CN113513376A - 背压机电机同轴双驱动控制系统及控制方法 - Google Patents

背压机电机同轴双驱动控制系统及控制方法 Download PDF

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CN113513376A CN202110479749.9A CN202110479749A CN113513376A CN 113513376 A CN113513376 A CN 113513376A CN 202110479749 A CN202110479749 A CN 202110479749A CN 113513376 A CN113513376 A CN 113513376A
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Abstract

本申请公开了一种背压机电机同轴双驱动控制系统及控制方法，所述背压机通过离合器与电机同轴连接，以给大型设备提供驱动力；所述背压机的进汽端通过进汽调节门连接有供汽的高压缸，其排汽端通过排汽调节门排汽至下游蒸汽联箱；包括监测模块和控制模块；所述控制模块配置用于：根据所述下游蒸汽联箱内压力p1、高压缸排汽压力p2、背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1调节所述进汽调节门的开度。本申请对背压机进汽大小和压力的调节充分考虑了背压机上游、下游及本身运行的参数影响，使得背压机排汽稳定。

Description

背压机电机同轴双驱动控制系统及控制方法
技术领域
本公开一般涉及发电厂热工自动化控制技术，具体涉及背压机电机同轴双驱动控制系统及控制方法。
背景技术
某发电公司采用冷再、热再两路蒸汽供，设计单机冷再供汽流量60t/h、热再做为补充汽源。冷再蒸汽在额定工况下压力3.7；1MPa，温度324℃，通过减温减压站调至热用户需要参数为：压力1.4MPa，温度220℃。由于抽汽口参数与工业用汽参数极不匹配，蒸汽在减温减压过程中产生较大节流损失。为了挽回出现的损失，采用背压机安装在一次风机电机非驱动端，两动力之间通过同步自动离合器啮合连接，实现背压机、电动机双动力同轴驱动，即可将原减温减压器产生的节流损失转变为背压机膨胀做功，并将背压机输出轴功率直接传输到一次风机而得以充分利用，从而达到节能降耗之目的。
将背压机与电动机通过离合器偶合在同一转轴上，实现汽、电双动力联合驱动大型辅机设备，在挽回供热节流损失的同时，一方面较大幅度的降低设备改造投资，另一方面又可成功解决背压机独立驱动辅机设备运行稳定性问题。同时也为发电厂的节能减排和电厂风机驱动方式提供新思路。
但是将背压机与电动机同轴驱动时，其对于整个系统的控制需要更加的精准，才能保证背压机排汽的稳定性。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种背压机电机同轴双驱动控制系统及方法。
第一方面本申请提供一种背压机电机同轴双驱动控制系统，所述背压机通过离合器与电机同轴连接，以给大型设备提供驱动力；所述背压机的进汽端通过进汽调节门连接有供汽的高压缸，其排汽端通过排汽调节门排汽至下游蒸汽联箱；包括监测模块和控制模块；
所述监测模块包括用于监测所述下游蒸汽联箱内压力p1的第一压力传感器、用于监测所述高压缸排汽压力p2的第二压力传感器、设置在所述背压机排汽口的用于监测背压机排汽压力p0的第三压力传感器、设置在所述背压机的前箱内用于监测所述背压机输入轴转速WS1的第一转速传感器；
所述控制模块配置用于：根据所述下游蒸汽联箱内压力p1、高压缸排汽压力p2、背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1调节所述进汽调节门的开度。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制模块具体用于：
接收所述监测模块监测的下游蒸汽联箱内压力p1、高压缸排汽压力p2、背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1；
根据所述背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1确定第一背压机进汽调节门开度p1调；
将下游蒸汽联箱内压力p1输入反向比例调节模块K3调节得到第二背压机进汽调节门开度p2调；p2调＝-k3*(p1(t1+Δt)-p1t1)；p1t1为时间t1所测得的下游蒸汽联箱内压力；p1(t1+Δt)为时间t1+Δt所测得的下游蒸汽联箱内压力；k3为大于零的设定常数；
将高压缸排汽压力p2输入反向比例调节模块K4调节得到第三背压机进汽调节门开度p3调；p3调＝-k4*(p2(t1+Δt)-p2t1)；p2t1为时间t1所测得的高压缸排汽压力；p2(t1+Δt)为时间t1+Δt所测得的高压缸排汽压力；k4为大于零的设定常数；
将所述第一背压机进汽调节门开度p1调、第二背压机进汽调节门开度p2调、第三背压机进汽调节门开度p3调相加得到最终的背压机进汽调节门开度p终；
用所述进汽调节门开度p终调节进汽调节门的开度。。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制模块具体用于，通过以下步骤确定第一背压机进汽调节门开度p1调；
将所述背压机排汽压力p0与设定排汽压力pt做差值得到排汽压力差值Δp；Δp＝p0-pt；
将所述排汽压力差值Δp经过比例模块K1放大得到放大排汽压力值Δp*k1，k1为设定值且大于1；
将所述放大排汽压力值Δp*k1输入主调节器MPID得到背压机转速设定值WSt；
将所述背压机转速设定值WSt与背压机输入轴转速WS1做差值得到转速差值ΔWS；
将所述转速差值ΔWS输入死区函数得到纠正转速差值ΔWS’；
将所述纠正转速差值ΔWS’输入辅助调节器FPID得到第一背压机进汽调节门开度p1调。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述主调节器MPID的比例系数K为1.5，积分时间Ti为50s，微分时间Td为12s，微分系数Kd为0.7；
所述辅助调节器的比例系数K为0.5，积分时间Ti为120s，微分时间Td为0s，微分系数Kd为0。
第二方面本申请提供一种采用上述控制系统的背压机电机同轴双驱动控制方法，包括以下步骤：
接收所述监测模块监测的下游蒸汽联箱内压力p1、高压缸排汽压力p2、背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1；
根据所述背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1确定第一背压机进汽调节门开度p1调；
将下游蒸汽联箱内压力p1输入反向比例调节模块K3调节得到第二背压机进汽调节门开度p2调；p2调＝-k3*(p1(t1+Δt)-p1t1)；p1t1为时间t1所测得的下游蒸汽联箱内压力；p1(t1+Δt)为时间t1+Δt所测得的下游蒸汽联箱内压力；k3为大于零的设定常数；
将高压缸排汽压力p2输入反向比例调节模块K4调节得到第三背压机进汽调节门开度p3调；p3调＝-k4*(p2(t1+Δt)-p2t1)；p2t1为时间t1所测得的高压缸排汽压力；p2(t1+Δt)为时间t1+Δt所测得的高压缸排汽压力；k4为大于零的设定常数；
将所述第一背压机进汽调节门开度p1调、第二背压机进汽调节门开度p2调、第三背压机进汽调节门开度p3调相加得到最终的背压机进汽调节门开度p终；
用所述进汽调节门开度p终调节进汽调节门的开度。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过以下步骤确定第一背压机进汽调节门开度p1调；
将所述背压机排汽压力p0与设定排汽压力pt做差值得到排汽压力差值Δp；Δp＝p0-pt；
将所述排汽压力差值Δp经过比例模块K1放大得到放大排汽压力值Δp*k1，k1为设定值且大于1；
将所述放大排汽压力值Δp*k1输入主调节器MPID得到背压机转速设定值WSt；
将所述背压机转速设定值WSt与背压机输入轴转速WS1做差值得到转速差值ΔWS；
将所述转速差值ΔWS输入死区函数得到纠正转速差值ΔWS’；
将纠正转速差值ΔWS’输入到比例模块K2放大得到放大纠正转速差值ΔWS’*k2，k2为设定值且大于1；
将放大纠正转速差值ΔWS’*k2输入辅助调节器FPID得到第一背压机进汽调节门开度p1调。
根据本申请实施例提供的技术方案，还包括以下步骤：
接收第一振动传感器的第一振动信号z1,接收第二振动传感器的第二振动信号z2，所述第一振动传感器和第二振动传感器设置在所述离合器的输入轴上；
接收第三振动传感器的第三振动信号z3,接收第四振动传感器的第四振动信号z4,所述第三振动传感器和第四振动传感器设置在所述离合器的输出轴上；
接收第五振动传感器的第五振动信号z5,所述第五振动传感器设置在所述背压机的前轴承上；
接收第六振动传感器的第六振动信号z6,所述第六振动传感器设置在所述背压机的后轴承上；
判断所述第一振动信号z1、第二振动信号z2、第三振动信号z3、第四振动信号z4、第五振动信号z5、第六振动信号z6中的最小值大于设定振动值时，控制振动高限报警模块报警；
延长第一设定时长后将设定排汽压力Pt降低0.2Mpa。
根据本申请实施例提供的技术方案，还包括以下步骤：
计算第一振动信号变化速率sz1＝(z1(t+Δt)-z1t)/Δt；z1(t+Δt)为时间t+Δt时的第一振动信号，z1t为时间t时的第一振动信号；
计算第二振动信号变化速率sz2＝(z2(t+Δt)-z2t)/Δt；z2(t+Δt)为时间t+Δt时的第二振动信号，z2t为时间t时的第二振动信号；
计算第三振动信号变化速率sz3＝(z3(t+Δt)-z3t)/Δt；z3(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z3t为时间t时的第三振动信号；
计算第四振动信号变化速率sz4＝(z4(t+Δt)-z4t)/Δt；z4(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z4t为时间t时的第四振动信号；
计算第五振动信号变化速率sz5＝(z5(t+Δt)-z5t)/Δt；z5(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z5t为时间t时的第五振动信号；
计算第六振动信号变化速率sz6＝(z6(t+Δt)-z6t)/Δt；z6(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z6t为时间t时的第六振动信号；
取所述第一振动信号变化速率sz1、第二振动信号变化速率sz2、第三振动信号变化速率sz3、第四振动信号变化速率sz4、第五振动信号变化速率sz5第六振动信号变化速率sz6中的最大值，判断其大于设定振动信号变化速率时，控制振动速率高限报警模块报警；
判断所述第一振动信号变化速率sz1、第二振动信号变化速率sz2、第三振动信号变化速率sz3、第四振动信号变化速率sz4、第五振动信号变化速率sz5第六振动信号变化速率sz6中的任意一个大于设定振动信号变化速率时，同时，延时第二设定时长通过切换开关输出第四背压机进汽调节门开度p4调；
将第四背压机进汽调节门开度p4调和进汽调节门开度p终输入低值选择器中，用二者中的最低值调节背压机的进汽调节门的开度。
根据本申请实施例提供的技术方案，还包括以下步骤：
接收轴位移传感器的轴位移信号y1,所述轴位移传感器设置在所述背压机的前箱中；
判断所述轴位移信号y1大于设定轴位移时，控制轴位移高限报警模块报警；
判断所述第一振动信号变化速率sz1、第二振动信号变化速率sz2、第三振动信号变化速率sz3、第四振动信号变化速率sz4、第五振动信号变化速率sz5第六振动信号变化速率sz6中的任意一个大于设定振动信号变化速率时，或判断轴位移变化速率大于设定轴位移变化速率时，延长第一设定时长后将设定排汽压力Pt降低0.2MPa
根据本申请实施例提供的技术方案，还包括以下步骤：
计算轴位移变化速率sy1＝(y1(t+Δt)-y1t)/Δt；y1(t+Δt)为时间t+Δt时的轴位移信号，y1t为时间t时的轴位移信号；
判断轴位移变化速率sy1大于设定轴位移信号变化速率时，控制轴位移速率报警模块报警；
判断所述第一振动信号z1、第二振动信号z2、第三振动信号z3、第四振动信号z4中的最小值大于设定振动值时，或判断轴位移变化速率sy1大于设定轴位移信号变化速率时，延时第二设定时长后，通过切换开关输出第四背压机进汽调节门开度p4调；
将第四背压机进汽调节门开度p4调和进汽调节门开度p终输入低值选择器中，用二者中的最低值调节背压机的进汽调节门的开度。
本申请中通过监测下游蒸汽联箱内压力p1、高压缸排汽压力p2、背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1，并根据上述参数调节调节背压机的进汽调节门的开度；使得对背压机的进汽节门开度的调节，也即对背压机进汽大小和压力的调节充分考虑了背压机上游、下游及本身运行的参数影响，使得背压机排汽稳定，背压机下游蒸汽联箱压力是反应电厂供汽与用户用汽量间平衡的重要参数，引入下游蒸汽联箱压力作为前馈量，可以超前判断供热用户的用汽量，从而提前控制供汽量，保证供热参数的稳定。引入高压缸排汽压力作为前馈量，提前预测背压机进汽压力，从而提前相应的改变调速执行器的开度，保证背压机排汽压力的稳定。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述调节进汽调节门的开度采用串级PID对背压机排汽压力进行控制，能够实现排汽压力的精准控制，增加外界抗干扰能力，保证排汽参数的问题。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过监测背压机的输入轴的轴位移或轴振动值，超限后报警且延时第一设定时长，通过偏差模块自动将设定排汽压力pt减0.2Mpa，通过降低排汽压力设定值，降低背压机转速，防止参数进一步恶化。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过监测背压机的输入轴的轴位移速率或轴振动值速率超限后报警且延时第二设定时长，通过切换开关输出当前调门开度指令，当前开度指令进入到低值选择器中，起到闭锁增加调门开度的作用，防止相关参数进一步恶化。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请实施例1的结构原理图；
图2为本申请实施例1中控制模块的控制原理图；
图3为本申请实施例2中各个传感器的分布位置图；
图4为本申请实施例2中控制模块的控制原理图；
图中标号：
1、高压缸；2、中压缸；3、再热器；4、高压缸排汽管道；5、背压机进汽管道；6、背压机进汽调节门；7、背压机；8、离合器；9、电动机；10、一次风机；11、背压机排汽管道；12、下游蒸汽联箱；13、油泵；14、排汽调节门。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1：
请参考图1，本实施例申请提供一种背压机电机同轴双驱动控制系统，所述背压机通过离合器8与电机9同轴连接，以给大型设备提供驱动力，在本实施例中，大型设备为一次风机10；所述背压机7的进汽端通过进汽调节门6连接有供汽的高压缸；如图1所示，汽轮机高压缸1通过高压缸排汽管道4排汽，一部分蒸汽进入再热器3进行加热后进入中压缸2继续做功发电，另一部分经过背压机进汽管道5、进汽调节门6进入到背压机7进行做功，通过离合器8带动一次风机10做功，背压机7排汽经过排汽管道11进入下游蒸汽联箱12。
背压机的排汽端通过排汽调节门13排汽至下游蒸汽联箱12；在本实施例中，本系统包括监测模块和控制模块；本申请中，控制模块为DCS控制模块；
所述监测模块包括用于监测所述下游蒸汽联箱内压力p1的第一压力传感器、用于监测所述高压缸排汽压力p2的第二压力传感器、设置在所述背压机排汽口的用于监测背压机排汽压力p0的第三压力传感器、设置在所述背压机的前箱内用于监测所述背压机输入轴转速WS1的第一转速传感器；
所述控制模块配置用于：根据所述下游蒸汽联箱内压力p1、高压缸排汽压力p2、背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1调节所述进汽调节门的开度。
根据本申请实施例提供的技术方案，如图2所示，所述控制模块具体用于：
接收所述监测模块监测的下游蒸汽联箱内压力p1、高压缸排汽压力p2、背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1；
根据所述背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1确定第一背压机进汽调节门开度p1调；
将下游蒸汽联箱内压力p1输入反向比例调节模块K3调节得到第二背压机进汽调节门开度p2调；p2调＝-k3*(p1(t1+Δt)-p1t1)；p1t1为时间t1所测得的下游蒸汽联箱内压力；p1(t1+Δt)为时间t1+Δt所测得的下游蒸汽联箱内压力；k3为大于零的设定常数；
K3比例模块起到反比例作用，即下游蒸汽压力变小时，其输出值会变大。因为下游蒸汽联箱压力变小时，说明用汽量比供汽量大，此时应该提高背压机的功率，开大进行调门，所以输出值会变大。反之，当蒸汽联箱压力大时，K3比例模块输出变小，降低背压机功率。
将高压缸排汽压力p2输入反向比例调节模块K4调节得到第三背压机进汽调节门开度p3调；p3调＝-k4*(p2(t1+Δt)-p2t1)；p2t1为时间t1所测得的高压缸排汽压力；p2(t1+Δt)为时间t1+Δt所测得的高压缸排汽压力；k4为大于零的设定常数；
反向比例调节模块K4起到反比例作用，即当高压缸排汽压力大时，其输出值成比例减小，因为高压缸排汽压力大代表背压机进汽压力提高了，在需要背压机输出同样功率的情况下，进汽参数调高了，就应该适当关小进汽调门。
将所述第一背压机进汽调节门开度p1调、第二背压机进汽调节门开度p2调、第三背压机进汽调节门开度p3调相加得到最终的背压机进汽调节门开度p终；上述三个参数通过图2底部的偏差模块相加。
用所述进汽调节门开度p终调节进汽调节门的开度。
在本实施例中，对背压机进汽大小和压力的调节充分考虑了背压机上游、下游及本身运行的参数影响，使得背压机排汽稳定，背压机下游蒸汽联箱压力是反应电厂供汽与用户用汽量间平衡的重要参数，引入下游蒸汽联箱压力作为前馈量，可以超前判断供热用户的用汽量，从而提前控制供汽量，保证供热参数的稳定。引入高压缸排汽压力作为前馈量，提前预测背压机进汽压力，从而提前相应的改变调速执行器的开度，保证背压机排汽压力的稳定。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制模块具体用于，通过以下步骤确定第一背压机进汽调节门开度p1调；如图2所示，
将所述背压机排汽压力p0与设定排汽压力pt做差值得到排汽压力差值Δp；Δp＝p0-pt；如图2所示，背压机排汽压力p0与设定排汽压力pt通过图2中顶端的偏差模块相减得到排汽压力差值Δp。
正常情况下，设定排汽压力Pt等于实际排汽压力设定值，背压机排汽压力p0(该数值为测量值)和设定排汽压力Pt的差值不是绝对值，可以有正、负，如果需要提高背压机排汽压力，可以提高排汽压力设定值Pt，这时设定排汽压力Pt是大于背压机排汽压力p0的；如果需要降低背压机排汽压力，运行人员会降低排汽压力设定值，这时Pt是小于背压机排汽压力p0的。本系统让P0跟踪好Pt，也就是实际测量的压力越接近我们设定的压力越好。
将所述排汽压力差值Δp经过比例模块K1放大得到放大排汽压力值Δp*k1，k1为设定值且大于1；
将所述放大排汽压力值Δp*k1输入主调节器MPID得到背压机转速设定值WSt；调节器为现有技术，其工作原理在此不赘述，主调节器MPID由三部分组成，比例环节(P)、积分环节(I)、微分环节(D)，也就是说Δp*k1分别经过比例运算、积分运算、微分运算后得到WSt。在本实施例中，所述主调节器MPID的比例系数K为1.5，积分时间Ti为50s微分时间Td为12s，微分系数Kd为0.7；
将所述背压机转速设定值WSt与背压机输入轴转速WS1做差值得到转速差值ΔWS；
将所述转速差值ΔWS输入死区函数得到纠正转速差值ΔWS’；
在本实施例中，死区函数的的死区为±2转/分钟内：也即如果所述转速差值ΔWS的绝对值小于等于2，则死区函数输出的纠正转速差值ΔWS’等于零，如果所述转速差值ΔWS的绝对值大于2，则死区函数输出的纠正转速差值ΔWS’等于所述转速差值ΔWS。
将纠正转速差值ΔWS’输入到比例模块K2放大得到放大纠正转速差值ΔWS’*k2，k2为设定值且大于1；
将放大纠正转速差值ΔWS’*k2输入辅助调节器FPID得到第一背压机进汽调节门开度p1调。和主调节器一样，辅助调节器FPID由三部分组成，比例环节(P)、积分环节(I)、微分环节(D)，也就是说ΔWS’分别经过比例运算、积分运算、微分运算后得到p1调。在本实施例中，所述辅助调节器的比例系数K为0.5，积分时间Ti为120s，微分时间Td为0s，微分系数Kd为0。
本实施例采用串级PID控制回路，主回路PID(MPID)控制目标值为背压机排汽压力，辅回路PID(FPID)目标为背压机转速，蒸汽联箱压力也即背压机排汽压力p0作为前馈量参与调节，使得本系统在调节控制的时候对背压机的转速和压力均做了精准的跟踪和控制，提高了本系统运行的稳定性及背压机排汽的稳定。
实施例2
本实施例提供一种采用上述控制系统的背压机电机同轴双驱动控制方法，包括以下步骤：
s10、接收所述监测模块监测的下游蒸汽联箱内压力p1、高压缸排汽压力p2、背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1；
s20、根据所述背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1确定第一背压机进汽调节门开度p1调；
s30、将下游蒸汽联箱内压力p1输入反向比例调节模块K3调节得到第二背压机进汽调节门开度p2调；p2调＝-k3*(p1(t1+Δt)-p1t1)；p1t1为时间t1所测得的下游蒸汽联箱内压力；p1(t1+Δt)为时间t1+Δt所测得的下游蒸汽联箱内压力；k3为大于零的设定常数；
s40、将高压缸排汽压力p2输入反向比例调节模块K4调节得到第三背压机进汽调节门开度p3调；p3调＝-k4*(p2(t1+Δt)-p2t1)；p2t1为时间t1所测得的高压缸排汽压力；p2(t1+Δt)为时间t1+Δt所测得的高压缸排汽压力；k4为大于零的设定常数；
s50、将所述第一背压机进汽调节门开度p1调、第二背压机进汽调节门开度p2调、第三背压机进汽调节门开度p3调相加得到最终的背压机进汽调节门开度p终；
s60、用所述进汽调节门开度p终调节进汽调节门的开度。
本实施例所述的上述方法和实施例1中所述一致，在此不赘述。
根据本申请实施例提供的技术方案，如图2所示，通过以下步骤确定第一背压机进汽调节门开度p1调；
S21、将所述背压机排汽压力p0与设定排汽压力pt做差值得到排汽压力差值Δp；Δp＝p0-pt；背压机排汽压力p0与设定排汽压力pt通过图2顶部的差值模块做差值得到。
S22、将所述排汽压力差值Δp经过比例模块K1放大得到放大排汽压力值Δp*k1，k1为设定值且大于1；
S23、将所述放大排汽压力值Δp*k1输入主调节器MPID得到背压机转速设定值WSt；
S24、将所述背压机转速设定值WSt与背压机输入轴转速WS1做差值得到转速差值ΔWS；背压机转速设定值WSt与背压机输入轴转速WS1通过图2中部的差值模块做差值得到。
S25、将所述转速差值ΔWS输入死区函数得到纠正转速差值ΔWS’；
S26、将所述纠正转速差值ΔWS’输入辅助调节器FPID得到第一背压机进汽调节门开度p1调。
本实施例所述的上述方法和实施例1中所述一致，在此不赘述。
实施例3
如图4所示，本实施中还在实施例1的系统上布置了振动监测点和轴位移监测点；图3中还设有给各个轴承供油的油泵13；相应地，如图3所示，本实施例提供的控制方法还包括以下步骤：
S71、接收第一振动传感器的第一振动信号z1,接收第二振动传感器的第二振动信号z2，所述第一振动传感器和第二振动传感器设置在所述离合器的输入轴上；第一振动传感器为图3中的VT1301；第二振动传感器为图3中的VT1302；输入轴上同时设置所述第一振动传感器和第二振动传感器，使得对于输入轴的轴振动测试有冗余设置，任意一个损坏的时候，不影响测试结果；
S72、接收第三振动传感器的第三振动信号z3,接收第四振动传感器的第四振动信号z4,所述第三振动传感器和第四振动传感器设置在所述离合器的输出轴上；第三振动传感器为图3中的VT1303；第四振动传感器为图3中的VT1304；输出轴上同时设置所述第一振动传感器和第二振动传感器，使得对于输出轴的轴振动测试有冗余设置，任意一个损坏的时候，不影响测试结果；
S73、接收第五振动传感器的第五振动信号z5,所述第五振动传感器设置在所述背压机的前轴承上；第五振动传感器为图3中的VT1201；
S74、接收第六振动传感器的第六振动信号z6,所述第六振动传感器设置在所述背压机的后轴承上；第六振动传感器为图3中的VT1202；
S75、本申请中，通过低值选择器来选定第一振动信号z1、第二振动信号z2、第三振动信号z3、第四振动信号z4、第五振动信号z5、第六振动信号z6中的最小值，继而通过振动高限报警模块判断该最小值大于设定的高限值时，振动高限报警模块报警，否则不进行下面的步骤；
S76、延长第一设定时长后将设定排汽压力Pt降低0.2Mpa。在本实施例中，第一设定时长为2s；通过降低排汽压力设定值，降低背压机转速，防止参数进一步恶化。如果所有振动信号中的最低值启动了振动高限报警模块，则图4中左上角的沿时模块启动，此时第一切换开关的输出为0.2，否则第一切换开关的输出为0。第一切换开关的输出将作为用于调整Pt数值的偏差模块的一个输入，也即当振动高限报警模块报警时，设定排汽压力Pt通过偏差模块降低0.2Mpa，否则设定排汽压力Pt不变。
在本实施例的优选实施方式中，如图4所示，还包括以下步骤：
S81、计算第一振动信号变化速率sz1＝(z1(t+Δt)-z1t)/Δt；z1(t+Δt)为时间t+Δt时的第一振动信号，z1t为时间t时的第一振动信号；
S82、计算第二振动信号变化速率sz2＝(z2(t+Δt)-z2t)/Δt；z2(t+Δt)为时间t+Δt时的第二振动信号，z2t为时间t时的第二振动信号；
S83、计算第三振动信号变化速率sz3＝(z3(t+Δt)-z3t)/Δt；z3(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z3t为时间t时的第三振动信号；
S83、计算第三振动信号变化速率sz3＝(z3(t+Δt)-z3t)/Δt；z3(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z3t为时间t时的第三振动信号；
S84、计算第四振动信号变化速率sz4＝(z4(t+Δt)-z4t)/Δt；z4(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z4t为时间t时的第四振动信号；
S85、计算第五振动信号变化速率sz5＝(z5(t+Δt)-z5t)/Δt；z5(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z5t为时间t时的第五振动信号；
S86、计算第六振动信号变化速率sz6＝(z6(t+Δt)-z6t)/Δt；z6(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z6t为时间t时的第六振动信号；
S87、判断所述第一振动信号变化速率sz1、第二振动信号变化速率sz2、第三振动信号变化速率sz3、第四振动信号变化速率sz4、第五振动信号变化速率sz5第六振动信号变化速率sz6中的任意一个大于设定振动信号变化速率时，控制对应的振动速率高限报警模块报警；也即本申请中设有6个振动速率高限报警模块，分别对应每个振动传感器设置，图4中的振动速率高限报警模块用于判断上述振动信号变化速率是否超出设定振动信号变化速率，若是则启动报警，6个振动速率高限报警模块的输出结果通过或模块进行计算，也即任意一个振动速率高限报警模块报警时继续执行以下步骤，否则，不执行下面步骤；振动速率高限报警模块报警时，延时第二设定时长通过切换开关输出第四背压机进汽调节门开度p4调；在本实施例中，第二设定时长为2s。切换开关的输入为速率高限报警模块的输出，当速率高限报警模块报警时，切换开关的输出p4调为当前进汽调节门开度，当速率高限报警模块没报警时，切换开关输出p4调为100。
S85、将第四背压机进汽调节门开度p4调和进汽调节门开度p终输入低值选择器中，用二者中的最低值调节背压机的进汽调节门的开度。
因此，当速率高限报警模块报警时，以当前的当前进汽调节门开度和调节后的进汽调节门开度p终的最低值调节背压机的进汽调节门的开度；
当速率高限报警模块不报警时以调节后的进汽调节门开度p终肯定小于100，此时就以调节后的进汽调节门开度p终调节背压机的进汽调节门的开度；
优选地，本实施例还包括以下步骤：
S91、接收轴位移传感器的轴位移信号y1,所述轴位移传感器设置在所述背压机的前箱中；轴位移传感器为安装在背压机前箱内的推力盘，专门用于测量背压机位移。
S92、判断所述轴位移信号y1大于设定轴位移时，控制轴位移高限报警模块报警；
S3、判断所述轴位移信号y1大于设定轴位移或，判断所述第一振动信号z1、第二振动信号z2、第三振动信号z3、第四振动信号z4、第五振动信号z5、第六振动信号z6中的最小值大于设定振动值时，延长第一设定时长后将设定排汽压力Pt降低0.2MPa。
根据本申请实施例提供的技术方案，还包括以下步骤：
计算轴位移变化速率sy1＝(y1(t+Δt)-y1t)/Δt；y1(t+Δt)为时间t+Δt时的轴位移信号，y1t为时间t时的轴位移信号；
判断轴位移变化速率sy1大于设定轴位移信号变化速率时，控制轴位移速率报警模块报警；图4中的轴位移速率高限报警模块用于判断轴位于信号变化速率是否大于设定轴位移信号变化速率，如超出则报警并执行以下步骤，否则不报警也不执行下面的步骤；
判断所述第一振动信号变化速率sz1、第二振动信号变化速率sz2、第三振动信号变化速率sz3、第四振动信号变化速率sz4、第五振动信号变化速率sz5第六振动信号变化速率sz6中的任意一个大于设定振动信号变化速率时，或判断轴位移变化速率sy1大于设定轴位移信号变化速率时，延时第二设定时长后，通过切换开关输出第四背压机进汽调节门开度p4调；在本实施例中，第二设定时长为2s；第四背压机进汽调节门开度p4调为当前进汽调节门开度。
也即轴位移信号的变化速率和轴振动信号的变化速率中任意一个超限的时候均可启动第四背压机进汽调节门开度p4调的输出，
将第四背压机进汽调节门开度p4调和进汽调节门开度p终输入低值选择器中，用二者中的最低值调节背压机的进汽调节门的开度。
本实施例中通过监测各个振动信号值的幅度作为Pt的前馈量调整因素，通过监测各个振动信号值的变化速率作为调节背压机的进汽调节门的开度的辅助调节因素，通过各个报警模块不仅监视了各个振动信号和轴位移信号的变化，还及时地反馈到系统中，可有效地防止参数进一步恶化，保护本系统中的各个结构，进一步提高系统运行的稳定性。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.背压机电机同轴双驱动控制系统，所述背压机通过离合器与电机同轴连接，以给大型设备提供驱动力；所述背压机的进汽端通过进汽调节门连接有供汽的高压缸，其排汽端通过排汽调节门排汽至下游蒸汽联箱；其特征在于，包括监测模块和控制模块；
所述监测模块包括用于监测所述下游蒸汽联箱内压力p1的第一压力传感器、用于监测所述高压缸排汽压力p2的第二压力传感器、设置在所述背压机排汽口的用于监测背压机排汽压力p0的第三压力传感器、设置在所述背压机的前箱内用于监测所述背压机输入轴转速WS1的第一转速传感器；
所述控制模块配置用于：根据所述下游蒸汽联箱内压力p1、高压缸排汽压力p2、背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1调节所述进汽调节门的开度。
2.根据权利要求1所述的背压机电机同轴双驱动控制系统，其特征在于：所述控制模块具体用于：
接收所述监测模块监测的下游蒸汽联箱内压力p1、高压缸排汽压力p2、背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1；
根据所述背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1确定第一背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000011
将下游蒸汽联箱内压力p1输入反向比例调节模块K3调节得到第二背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000012
Figure FDA0003048158430000013
p1t1为时间t1所测得的下游蒸汽联箱内压力；p1(t1+Δt)为时间t1+Δt所测得的下游蒸汽联箱内压力；k3为大于零的设定常数；
将高压缸排汽压力p2输入反向比例调节模块K4调节得到第三背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000014
Figure FDA0003048158430000015
p2t1为时间t1所测得的高压缸排汽压力；p2(t1+Δt)为时间t1+Δt所测得的高压缸排汽压力；k4为大于零的设定常数；
将所述第一背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000016
第二背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000017
第三背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000018
相加得到最终的背压机进汽调节门开度p终；
用所述进汽调节门开度p终调节进汽调节门的开度。
3.根据权利要求1所述的背压机电机同轴双驱动控制系统，其特征在于：所述控制模块具体用于，通过以下步骤确定第一背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000021
将所述背压机排汽压力p0与设定排汽压力pt做差值得到排汽压力差值Δp；Δp＝p0-pt；
将所述排汽压力差值Δp经过比例模块K1放大得到放大排汽压力值Δp*k1，k1为设定值且大于1；
将所述放大排汽压力值Δp*k1输入主调节器MPID得到背压机转速设定值WSt；
将所述背压机转速设定值WSt与背压机输入轴转速WS1做差值得到转速差值ΔWS；
将所述转速差值ΔWS输入死区函数得到纠正转速差值ΔWS’；
将所述纠正转速差值ΔWS’输入辅助调节器FPID得到第一背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000022
4.根据权利要求1所述的背压机电机同轴双驱动控制系统，其特征在于：
所述主调节器MPID的比例系数K为1.5，积分时间Ti为50s，微分时间Td为12s，微分系数Kd为0.7；
所述辅助调节器的比例系数K为0.5，积分时间Ti为120s，微分时间Td为0s，微分系数Kd为0。
5.根据权利要求1所述的背压机电机同轴双驱动控制方法，应用于权利要求1-4任意一项所述的控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
接收所述监测模块监测的下游蒸汽联箱内压力p1、高压缸排汽压力p2、背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1；
根据所述背压机排汽压力p0和背压机输入轴转速WS1确定第一背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000023
将下游蒸汽联箱内压力p1输入反向比例调节模块K3调节得到第二背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000024
Figure FDA0003048158430000025
p1t1为时间t1所测得的下游蒸汽联箱内压力；p1(t1+Δt)为时间t1+Δt所测得的下游蒸汽联箱内压力；k3为大于零的设定常数；
将高压缸排汽压力p2输入反向比例调节模块K4调节得到第三背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000031
Figure FDA0003048158430000032
p2t1为时间t1所测得的高压缸排汽压力；p2(t1+Δt)为时间t1+Δt所测得的高压缸排汽压力；k4为大于零的设定常数；
将所述第一背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000033
第二背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000034
第三背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000035
相加得到最终的背压机进汽调节门开度p终；
用所述进汽调节门开度p终调节进汽调节门的开度。
6.根据权利要求1所述的背压机电机同轴双驱动控制方法，其特征在于，通过以下步骤确定第一背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000036
将所述背压机排汽压力p0与设定排汽压力pt做差值得到排汽压力差值Δp；Δp＝p0-pt；
将所述排汽压力差值Δp经过比例模块K1放大得到放大排汽压力值Δp*k1，k1为设定值且大于1；
将所述放大排汽压力值Δp*k1输入主调节器MPID得到背压机转速设定值WSt；
将所述背压机转速设定值WSt与背压机输入轴转速WS1做差值得到转速差值ΔWS；
将所述转速差值ΔWS输入死区函数得到纠正转速差值ΔWS’；
将纠正转速差值ΔWS’输入到比例模块K2放大得到放大纠正转速差值ΔWS’*k2，k2为设定值且大于1；
将放大纠正转速差值ΔWS’*k2输入辅助调节器FPID得到第一背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000037
7.根据权利要求1所述的背压机电机同轴双驱动控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
接收第一振动传感器的第一振动信号z1,接收第二振动传感器的第二振动信号z2，所述第一振动传感器和第二振动传感器设置在所述离合器的输入轴上；
接收第三振动传感器的第三振动信号z3,接收第四振动传感器的第四振动信号z4,所述第三振动传感器和第四振动传感器设置在所述离合器的输出轴上；
接收第五振动传感器的第五振动信号z5,所述第五振动传感器设置在所述背压机的前轴承上；
接收第六振动传感器的第六振动信号z6,所述第六振动传感器设置在所述背压机的后轴承上；
判断所述第一振动信号z1、第二振动信号z2、第三振动信号z3、第四振动信号z4、第五振动信号z5、第六振动信号z6中的最小值大于设定振动值时，控制振动高限报警模块报警；
延长第一设定时长后将设定排汽压力Pt降低0.2Mpa。
8.根据权利要求7所述的背压机电机同轴双驱动控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
计算第一振动信号变化速率sz1＝(z1(t+Δt)-z1t)/Δt；z1(t+Δt)为时间t+Δt时的第一振动信号，z1t为时间t时的第一振动信号；
计算第二振动信号变化速率sz2＝(z2(t+Δt)-z2t)/Δt；z2(t+Δt)为时间t+Δt时的第二振动信号，z2t为时间t时的第二振动信号；
计算第三振动信号变化速率sz3＝(z3(t+Δt)-z3t)/Δt；z3(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z3t为时间t时的第三振动信号；
计算第四振动信号变化速率sz4＝(z4(t+Δt)-z4t)/Δt；z4(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z4t为时间t时的第四振动信号；
计算第五振动信号变化速率sz5＝(z5(t+Δt)-z5t)/Δt；z5(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z5t为时间t时的第五振动信号；
计算第六振动信号变化速率sz6＝(z6(t+Δt)-z6t)/Δt；z6(t+Δt)为时间t+Δt时的第三振动信号，z6t为时间t时的第六振动信号；
判断所述第一振动信号变化速率sz1、第二振动信号变化速率sz2、第三振动信号变化速率sz3、第四振动信号变化速率sz4、第五振动信号变化速率sz5第六振动信号变化速率sz6中的任意一个大于设定振动信号变化速率时，控制对应的振动速率高限报警模块报警；同时，延时第二设定时长通过切换开关输出第四背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000041
将第四背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000051
和进汽调节门开度p终输入低值选择器中，用二者中的最低值调节背压机的进汽调节门的开度。
9.根据权利要求7所述的背压机电机同轴双驱动控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
接收轴位移传感器的轴位移信号y1,所述轴位移传感器设置在所述背压机的前箱中；
判断所述轴位移信号y1大于设定轴位移时，控制轴位移高限报警模块报警；
判断所述轴位移信号y1大于设定轴位移或，判断所述第一振动信号z1、第二振动信号z2、第三振动信号z3、第四振动信号z4、第五振动信号z5、第六振动信号z6中的最小值大于设定振动值时，延长第一设定时长后将设定排汽压力Pt降低0.2MPa。
10.根据权利要求9所述的背压机电机同轴双驱动控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
计算轴位移变化速率sy1＝(y1(t+Δt)-y1t)/Δt；y1(t+Δt)为时间t+Δt时的轴位移信号，y1t为时间t时的轴位移信号；
判断轴位移变化速率sy1大于设定轴位移信号变化速率时，控制轴位移速率报警模块报警；
判断所述第一振动信号变化速率sz1、第二振动信号变化速率sz2、第三振动信号变化速率sz3、第四振动信号变化速率sz4、第五振动信号变化速率sz5第六振动信号变化速率sz6中的任意一个大于设定振动信号变化速率时，或判断轴位移变化速率sy1大于设定轴位移信号变化速率时，延时第二设定时长后，通过切换开关输出第四背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000052
将第四背压机进汽调节门开度
Figure FDA0003048158430000053
和进汽调节门开度p终输入低值选择器中，用二者中的最低值调节背压机的进汽调节门的开度。
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