数为：
Figure BDA0001563928090000051
即当主气压低于5MPa时为20％，高于5MPa低于10MPa时为15％，高于10MPa低于15MPa时为12％，高于15MPa时为10％，四段函数控制。
综上所述，本发明提供的一种防止汽轮机过临界转速超调控制方法，通过在现有的PID单回路控制方法的基础上，增加一个超调控制回路，当汽轮机过临界转速时，向主汽阀门发送短时间强制调节阀位指令，使主汽阀门在短时间内关小，限制汽轮机过临界转速区后的速度，而后恢复为常规的PID控制，从而达到限制汽轮机超调的目的。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种防止汽轮机过临界转速超调控制方法，其特征在于，包括：
步骤S1：采集汽轮机实时转速；
步骤S2：比较所述实时转速与预设临界转速；
步骤S3：当所述实时转速达到预设临界转速时，中断现有PID控制，向主汽阀门发送与预设临界转速对应的关小主汽阀门开度的强制控制指令；
步骤S4：在完成强制控制指令后，切回现有PID控制操作主汽阀门，使汽轮机正常运转；
所述强制控制指令至少包括主汽阀门开度信息和预设的指令保持时长信息；
其中，主汽阀门开度信息根据与预设临界转速对应的预设控制函数确定；
所述预设控制函数为区间线性函数；
所述预设控制函数通过以下步骤获得：
步骤S31：确定预设临界转速并将汽轮机主汽压力范围进行等分；
步骤S32：获取在确定的预设临界转速下，汽轮机稳定运行时，与主汽压力等分点对应的主汽阀门开度；
步骤S33：根据所述主汽压力等分点和所述对应的主汽阀门开度构建离散函数；
步骤S34：根据所述主汽压力等分点划分目标区间；
以每两个相邻的主汽压力等分点作为一个目标区间的左端点和右端点；
步骤S35：根据每个目标区间内的离散点，拟合出每个目标区间内的线性函数；
所述步骤S35中每个目标区间内的线性函数为：
Figure FDA0002520723500000011
式中，X为实时转速对应的实时主汽压力值，Y为控制函数得出的主汽阀门开度，Xn-1为目标区间左端点对应的主汽压力值，Yn-1为主汽压力值Xn-1对应的主汽阀门开度，Xn为目标区间右端点对应的主汽压力值，Yn为主汽压力值Xn对应的主汽阀门开度；
步骤S36：根据每个目标区间内的线性函数生成与所述确定的预设临界转速对应的预设控制函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S32中，通过汽轮机数字电液控制系统，获取在确定的预设临界转速下，与主汽压力等分点对应的汽轮机稳定状态下的主汽阀门开度。
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