CN113091038B - 一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法 - Google Patents
一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113091038B CN113091038B CN202110364558.8A CN202110364558A CN113091038B CN 113091038 B CN113091038 B CN 113091038B CN 202110364558 A CN202110364558 A CN 202110364558A CN 113091038 B CN113091038 B CN 113091038B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water level
- pressure
- medium
- control
- steam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B35/00—Control systems for steam boilers
- F22B35/007—Control systems for waste heat boilers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
- F22D5/00—Controlling water feed or water level; Automatic water feeding or water-level regulators
- F22D5/26—Automatic feed-control systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法，本方法以传统的三冲量汽包水位控制为主，包含控制参数自适应、前馈回路自适应和给水执行机构流量特性自适应，包括获取启动过程的IPCIN工况下的蒸汽压力单位阶跃扰动响应、通过MATLAB建立PID控制模型、对启动过程中的稳态和中压蒸汽投入的全过程投入自从控制，以此来控制虚假水位的影响。本发明可在燃气机组启停投入中压蒸汽时，提高余热锅炉中压蒸汽压力和中压汽包水位的适应性，防止控制对象在特殊工况下，如IPCIN、IPCOUT、中旁跳出等导致中压汽包水位波动过大，影响机组的安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及联合循环机组技术领域，尤其涉及一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法。
背景技术
现在燃气电厂几乎都采用燃气-蒸汽联合循环发电方式，以追求高发电效率。余热锅炉回收燃气轮机的余热，产生高温高压蒸汽，冲转汽轮机带动汽轮发电机组做功。余热锅炉中选用国内成套三压再热自然循环汽包炉，因此汽包水位、蒸汽压力是余热锅炉重要的控制参数之一。
目前燃机余热锅炉中压汽包水位、中压蒸汽压力控制系统在启机、停机、低负荷、变负荷阶段一般以人工操作为主，由于中压汽包容积最小，在启停过程中中压蒸汽的压力波动对中压汽包虚假水位的影响最大，工况变化要求运行人员的操作往往在1分钟内迅速变化，否则就有汽包水位击穿的后果。
汽轮机投入中压蒸汽(IPCIN)时，中压蒸汽还需要和冷再混合，在启停过程中投入中压蒸汽(IPCIN)时，需要中压蒸汽压力调节阀、中压旁路压力调节阀和中压给水调节阀的协调控制，而原采用的控制技术大多基于三冲量控制、PID串级控制等，实际运行过程中，无法满足投入中压蒸汽(IPCIN)时的协调控制能力。原中压蒸汽投入为：IPCIN投入后，中旁压力调节阀快速关闭，随着中压蒸汽压力快速上升中压蒸汽调节阀自动开启，造成中压汽包虚假水位快速下降和快速上升，虚假水位波动速度最快达到了450mm/min。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法，包括如下步骤：
S1：对启动过程的IPCIN工况下的蒸汽压力进行单位阶跃扰动响应；
S2：通过响应曲线，得出Kp、T、L、P、Ti控制参数模型；
S3：通过MATLAB根据单位阶跃进行建模；
S4：根据PID控制参数仿真结果，建立变参数控制的自动控制PID控制逻辑；
S5：根据自动控制PID控制逻辑，对启动过程中的稳态和中压蒸汽投入的全过程投入自从控制，虚假水位的影响得到控制。
优选的，所述S1还包括根据Ziegler-Nichols法对不用工况下被控对象的参考模型，得出单位阶跃响应曲线。
优选的，所述S3包括通过MATLAB对机组启动的IPCIN工况以及稳态工况的蒸汽压力建立闭环PID控制模型，并根据PID控制模型，得出PID控制参数。
优选的，所述PID控制模型为Simulink模型。
优选的，所述S4还包括获取中旁调节阀的开环单位阶跃响应曲线。
本发明的有益效果在于：可在燃气机组启停投入中压蒸汽时，提高余热锅炉中压蒸汽压力和中压汽包水位的适应性，防止控制对象在特殊工况下，如IPCIN、IPCOUT、中旁跳出等导致中压汽包水位波动过大，影响机组的安全运行。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为原中压蒸汽投入结构示意图；
图3为本发明结构示意图；
图4为本发明Simulink模型结构示意图；
图5为本发明中旁调节阀开环单位阶跃响应曲线图。
具体实施方式
参阅图1，本发明提供了一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法，包括如下步骤：
S1：对启动过程的IPCIN工况下的蒸汽压力进行单位阶跃扰动响应，并根据Ziegler-Nichols法对不用工况下被控对象的参考模型，得出单位阶跃响应曲线；
S2：通过响应曲线，得出Kp、T、L、P、Ti控制参数模型；
S3：通过MATLAB根据单位阶跃进行建模：通过MATLAB对机组启动的IPCIN工况以及稳态工况的蒸汽压力建立闭环PID控制模型，并根据PID控制模型，得出PID控制参数；所述PID控制模型为Simulink模型；
S4：根据PID控制参数仿真结果，建立变参数控制的自动控制PID控制逻辑，并获取中旁调节阀的开环单位阶跃响应曲线；
S5：根据自动控制PID控制逻辑，对启动过程中的稳态和中压蒸汽投入的全过程投入自从控制，虚假水位的影响得到控制。
参阅图2，原中压蒸汽投入为：IPCIN投入后，中旁压力调节阀快速关闭，随着中压蒸汽压力快速上升中压蒸汽调节阀自动开启，造成中压汽包虚假水位快速下降和快速上升，虚假水位波动速度最快达到了450mm/min。
本发明目的是为了机组启停投入中压蒸汽(IPCIN)时，提高余热锅炉中压蒸汽压力和中压汽包水位的适应性，防止控制对象在特殊工况下(如IPCIN，IPCOUT,中旁跳出等)导致中压汽包水位波动过大，影响机组的安全运行，发明了一种基于自适应控制的余热锅炉蒸汽压力、汽包水位协调控制方法。
具体的，本发明以传统的三冲量汽包水位控制为主，包含控制参数自适应、前馈回路自适应和给水执行机构流量特性自适应。
参阅图3-5，本发明提供了一种实施例：
第一部分控制参数整定，根据Ziegler-Nichols法对不用工况下被控对象的参考模型，给出单位阶跃响应曲线，并根据工况变化的经验参数整定，给出Kp，Ti等控制参数，并经过反复测试，用MATLAB根据单位阶跃进行建模。
第二部分应用MATLAB给出PID参数的Simulink模型。
第三部分协调控制以中旁压力作为自变量，获取中旁调节阀的开环单位阶跃响曲线。L＝0.5，T＝640-170＝560，Kp＝2，根据Ziegler-Nichols法：
其中：Kp：响应曲线的放大系数；T：响应曲线的时间常数；L：响应曲线的延迟时间；P：比例系数或比例增益；Ti：积分时间常数。
第四部分中压蒸汽切换投入IPCIN时的相应曲线，P＝0，即在特殊工况时，闭锁中旁调节阀的比例作用。
具体的，采用常用临界比例度法整定PID控制参数仅适用于已知对象传递函数的场合，在闭合的控制系统里，将调节器置于比例作用，从大到小逐渐改变调节器的比例度，得到等幅振荡的过渡过程，此时的比例度成为临界比例度δk＝30,相邻两个波峰间的时间间隔为临界振荡周期Tk＝8。
具体的，协调控制设置为当中压蒸汽投入(IPCIN)时中旁调节阀在原有设定值基础上增加0.14，由于中旁PID为正作用，将持续关闭执行机构。本例中将中旁调节阀的比例放大系数调整为Kp＝460，Ki＝Kp*Ti＝76，作为稳态的PI控制参数。由于工况切换(IPCIN、IPCOUT等)时无法得到稳态的传递函数，因此不适用常用的工程整定方法，大多依靠的是经验公式，即对工程整定的参数进行调整。为了避免投入中压蒸汽时压力波动过大造成虚假水位，设置投入IPCIN时闭锁中压旁路的比例作用，即原PI控制作为纯I控制的方式。
具体的，使用了新的协调控制后，中旁压力，中压蒸汽、中压给水可以全程投入自动作用，并在中压蒸汽投入过程中，对虚假水位的抑制在20mm/min波动范围内，相比使用前的450mm/min有了根本的改变。
上述实施例中，描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (1)
1.一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：对启动过程的IPCIN工况下的蒸汽压力进行单位阶跃扰动响应，根据Ziegler-Nichols法对不用工况下被控对象的参考模型，得出单位阶跃响应曲线；
S2：通过响应曲线，得出Kp、T、L、P、Ti控制参数模型；
S3：通过MATLAB根据单位阶跃进行建模，通过MATLAB对机组启动的IPCIN工况以及稳态工况的蒸汽压力建立闭环PID控制模型，并根据PID控制模型，得出PID控制参数，所述PID控制模型为Simulink模型；
S4：根据PID控制参数仿真结果，建立变参数控制的自动控制PID控制逻辑，以中旁压力作为自变量，获取中旁调节阀的开环单位阶跃响应曲线：
其中：Kp：响应曲线的放大系数；T：响应曲线的时间常数；L：响应曲线的延迟时间；P：比例系数或比例增益；Ti：积分时间常数；
S5：根据自动控制PID控制逻辑，对启动过程中的稳态和中压蒸汽投入的全过程投入自动控制，虚假水位的影响得到控制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110364558.8A CN113091038B (zh) | 2021-04-02 | 2021-04-02 | 一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110364558.8A CN113091038B (zh) | 2021-04-02 | 2021-04-02 | 一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113091038A CN113091038A (zh) | 2021-07-09 |
| CN113091038B true CN113091038B (zh) | 2022-05-17 |
Family
ID=76673939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110364558.8A Active CN113091038B (zh) | 2021-04-02 | 2021-04-02 | 一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113091038B (zh) |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101709867B (zh) * | 2009-12-18 | 2011-08-31 | 杭州电子科技大学 | 燃煤锅炉汽包水位系统混合控制方法 |
| CN103148472B (zh) * | 2012-03-23 | 2014-08-27 | 郑州轻工业学院 | 生物质锅炉燃烧控制系统和控制方法 |
| CN103968367B (zh) * | 2013-01-30 | 2015-12-09 | 福州福大自动化科技有限公司 | 基于模糊神经网络pid控制的锅炉汽包水位控制的方法 |
| CN104373926A (zh) * | 2014-08-15 | 2015-02-25 | 哈尔滨工程大学 | 一种船舶锅炉水位控制系统 |
| CN104696945B (zh) * | 2014-12-30 | 2016-07-06 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 快速适应给水温度变化的给水控制方法 |
| CN104696944B (zh) * | 2015-01-26 | 2017-01-11 | 浙江大学 | 一种基于负荷预知的动态优化与参数估计集成的方法 |
| CN105889910B (zh) * | 2016-05-04 | 2017-11-03 | 东南大学 | 一种循环流化床锅炉的新型agc控制方法 |
| CN106642067B (zh) * | 2016-12-15 | 2019-09-06 | 神华集团有限责任公司 | 锅炉液位的控制系统及其控制方法 |
| CN108561875A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-21 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 并列运行水泵情况下锅炉汽包水位的控制方法 |
-
2021
- 2021-04-02 CN CN202110364558.8A patent/CN113091038B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113091038A (zh) | 2021-07-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106094740B (zh) | 一种基于过热器蓄热前馈的火电机组负荷控制方法 | |
| CN111503620B (zh) | 一种适应燃煤机组深度调峰的给水全程控制系统 | |
| CN109638861B (zh) | 一种超临界机组参与一次调频的控制方法及控制系统模型 | |
| CN110792482A (zh) | 一种超超临界二次再热机组参与电网一次调频的控制系统及方法 | |
| CN113669717B (zh) | 一种给水自动控制的方法、装置、及存储介质 | |
| CN106123005A (zh) | 燃煤机组锅炉前馈的给煤量预控制方法 | |
| TWI564470B (zh) | Control device of compound cycle power generation equipment and starting method of starting compound cycle power generation equipment | |
| CN211819542U (zh) | 一种用于供热机组快速负荷响应的热力系统 | |
| CN113091038B (zh) | 一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法 | |
| CN113638776A (zh) | 一种抽汽背压式汽轮机热力系统及其控制方法 | |
| CN209978005U (zh) | 用于二次再热机组的一次调频控制系统 | |
| JPS585415A (ja) | コンバインドサイクル発電プラントの蒸気圧力制御装置 | |
| CN105781646B (zh) | 燃气蒸汽联合循环机组旁路压力全程自动控制方法及系统 | |
| JP2578328B2 (ja) | 背圧タ−ビン発電機の出力制御方法 | |
| CN211038762U (zh) | 一种燃气联合循环机组汽机旁路控制策略分析系统 | |
| JPH05296402A (ja) | 蒸気サイクル制御装置 | |
| CN220395776U (zh) | 700mw火电机组中压缸启动系统 | |
| CN110593962B (zh) | 一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法 | |
| CN114776398B (zh) | 一种汽轮机的联合供热系统自动控制方法及装置 | |
| CN210889050U (zh) | 一种超超临界二次再热机组参与电网一次调频的控制系统 | |
| CN114941552B (zh) | 一种基于大型超临界再热型双抽背压机组停机不停炉供热快速切换控制方法 | |
| JPS59180014A (ja) | コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御方法 | |
| CN210323801U (zh) | 基于闭环负反馈控制的负荷自动控制系统 | |
| JP2585328B2 (ja) | コンバインドプラントの運転方法、および同装置 | |
| JPS6239657B2 (zh) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |