CN113341699B - 一种变积分压力跟踪控制方法 - Google Patents
一种变积分压力跟踪控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113341699B CN113341699B CN202110694394.5A CN202110694394A CN113341699B CN 113341699 B CN113341699 B CN 113341699B CN 202110694394 A CN202110694394 A CN 202110694394A CN 113341699 B CN113341699 B CN 113341699B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steam pressure
- main steam
- stage
- integration
- integral
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 27
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 claims 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 15
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000009699 differential effect Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
- G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Abstract
本发明提供了一种变积分压力跟踪控制方法。本发明的变积分压力跟踪控制方法应用于火电机组锅炉的主汽压力控制，基于主汽压力偏差的大小和变化方向，在控制周期采用特定策略调节积分作用以使得主汽压力的波动在预设范围内。本发明的变积分压力跟踪控制方法有效克服大惯性系统易震荡，具有快速稳定PID控制器输出的有益技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及火电机组主汽压力控制领域，具体涉及一种变积分压力跟踪控制方法。
背景技术
主蒸汽压力(以下称主汽压力)是衡量锅炉产汽量与汽轮机蒸汽消耗量是否平衡的重要指标，是锅炉蒸汽的重要工艺参数。必须控制在允许的范围内。主汽压力过高，会导致锅炉管壁受损，寿命减少，严重的会导致爆管事故；主汽压力过低，就无法提供足够质量合格的蒸汽。主汽压力变化过大，会导致锅炉和汽轮机金属管材及部件的疲劳，危及机组的安全。
根据PID控制器的计算公式，三种作用的相位是各不相同的，比例作用和偏差同相，微分作用有90°的相位超前，而积分作用有90°的相位滞后。因此，积分作用的相位滞后特性对于大惯性、大滞后系统的控制是非常不利的。锅炉主汽压力的控制对象具有惯性大、滞后大、非线性和时变性等特点。当出现大幅扰动时，由于短时间内出现较大偏差，加上系统本身的惯性和滞后，在积分项的作用下，会引起主汽压力产生较大的超调和长时间的波动。对于惯性和滞后越大的系统，主汽压力波动的现象越明显，主要原因是积分作用的相位滞后特性。
如图1所示。现有的火电机组锅炉主汽压力PID控制的积分作用，在第1阶段还会继续减煤，由于主汽压力控制系统的滞后性，会导致主汽压力穿越并远离设定值SP，进入第2阶段，使主汽压力偏差由正偏差转为负偏差。同理，当进入第3阶段时，积分作用还会继续加煤，由于主汽压力控制系统的滞后性，会导致主汽压力穿越并远离设定值SP，进入第4阶段，使主汽压力偏差由负偏差转为正偏差。如此循环往复，主汽压力和煤量就会一直波动。
目前，火电机组主汽压力控制系统存在以下缺陷：
(1)由于常规PID算法的积分作用存在滞后性，对于惯性和滞后性大的主汽压力控制系统，常导致主汽压力和煤量波动大，煤耗偏高，不符合节能减排要求。
(2)主汽压力波动大，会导致锅炉和汽轮机金属管材及部件的疲劳，影响设备寿命，危及机组的安全。
(3)国内的大型火电机组基本上都需要参与电网调峰，机组负荷变化非常频繁，在加上锅炉燃料的热值参差不齐，导致主汽压力大幅波动。当波动幅度超出机组正常运行的允许范围时，需要运行人员手动干预，极大的增加了运行人员的劳动强度。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种变积分压力跟踪控制方法。为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下。
一种变积分压力跟踪控制方法，所述变积分压力跟踪控制方法应用于火电机组锅炉的主汽压力控制，所述变积分压力跟踪控制方法包括：
基于主汽压力偏差的大小和变化方向，在控制周期实时调节积分作用以使得主汽压力的波动在预设范围内；其中，所述控制周期包括第1阶段、第2阶段、第3阶段和第4阶段；
并且，在第1阶段，主汽压力测量值PV满足SP<PV<SP+P1；其中，SP为设定的目标值，P1为主汽压力的第一阈值，
在第2阶段，主汽压力测量值PV<SP；
在第3阶段，主汽压力测量值PV满足SP-P2<PV<SP；其中，P2为主汽压力的第二阈值；
在第4阶段，主汽压力测量值PV>SP。
优选的，在控制周期内火电机组锅炉的主汽压力控制过程依次进入第1阶段、第2阶段、第3阶段和第4阶段。
优选的，在控制周期实时调节积分作用包括：
在第1阶段，当减小速率大于f1时，积分时间T由Ti变为K*Ti，且K>1；其中，f1为主汽压力变化率第一阈值，Ti为积分时间；
在第2阶段，积分时间T由K*Ti恢复为Ti；
在第3阶段，当增加速率大于f2时，进入，积分时间T由Ti变为K*Ti；其中，f2为主汽压力变化率第二阈值。
相对于现有技术，本发明的有益技术效果在于：
1)本方法能够较好地克服大惯性系统易震荡的难点，快速稳定PID控制器输出，对于火电机组主汽压力控制系统来说，抑制煤量的周期性波动能够有效降低锅炉煤耗，达到节能减排的目的。
2)本方法能有效抑制主汽压力波动，减少设备金属管材及部件的疲劳，延长设备寿命。
3)本方法是一种基于预测控制的变积分改进PID算法，应用场景广泛，能应用于电力、石油、化工等行业的大多数大惯性、大延迟PID控制系统。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为变积分压力跟踪控制周期各阶段示意图；
图2为变积分压力跟踪控制方法控制效果图；
图3为变积分压力跟踪控制方法另一控制效果图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
本实施例提供了一种应用于火电机组锅炉主汽压力控制的变积分压力跟踪控制方法。当主汽压力测量值与设定值存在偏差时，PID控制器就会根据偏差大小按比例、积分和微分作用通过线性组合构成控制量输出，控制进入锅炉的煤量，使主汽压力维持在一定范围内。本实施例的变积分压力跟踪控制方法通过判断主汽压力偏差的大小和变化方向，在压力变化的不同阶段改变积分作用的强弱，减少主汽压力和煤量的波动，更好更快地将主汽压力控制在设定值附近。
结合图1所示，本实施例的变积分压力跟踪控制方法具体包括：
主汽压力测量值PV在设定值SP附近的SP+P1与SP-P2之间时，进入第1、3阶段，减弱积分作用；进入第2、4阶段，恢复原来正常的积分作用。其中，SP为设定的目标值，P1为主汽压力的第一阈值，P2为主汽压力的第二阈值。
当主汽压力测量值PV满足SP<PV<SP+P1且减小速率大于f1时，此时主汽压力开始逼近设定值SP，进入第1阶段，积分时间T由Ti变为K*Ti(K>1)，即积分作用减弱为原来的1/K。积分作用贡献的减煤量显著减小，能有效减少第2阶段的超调量，其中，Ti为积分时间，f1为主汽压力变化率第一阈值。
当主汽压力测量值PV<SP时，结束第1阶段，进入第2阶段，积分时间T由10*Ti恢复为Ti，即积分作用恢复为原来的强度。在主汽压力下降的同时，积分作用开始正常加煤量，可减少第2阶段主汽压力的超调量，缩短调节时间。
当主汽压力测量值PV满足SP-P2<PV<SP且增加速率大于f2时，此时主汽压力开始逼近设定值SP，进入第3阶段，积分时间T由Ti变为K*Ti(K>1)，即积分作用减弱为原来的1/K。积分作用贡献的增煤量显著减小，能有效减少第4阶段的超调量，其中，f1为主汽压力变化率第一阈值，
当主汽压力测量值PV>SP时，结束第3阶段，进入第4阶段，积分时间T由10*Ti恢复为Ti，即积分作用恢复为原来的强度。在主汽压力上升的同时，积分作用开始正常减煤量，可减少下一阶段主汽压力的超调量，缩短调节时间。
示例性的，如图2所示，本实施例的变积分压力跟踪控制方法应用于300MW亚临界机组主汽压力控制采，主汽压力设定值为13.58MPa。机组运行过程中，主汽压力最低至12.93MPa，最大压力偏差-0.65MPa，主汽压力经过一个周期(21min)后趋于平稳，压力偏差<0.05MPa(0.3％)，PID输出(即煤量)也保持在64.8t/h不变。如图3所示，本实施例的变积分压力跟踪控制方法应用于1000MW超超临界机组，主汽压力设定值为24.67MPa。机组运行过程中，主汽压力最低至24.11MPa，最大压力偏差-0.56MPa，主汽压力经过半个周期(8min)后趋于平稳，压力偏差<0.04MPa(0.2％)，PID输出(即煤量)也保持在290.5t/h不变。
以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种变积分压力跟踪控制方法，所述变积分压力跟踪控制方法应用于火电机组锅炉的主汽压力控制，其特征在于，
基于主汽压力偏差的大小和变化方向，在控制周期实时调节积分作用以使得主汽压力的波动在预设范围内；其中，所述控制周期包括第1阶段、第2阶段、第3阶段和第4阶段；
并且，在第1阶段，主汽压力测量值PV满足SP<PV<SP+P1；其中，SP为设定的目标值，P1为主汽压力的第一阈值；
在第2阶段，主汽压力测量值PV<SP；
在第3阶段，主汽压力测量值PV满足SP-P2<PV<SP；其中，P2为主汽压力的第二阈值；
在第4阶段，主汽压力测量值PV>SP；
其中，在控制周期实时调节积分作用包括，进入第1、3阶段时减弱积分作用，进入第2、4阶段恢复积分作用，具体包括：
在第1阶段，当主汽压力测量值PV减小速率大于f1时，积分时间T由Ti变为K*Ti，且K>1，积分作用减弱为1/K；其中，f1为主汽压力变化率第一阈值，Ti为积分时间；
在第2阶段，积分时间T恢复为Ti，恢复积分作用；
在第3阶段，当主汽压力测量值PV增加速率大于f2时，积分时间T由Ti变为K*Ti；其中，f2为主汽压力变化率第二阈值，积分作用减弱为1/K；
在第4阶段，积分时间T恢复为Ti，恢复积分作用。
2.根据权利要求1所述的变积分压力跟踪控制方法，其特征在于，在控制周期内火电机组锅炉的主汽压力控制过程依次进入第1阶段、第2阶段、第3阶段和第4阶段。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110694394.5A CN113341699B (zh) | 2021-06-22 | 2021-06-22 | 一种变积分压力跟踪控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110694394.5A CN113341699B (zh) | 2021-06-22 | 2021-06-22 | 一种变积分压力跟踪控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113341699A CN113341699A (zh) | 2021-09-03 |
| CN113341699B true CN113341699B (zh) | 2024-05-28 |
Family
ID=77477607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110694394.5A Active CN113341699B (zh) | 2021-06-22 | 2021-06-22 | 一种变积分压力跟踪控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113341699B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101488022A (zh) * | 2009-02-23 | 2009-07-22 | 东南大学 | 火电机组锅炉汽轮机协调系统的先进控制方法 |
| CN102607055A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-25 | 东南大学 | 一种防止变负荷过程中锅炉给煤量过量调节的控制方法 |
| CN111399372A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-07-10 | 华能铜川照金煤电有限公司 | 一种汽机主控变pid控制方法 |
-
2021
- 2021-06-22 CN CN202110694394.5A patent/CN113341699B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101488022A (zh) * | 2009-02-23 | 2009-07-22 | 东南大学 | 火电机组锅炉汽轮机协调系统的先进控制方法 |
| CN102607055A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-25 | 东南大学 | 一种防止变负荷过程中锅炉给煤量过量调节的控制方法 |
| CN111399372A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-07-10 | 华能铜川照金煤电有限公司 | 一种汽机主控变pid控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 复合积分控制的研究及其在火电机组中的应用;邵臻霖等;《自动化博览》;20121130;第29卷(第11期);第72-75页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113341699A (zh) | 2021-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109638879B (zh) | 基于性能指标评估的一次调频动态补偿调整系统及方法 | |
| CN102611124B (zh) | 适应智能电网的火力发电机组一次调频控制方法 | |
| WO2019165839A1 (zh) | 一种锅炉过热蒸汽的温度控制方法、装置和系统 | |
| CN107368049B (zh) | 基于电厂dcs系统的机组变负荷下给煤量的控制方法 | |
| CN106919053A (zh) | 一种基于变结构预测控制算法的火电机组协调控制系统 | |
| CN108695863B (zh) | 一种电源友好型受端电网一次调频控制方法及系统 | |
| CN105180139A (zh) | 锅炉主蒸汽温度控制系统以及方法 | |
| CN112650169B (zh) | 基于焓值及燃料在线热值计算的发电机组主参数控制系统 | |
| CN111308886A (zh) | 一种燃煤机组协调控制方法及系统 | |
| CN114089795B (zh) | 一种基于事件触发的模糊神经网络温度控制系统及方法 | |
| CN105546508A (zh) | 基于事件触发机制的火电厂主蒸汽温度控制系统及方法 | |
| CN109378833B (zh) | 一种通过控制汽轮机抽汽量实现机组快速调频的方法 | |
| KR100968796B1 (ko) | 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법 | |
| KR101093032B1 (ko) | 보일러 터빈 응답지연 보상 모델 및 신호 최적화를 이용한 발전소 출력 속응성 및 직선성 향상 제어 방법 | |
| CN113341699B (zh) | 一种变积分压力跟踪控制方法 | |
| Umurzakova | Mathematical modeling of transient processes of a three-pulse system of automatic control of water supply to the steam generator when the load changes | |
| JP7336172B2 (ja) | 水素システムの制御装置、水素生成システム、及び水素システムの制御方法 | |
| JP2013181679A (ja) | 発電システム及びその蒸気温度制御方法 | |
| CN112594668A (zh) | 一种火电机组启停磨中出现超温超压的解决方法及装置 | |
| CN110631002A (zh) | 一种火电机组主气温的控制方法 | |
| CN115751279A (zh) | 调峰调频火力发电机组主蒸汽温度优化控制方法、装置 | |
| CN112114518B (zh) | 一种孤网运行状态下锅炉跟随和快速减负荷优化方法 | |
| CN113847594A (zh) | 一种亚临界火电机组主蒸汽温度自动控制系统及方法 | |
| CN110824905B (zh) | 一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法 | |
| CN113050411A (zh) | 一种深度调峰时汽轮机主控辅助调压控制系统及方法 |
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 |