CN114017764B - 一种汽动引风机导叶与转速控制自动切换系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种汽动引风机导叶与转速控制自动切换系统及方法，控制系统包括转速指令AI输入和导叶指令AI输入、以及与其连接的多个常数块及其他功能模块，当汽动引风机处于导叶自动控制时，能够自动根据导叶指令生成转速指令下限，保证转速处于切换至转速自动控制的允许范围内；当汽动引风机处于转速自动控制时，能够自动根据转速指令生成导叶指令上限，保证导叶指令处于切换至导叶自动控制的允许范围内；同时能够根据汽动引风机自动状态自动选择切换定值并根据转速指令与导叶指令所处范围，自动完成导叶自动控制与转速自动控制的自动选择；本发明能够始终连续投入并实现控制方式的自动选择，控制方式切换过程可靠、平稳。

Description

一种汽动引风机导叶与转速控制自动切换系统及方法

技术领域

本发明属于火力发电控制技术领域，特别涉及一种汽动引风机导叶与转速控制自动切换系统及方法。

背景技术

汽动引风机具有厂用电率低、启动过程对厂用电压影响小等优点，已在大型燃煤火力发电机组普遍使用。采用汽动引风机时，炉膛负压可由引风机导叶或转速进行控制，升负荷过程中首先采用导叶控制，随负荷升高，导叶开启至最大出力开度后转为转速控制，降负荷过程中首先采用转速控制，随负荷降低转速降至最小允许转速后转为导叶控制。机组正常运行过程中，炉膛负压应连续投入自动控制以保证机组安全运行，因此要求导叶自动及转速自动应连续投入并能够可靠、平稳的完成自动切换过程。

现有的导叶与转速控制自动切换方法为：导叶控制时转速保持不变，当导叶开度大于最大出力限制值且转速大于上切允许转速时切换为转速自动控制；转速控制时导叶开度保持不变，转速小于下切允许转速时切换为导叶自动控制。

采用以上切换方法时，如果设置的上切允许转速小于下切允许转速，当转速处于两者之间时，会导致向转速控制切换失败；如果设置上切允许转速大于下切允许转速，当转速处于下切转速以下时，也会导致向转速控制切换失败；如果设置上切允许转速与下切允许转速相等，由于由转速控制切换为导叶控制时转速必然小于下切允许转速，因此无法再次完成向转速控制切换。以上问题的存在导致现有的导叶与转速不能实现连续投入并完成可靠、平稳的自动切换。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种汽动引风机导叶与转速控制自动切换系统及方法，在导叶控制时通过导叶指令给定转速指令下限值，在转速控制时通过转速指令给定导叶指令上限值，从而保证转速及导叶开度在不同的控制方式下均能满足向另外一种控制方式切换的条件，从而达到导叶控制与转速控制自动切换并连续投入的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽动引风机导叶控制与转速控制自动切换系统，包括导叶指令AI输入8，所述导叶指令AI输入8连接B折线函数25输入，B折线函数25输出连接D模拟量选择器22输入N，D模拟量选择器22输出连接转速指令下限AO输出27；所述导叶指令AI输入8还连接B高限判断器13输入，B高限判断器13输出连接A逻辑与14输入，A逻辑与14输出连接SR触发器20置位端S，SR触发器20输出连接转速自动控制DO输出28；所述导叶指令AI输入8还连接A低限判断器17输入，A低限判断器17输出连接B逻辑与19输入，B逻辑与19输出连接SR触发器20复位端R；

还包括转速指令AI输入9，所述转速指令AI输入9连接A折线函数24输入，A折线函数24输出连接C模拟量选择器21输入Y，C模拟量选择器21输出连接导叶指令上限AO输出26；所述转速指令AI输入9还连接A高限判断器12输入，A高限判断器12输出连接A逻辑与14输入；所述转速指令AI输入9还连接加法器10输入，加法器10输出连接A模拟量选择器11输入Y，A模拟量选择器11输出连接A高限判断器12高限限制值A；所述转速指令AI输入9还连接B低限判断器18输入，B低限判断器18输出连接B逻辑与19输入；所述转速指令AI输入9还连接减法器15被减数端，减法器15输出连接B模拟量选择器16输入N，B模拟量选择器16输出连接B低限判断器18低限限制值A；

所述SR触发器20输出还连接C模拟量选择器21、D模拟量选择器22、A模拟量选择器11、B模拟量选择器16的选择端；所述SR触发器20输出端还连接逻辑非23输入，逻辑非23输出连接导叶自动控制DO输出29；

还包括A常数块1，A常数块1输出连接C模拟量选择器21输入N；

还包括B常数块2，B常数块2输出连接D模拟量选择器22输入Y；

还包括C常数块3，C常数块3输出连接B高限判断器13高限限制值A；

还包括D常数块4，D常数块4输出连接A模拟量选择器11输入N；

还包括E常数块5，E常数块5输出连接B模拟量选择器16输入Y；

还包括F常数块6，F常数块6输出连接A低限判断器17低限限制值A；

还包括G常数块7，G常数块7输出连接加法器10输入，G常数块7输出还连接减法器15减数端。

一种汽动引风机导叶控制与转速控制自动切换方法，具体控制方法如下：

(1)、分别设定导叶开度限制值F常数块6＝j2、C常数块3＝j3、A常数块1＝j4，分别设定转速限制值B常数块2＝r1、E常数块5＝r2、D常数块4＝r3,设定B折线函数25的导叶指令对应转速下限(b)线性函数关系为：j1～r1、j4～r4,设A折线函数24的转速指令对应导叶上限(a)线性函数关系为：r1～j1、r4～j4,其中j1为导叶开度的限制值，r4为转速限制值，j1及r4均为常数，设定原则为：j1＜j2＜j3＜j4、r1＜r2＜r3＜r4；

(2)、获取导叶指令AI输入8及转速指令AI输入9信号；

(3)、根据转速指令AI输入9，按照A折线函数24求取导叶上限(a)，根据导叶指令AI输入8，按照B折线函数25求取转速下限(b)，转速指令AI输入9叠加50作为允许转速1(c)，转速指令AI输入9减去50作为允许转速2(d)；

(4)、转速自动控制信号i为真时转速控制允许转速(e)等于允许转速1(c)，导叶控制允许转速(f)等于转速限制值r2；转速自动控制信号i为假时转速控制允许转速(e)等于转速限制值r3，导叶控制允许转速(f)等于允许转速2(d)；

(5)、导叶指令AI输入8大于开度限制值j3且转速指令AI输入9大于转速控制允许转速(e)时，触发转速自动控制信号i并保持；导叶指令AI输入8小于开度限制值j2且转速指令AI输入9小于导叶控制允许转速(f)时，复位转速自动控制信号i；转速自动控制信号(i)取非作为导叶自动控制信号(j)；

(6)、转速自动控制信号i为真时，最终导叶指令上限(g)等于导叶上限(a)，最终转速指令下限(h)等于转速限制值r1；转速自动控制信号i为假时，最终导叶指令上限(g)等于开度限制值j4，最终转速指令下限(h)等于转速下限(b)；

(7)、输出最终导叶指令上限(g)至导叶自动调节回路用于限制导叶开度指令上限，输出最终转速指令下限(h)至转速自动调节回路用于限制转速指令下限，输出转速自动控制(i)及导叶自动控制(j)至导叶及转速自动调节用于控制回路切换。

本发明的有益效果：

本发明所述的一种汽动引风机导叶控制与转速控制自动切换系统及方法在具体工作时，当系统处于导叶自动控制时，自动根据导叶指令生成转速指令下限，以保证转速始终处于切换至转速自动控制的允许范围内；当系统处于转速自动控制时，自动根据转速指令生成导叶指令上限，保证导叶指令始终处于切换至导叶自动控制的允许范围内；同时根据所处的自动状态自动选择切换定值并根据转速指令与导叶指令所处范围，自动完成导叶自动控制与转速自动控制的自动选择。

采用以上控制方法后，导叶自动控制及转速自动控制能够始终连续投入并实现控制方式的自动选择，控制方式切换过程可靠、平稳。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，A常数块1、B常数块2、C常数块3、D常数块4、EE常数块5、F常数块6、G常数块7、导叶指令AI输入8、转速指令AI输入9、加法器10、A模拟量选择器11、A高限判断器12、B高限判断器13、A逻辑与14、减法器15、B模拟量选择器16、A低限判断器17、B低限判断器18、B逻辑与19、SR触发器20、C模拟量选择器21、D模拟量选择器22、逻辑非23、A折线函数24、B折线函数25、导叶指令上限AO输出26、转速指令下限AO输出27、转速自动控制DO输出28、导叶自动控制DO输出29；

a-导叶上限、b-转速下限、c-允许转速1，d-允许转速2、e-切转速控制允许转速、f-切导叶控制允许转速、g-最终导叶指令上限、h-最终转速指令下限、i-转速自动控制、j-导叶自动控制。

具体实施方式

一种汽动引风机导叶与转速控制自动切换系统在分散控制系统(DCS)中组态实施，下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，一种汽动引风机导叶与转速控制自动切换系统，包括A常数块1、B常数块2、C常数块3、D常数块4、EE常数块5、F常数块6、G常数块7、导叶指令AI输入8、转速指令AI输入9、加法器10、A模拟量选择器11、A高限判断器12、B高限判断器13、A逻辑与14、减法器15、B模拟量选择器16、A低限判断器17、B低限判断器18、B逻辑与19、SR触发器20、C模拟量选择器21、D模拟量选择器22、逻辑非23、A折线函数24、B折线函数25、导叶指令上限AO输出26、转速指令下限AO输出27、转速自动控制DO输出28、导叶自动控制DO输出29。

包括导叶指令AI输入8，所述导叶指令AI输入8连接B折线函数25输入，B折线函数25输出连接D模拟量选择器22输入N，D模拟量选择器22输出连接转速指令下限AO输出27；所述导叶指令AI输入8还连接B高限判断器13输入，B高限判断器13输出连接A逻辑与14输入，A逻辑与14输出连接SR触发器20置位端S，SR触发器20输出连接转速自动控制DO输出28；所述导叶指令AI输入8还连接A低限判断器17输入，A低限判断器17输出连接B逻辑与19输入，B逻辑与19输出连接SR触发器20复位端R；

还包括转速指令AI输入9，所述转速指令AI输入9连接A折线函数24输入，A折线函数24输出连接C模拟量选择器21输入Y，C模拟量选择器21输出连接导叶指令上限AO输出26；所述转速指令AI输入9还连接A高限判断器12输入，A高限判断器12输出连接A逻辑与14输入；所述转速指令AI输入9还连接加法器10输入，加法器10输出连接A模拟量选择器11输入Y，A模拟量选择器11输出连接A高限判断器12高限限制值A；所述转速指令AI输入9还连接B低限判断器18输入，B低限判断器18输出连接B逻辑与19输入；所述转速指令AI输入9还连接减法器15被减数端，减法器15输出连接B模拟量选择器16输入N，B模拟量选择器16输出连接B低限判断器18低限限制值A；

所述SR触发器20输出还连接C模拟量选择器21、D模拟量选择器22、A模拟量选择器11、B模拟量选择器16的选择端；所述SR触发器20输出端还连接逻辑非23输入，逻辑非23输出连接导叶自动控制DO输出29；

还包括A常数块1，设定常数为j4，A常数块1输出连接C模拟量选择器21输入N；

还包括B常数块2，设定常数为r1，B常数块2输出连接D模拟量选择器22输入Y；

还包括C常数块3，设定常数为j3，C常数块3输出连接B高限判断器13高限限制值A；

还包括D常数块4，设定常数为r3，D常数块4输出连接A模拟量选择器11输入N；

还包括E常数块5，设定常数为r2，E常数块5输出连接B模拟量选择器16输入Y；

还包括F常数块6，设定常数为j2，F常数块6输出连接A低限判断器17低限限制值A；

还包括G常数块7，设定常数为50，G常数块7输出连接加法器10输入，G常数块7输出还连接减法器15减数端。

一种汽动引风机导叶控制与转速控制自动切换方法，具体控制方法如下：

(1)、分别设定导叶开度限制值F常数块6＝j2、C常数块3＝j3、A常数块1＝j4，分别设定转速限制值B常数块2＝r1、E常数块5＝r2、D常数块4＝r3,设定B折线函数25的导叶指令对应转速下限(b)线性函数关系为：j1～r1、j4～r4,设A折线函数24的转速指令对应导叶上限(a)线性函数关系为：r1～j1、r4～j4,其中j1为导叶开度的限制值，r4为转速限制值，j1及r4均为常数，设定原则为：j1＜j2＜j3＜j4、r1＜r2＜r3＜r4；

以某电厂汽动引风机为例，控制系统设置参数如下：

开度限制值j1、j2、j3、j4设置为：j1＝80％、j2＝82％、j3＝88％、j4＝90％；

转速限制值r1、r2、r3、r4设置为：r1＝3000r/min、r2＝3010r/min、r3＝3040r/min、r4＝3050r/min。

A折线函数24设置如下：3000r/min～80％、3050r/min～90％。

B折线函数25设置如下：80％～3000r/min、90％～3050r/min。

(2)、获取导叶指令及转速指令信号；

(3)、根据转速指令信号求取导叶上限a，根据导叶指令信号求取转速下限b，转速指令叠加50作为允许转速1c，转速指令减去50作为允许转速2d；

(4)、处于转速自动控制时切转速控制允许转速e等于允许转速1c，切导叶控制允许转速f等于转速限制值r2；不处于转速自动控制时切转速控制允许转速e等于转速限制值r3，切导叶控制允许转速f等于允许转速2d；

(5)、导叶指令大于开度限制值j3且转速指令大于切转速控制允许转速e时，触发转速自动控制并保持；导叶指令小于开度限制值j2且转速指令小于切导叶控制允许转速f时，复位转速自动控制；转速自动控制信号h取非作为导叶自动控制信号j；

(6)、处于转速自动控制时，最终导叶指令上限g等于导叶上限a，最终转速指令下限h等于转速限制值r1；不处于转速自动控制时，最终导叶指令上限g等于开度限制值j4，最终转速指令下限h等于转速下限b；

(7)、输出最终导叶指令上限g至导叶自动调节回路用于限制导叶开度指令上限，输出最终转速指令下限h至转速自动调节回路用于限制转速指令下限，输出转速自动控制i及导叶自动控制j至导叶及转速自动调节用于控制回路切换。

Claims (2)

1.一种汽动引风机导叶与转速控制自动切换系统，其特征在于，包括：

包括导叶指令AI输入(8)，所述导叶指令AI输入(8)连接B折线函数(25)输入，B折线函数(25)输出连接D模拟量选择器(22)输入N，D模拟量选择器(22)输出连接转速指令下限AO输出(27)；所述导叶指令AI输入(8)还连接B高限判断器(13)输入，B高限判断器(13)输出连接A逻辑与(14)输入，A逻辑与(14)输出连接SR触发器(20)置位端S，SR触发器(20)输出连接转速自动控制DO输出(28)；所述导叶指令AI输入(8)还连接A低限判断器(17)输入，A低限判断器(17)输出连接B逻辑与(19)输入，B逻辑与(19)输出连接SR触发器(20)复位端R；

还包括转速指令AI输入(9)，所述转速指令AI输入(9)连接A折线函数(24)输入，A折线函数(24)输出连接C模拟量选择器(21)输入Y，C模拟量选择器(21)输出连接导叶指令上限AO输出(26)；所述转速指令AI输入(9)还连接A高限判断器(12)输入，A高限判断器(12)输出连接A逻辑与(14)输入；所述转速指令AI输入(9)还连接加法器(10)输入，加法器(10)输出连接A模拟量选择器(11)输入Y，A模拟量选择器(11)输出连接A高限判断器(12)高限限制值A；所述转速指令AI输入(9)还连接B低限判断器(18)输入，B低限判断器(18)输出连接B逻辑与(19)输入；所述转速指令AI输入(9)还连接减法器(15)被减数端，减法器(15)输出连接B模拟量选择器(16)输入N，B模拟量选择器(16)输出连接B低限判断器(18)低限限制值A；

所述SR触发器(20)输出还连接C模拟量选择器(21)、D模拟量选择器(22)、A模拟量选择器(11)、B模拟量选择器(16)的选择端；所述SR触发器(20)输出端还连接逻辑非(23)输入，逻辑非(23)输出连接导叶自动控制DO输出(29)；

还包括A常数块(1)，A常数块(1)输出连接C模拟量选择器(21)输入N；

还包括B常数块(2)，B常数块(2)输出连接D模拟量选择器(22)输入Y；

还包括C常数块(3)，C常数块(3)输出连接B高限判断器(13)高限限制值A；

还包括D常数块(4)，D常数块(4)输出连接A模拟量选择器(11)输入N；

还包括E常数块(5)，E常数块(5)输出连接B模拟量选择器(16)输入Y；

还包括F常数块(6)，F常数块(6)输出连接A低限判断器(17)低限限制值A；

还包括G常数块(7)，G常数块(7)输出连接加法器(10)输入，G常数块(7)输出还连接减法器(15)减数端。

2.根据权利要求1所述的一种汽动引风机导叶与转速控制自动切换系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、分别设定导叶开度限制值F常数块(6)＝j2、C常数块(3)＝j3、A常数块(1)＝j4，分别设定转速限制值B常数块(2)＝r1、E常数块(5)＝r2、D常数块(4)＝r3,设定B折线函数(25)的导叶指令对应转速下限(b)线性函数关系为：j1～r1、j4～r4,设A折线函数(24)的转速指令对应导叶上限(a)线性函数关系为：r1～j1、r4～j4,其中j1为导叶开度的限制值，r4为转速限制值，j1及r4均为常数，设定原则为：j1＜j2＜j3＜j4、r1＜r2＜r3＜r4；

(2)、获取导叶指令AI输入(8)及转速指令AI输入(9)信号；

(3)、根据转速指令AI输入(9)按照A折线函数24()求取导叶上限(a)，根据导叶指令AI输入(8)按照B折线函数(25)求取转速下限(b)，转速指令AI输入(9)叠加50作为允许转速1(c)，转速指令AI输入(9)减去(50)作为允许转速2(d)；

(4)、转速自动控制信号i为真时转速控制允许转速(e)等于允许转速1(c)，导叶控制允许转速(f)等于转速限制值r2；转速自动控制信号i为假时转速控制允许转速(e)等于转速限制值r3，导叶控制允许转速(f)等于允许转速2(d)；

(5)、导叶指令AI输入(8)大于开度限制值j3且转速指令AI输入(9)大于转速控制允许转速(e)时，触发转速自动控制信号i并保持；导叶指令AI输入(8)小于开度限制值j2且转速指令AI输入(9)小于导叶控制允许转速(f)时，复位转速自动控制信号i；转速自动控制信号(i)取非作为导叶自动控制信号(j)；

(6)、转速自动控制信号i为真时，最终导叶指令上限(g)等于导叶上限(a)，最终转速指令下限(h)等于转速限制值r1；转速自动控制信号i为假时，最终导叶指令上限(g)等于开度限制值j4，最终转速指令下限(h)等于转速下限(b)；

(7)、输出最终导叶指令上限(g)至导叶自动调节回路用于限制导叶开度指令上限，输出最终转速指令下限(h)至转速自动调节回路用于限制转速指令下限，输出转速自动控制(i)及导叶自动控制(j)至导叶及转速自动调节用于控制回路切换。

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