CN109696828B - 一种通过阀位非线性运算防止机组高调门晃动的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过阀位非线性运算防止机组高调门晃动的控制方法，包括以下步骤：1)采集一段时间内的高压调节阀阀位开度数据，计算该段时间内的统计平均值A1；2)用A1减去高压调节阀阀位开度期望值，并进行死区非线性运算，得到高压调节阀阀位开度偏差A2；3)对A2进行非线性PI运算，得到主汽压力修正值，将主汽压力修正值与原主汽压力设定值相加，得到校正的主汽压力。与现有技术相比，本发明能够在不同的负荷段维持高调门开度接近期望开度，既防止了高调门大幅晃动，又能明显降低机组进气端的节流损失，实现了安全性与经济性的兼顾，具有推广价值。

Description

一种通过阀位非线性运算防止机组高调门晃动的控制方法
技术领域
本发明涉及一种火力发电的优化控制方法，尤其是涉及一种通过阀位非线性运算防止机组高调门晃动的控制方法。
背景技术
百万千瓦超临界机组相较小容量机组运行经济性优势明显，但随着电网富余容量的增多以及电力市场结构的变化，百万千万机组参与电网深度调峰已是大势所趋，由于实际运行工况与设计值偏离较大，严重影响了该类机组运行的安全性和经济性，如何提高该类机组在部分负荷运行时的安全性、经济性是一个值得研究的重要课题。
西门子百万千瓦型机组配汽机构一般配置为两只高调阀(全周进汽运行方式)，由于受汽轮机通流截面积所限，同时在汽轮机第5级后增加补气阀的形式(补气阀约占进气流量的5％)。机组采用全负荷段滑压运行方式，在高负荷段为产生较小的节流损失，两只高调阀接近在全开位，机组蓄能较少，电网变负荷指令变化时，存在调门大幅频繁晃动问题，变负荷能力有限；在接近满负荷时补气阀会开启参与调节，但是补汽阀开启后，汽机的振动会突然加大，另外补汽阀投用后，降低了机组的效率，所以从安全性经济性考虑，该类型机组多数已经将补气阀禁用；补汽阀的禁用，使两只高调阀的开度更大，引起了更频繁的晃动，存在明显安全隐患。
目前，为适应电网负荷的快速变化，机组广泛采用CCTF控制方式。该方式下，主汽压力越高，调门开度越小，节流损失越大；同时，主汽压力越低，调门开度越大，节流损失越小，调门开度大使调门处于流量非线性区，调门晃动大，影响调阀安全，已出现过多起调门阀杆断裂问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种通过阀位非线性运算防止机组高调门晃动的控制方法，在不改变原有系统设备结构、不增加改造投资的情况下，解决机组运行中高调门频繁晃动的问题，同时解决机组在低负荷段高调门节流损失过大的问题，保证机组调节机构安全；同时能够根据期望阀位有效降低汽轮发电机进汽端的节流损失，起到明显节能降耗作用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种通过阀位非线性运算防止机组高调门晃动的控制方法，包括以下步骤：
1)采集最近一段时间(比如3分钟)内的高压调节阀阀位开度数据，计算该段时间内的统计平均值A1；
2)用A1减去高压调节阀阀位开度期望值，并进行死区非线性运算，得到高压调节阀阀位开度偏差A2；
3)对A2进行非线性PI运算，得到主汽压力修正值，将主汽压力修正值与原主汽压力设定值相加，得到校正的主汽压力。
所述的步骤1)中，采用实时加权算法计算统计平均值。
所述的实时加权算法具体为：对采样点进行实时性加权，实时性越强的点，权重越大(过去时间越长，数据越旧，权重越低)。
所述的步骤2)中，高压调节阀的期望阀位曲线与机组的负荷指令相关，通过采用各典型负荷点上的最优阀位，然后将用最优阀位点拟合成高次函数，得到高压调节阀的期望阀位曲线。
所述的步骤3)中，非线性PI运算具备根据机组负荷防止压力设定总输出超限的功能；具备变负荷分析判断功能，根据变负荷幅度、速率和高压调节阀阀位开度调整运算的速率；满足有压力需求时运算的快速性与压力恢复时运算的平缓性。
与现有技术相比，本发明的控制方法具有以下特点：
(1)将动态压力修正输出与原压力设定值叠加，而非直接替代原有压力设定；
(2)对进入死区非线性算法的高调阀阀位进行根据实时性加权，然后再进行平均，而非简单的算数平均；
(3)对于高调门的期望阀位曲线，该控制算法根据不同的负荷段的最优阀位点进行高次函数拟合；
(4)对加权阀位均值与期望阀位曲线采用死区非线性算法，允许变负荷过程中，高调阀位在一定范围内调整；
(5)对于修正压力采用非线性PI算法。
由此带来的优点为：
(1)机组负荷在变负荷深度调峰时，能够保证高调门开度在有效流量特性范围内调整，不出大幅现波动现象；
(2)优化后机组在中、低负荷工况下，高调门的开度均值较优化前有较大增加，汽轮机配气端的节流损失大为减小；
(3)通过优化，各负荷段的实际机前压力，与锅炉的实际压力特性更加吻合，有利于锅炉对象的控制，利于锅炉煤量、风量的稳定。
附图说明
图1为本发明的算法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，一种通过阀位非线性运算防止机组高调门晃动的控制方法，包括以下步骤：
1)采集最近比如3分钟内的高压调节阀阀位开度数据，采用实时加权算法计算该段时间内的统计平均值A1，即对采样点进行实时性加权，实时性越强的点，权重越大。
2)用A1减去高压调节阀阀位开度期望值，并进行死区非线性运算，得到高压调节阀阀位开度偏差A2。
3)对A2进行非线性PI运算(该算法称为B1)，将阀位开度换算为主汽压力，得到主汽压力修正值，将主汽压力修正值与原主汽压力设定值相加，得到校正的主汽压力。
步骤2)中，高压调节阀的期望阀位曲线与机组的负荷指令相关，通过采用各典型负荷点上的最优阀位，然后将用最优阀位点拟合成高次函数，得到高压调节阀的期望阀位曲线。
步骤3)中，非线性PI运算具备根据机组负荷防止压力设定总输出超限的功能；具备变负荷分析判断功能，根据变负荷幅度、速率和高压调节阀阀位开度调整运算的速率；满足有压力需求时运算的快速性与压力恢复时运算的平缓性。
与现有技术相比，本发明能够在不同的负荷段维持高调门开度接近期望开度，既防止了高调门大幅晃动，又能明显降低机组进气端的节流损失，实现了安全性与经济性的兼顾，具有推广价值。

Claims (5)

1.一种通过阀位非线性运算防止机组高调门晃动的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采集一段时间内的高压调节阀阀位开度数据，计算该段时间内的统计平均值A1；
2)用A1减去高压调节阀阀位开度期望值，并进行死区非线性运算，得到高压调节阀阀位开度偏差A2；
3)对A2进行非线性PI运算，得到主汽压力修正值，将主汽压力修正值与原主汽压力设定值相加，得到校正的主汽压力；
所述的步骤1)中，采用实时加权算法计算统计平均值。
2.根据权利要求1所述的一种通过阀位非线性运算防止机组高调门晃动的控制方法，其特征在于，所述的实时加权算法具体为：对采样点进行实时性加权，实时性越强的点，权重越大。
3.根据权利要求1所述的一种通过阀位非线性运算防止机组高调门晃动的控制方法，其特征在于，所述的步骤2)中，高压调节阀的期望阀位曲线与机组的负荷指令相关，通过采用各典型负荷点上的最优阀位，然后将用最优阀位点拟合成高次函数，得到高压调节阀的期望阀位曲线。
4.根据权利要求1所述的一种通过阀位非线性运算防止机组高调门晃动的控制方法，其特征在于，所述的步骤3)中，非线性PI运算具备根据机组负荷防止压力设定总输出超限的功能。
5.根据权利要求1所述的一种通过阀位非线性运算防止机组高调门晃动的控制方法，其特征在于，所述的步骤3)中，非线性PI运算具备变负荷分析判断功能，根据变负荷幅度、速率和高压调节阀阀位开度调整运算的速率。
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