CN114135927A - 一种热压机抽汽供热控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热压机抽汽供热控制方法及系统，包括根据两台热压机手自动状态及供热流量设定操作器手自动状态自动选择供热总流量设定值；根据两台热压机手自动状态计算并选择两台热压机的流量系数；根据两台热压机的流量系数与供热总流量设定值计算得到两台热压机各自的流量设定值；根据热压机各自的流量设定值以及各自出口流量分别计算得到热压机调阀指令。本发明通过供热压力调节回路与供热蒸汽流量调节回路形成两级控制，自动调整供热压力稳定在设定值，同时根据热压机手自动状态、实时蒸汽流量及总体流量需求值，完成两台并列运行热压机蒸汽流量的自动分配，达到在多种工况下自动维持供热蒸汽流量稳定的目的。

Description

一种热压机抽汽供热控制方法及系统

技术领域

本发明涉及工业蒸汽供热控制技术领域，特别是一种热压机抽汽供热控制方法及系统。

背景技术

随着我国能源结构改革，新能源发电所占比重不断增加，火电机组出力则大幅下降，长期低负荷运行增加了煤耗、电耗等成本，在此情况下，诸多电厂通过电热耦合改造实现热电联产，来提高机组运行效率及经济性。采用热压机从火电机组抽汽系统或主、再热蒸汽系统抽汽供热是热电耦合的一种改造方式。

热电耦合改造后供热蒸汽压力、流量等参数的稳定性不但对热用户的正常生产产生影响，也极大影响供热机组本身的安全性及稳定性，对于配置单台热压机的抽汽供热系统，其运行方式较为简单，采用单一的供热蒸汽压力控制或供热蒸汽流量控制基本能够满足系统稳定运行的需求，但对于配置两台并列运行热压机的抽汽供热系统，由于存在两台热压机额定容量不同、流量分配不同、互为备用使用等多种运行方式，因此仅采用单一的压力控制或流量控制已无法满足系统多种运行方式的需求，控制功能的缺陷容易引起供热蒸汽品质的下降，并对供热机组的安全、稳定运行带来巨大的隐患。

基于此，提出一种热压机抽汽供热控制方法及系统来解决上述问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的热压机抽汽供热系统设计中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明其中的一个目的是提供一种热压机抽汽供热控制方法及系统，其采用

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种热压机抽汽供热控制方法，根据两台热压机手自动状态及供热流量设定操作器手自动状态自动选择供热总流量设定值；根据两台热压机手自动状态计算并选择两台热压机的流量系数；根据两台热压机的流量系数与供热总流量设定值计算得到两台热压机各自的流量设定值；根据热压机各自的流量设定值以及各自出口流量分别计算得到热压机调阀指令。

为本发明所述的一种优选方案，其中：所述根据两台热压机手自动状态及供热流量设定操作器手自动状态自动选择供热总流量设定值包括：两台热压机均在手动时，供热总流量设定值等于供热总流量反馈值；两台热压机均在自动时，供热流量设定操作器切为手动；任意一台热压机自动且供热流量设定操作器手动时，通过供热流量设定操作器手动给定供热流量设定操作器输出，供热总流量设定值等于供热流量设定操作器输出；供热流量设定操作器自动时，供热流量设定操作器输出等于供热总流量自动设定值，供热总流量设定值等于供热流量设定操作器输出。

作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述根据两台热压机手自动状态计算并选择两台热压机的流量系数包括：

热压机A及热压机B均手动时，热压机A流量系数计算公式为：

其中K_a为热压机A流量系数，Q_a为热压机A出口流量，Q_s3为供热总流量设定值，Q_a+Q_b为供热总流量反馈值；

热压机A手动且热压机B自动时，热压机A流量系数计算公式为：

热压机A自动且热压机B手动时，热压机A流量系数计算公式为：

其中Q_b为热压机B出口流量；

热压机A及热压机B均自动时，热压机A流量系数计算公式为：

K_a＝K_a1

其中K_a1为热压机A流量系数操作器输出。

作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述热压机B流量系数计算公式为：

K_b＝1-K_a

其中K_b热压机B流量系数，K_a为热压机A流量系数。

作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述根据两台热压机的流量系数与供热总流量设定值计算得到两台热压机各自的流量设定值包括：

热压机A的流量设定值计算公式为：

Q_sa＝Q_s3*K_a

其中Q_s3为供热总流量设定值，K_a为热压机A流量系数；

热压机B的流量设定值计算公式为：

Q_sb＝Q_s3*K_b

其中Q_s3为供热总流量设定值，K_b为热压机B流量系数。

作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述根据热压机各自的流量设定值以及各自出口流量分别计算得到热压机调阀指令包括：

热压机A流量设定值Q_sa与热压机A出口流量Q_a计算得到热压机A调阀自动开度指令D_a1；

热压机B流量设定值Q_sb与热压机B出口流量Q_b计算得到热压机B调阀自动开度指令D_b1。

作为本发明所述的一种优选方案，其中：热压机A操作器手动时，通过热压机A操作器给定热压机A调阀开度D_a，热压机A操作器自动时，热压机A调阀开度D_a等于热压机A调阀自动开度指令D_a1。

作为本发明所述的一种优选方案，其中：热压机B操作器手动时，通过热压机B操作器给定热压机B调阀开度D_b，热压机B操作器自动时，热压机B调阀开度D_b等于热压机B调阀自动开度指令D_b1。

一种热压机抽汽供热控制系统，包括第一调节单元，所述第一调节单元用于根据两台热压机手自动状态及供热流量设定操作器手自动状态自动选择供热总流量设定值；第二调节单元，所述第二调节单元用于根据两台热压机手自动状态计算并选择两台热压机的流量系数；第三调节单元，所述第三调节单元连接第一调节单元、第二调节单元，所述第三调节单元用于根据两台热压机的流量系数与供热总流量设定值计算得到两台热压机各自的流量设定值；控制单元，所述控制单元连接第三调节单元，所述控制单元用于根据热压机各自的流量设定值以及各自出口流量分别计算得到并发出热压机调阀指令。

本发明的有益效果：本发明通过供热压力调节回路与供热蒸汽流量调节回路形成两级控制，自动调整供热压力稳定在设定值，同时根据热压机手自动状态、实时蒸汽流量及总体流量需求值，完成两台并列运行热压机蒸汽流量的自动分配，达到在多种工况下自动维持供热蒸汽流量稳定的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一种热压机抽汽供热控制方法的流程示意图。

图2为本发明一种热压机抽汽供热控制系统的单元结构图。

图3为本发明一种热压机抽汽供热控制系统的单元结构分布示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种热压机抽汽供热控制方法，包括以下步骤：

S1、根据两台热压机手自动状态及供热流量设定操作器手自动状态自动选择供热总流量设定值；

两台热压机均在手动时，供热总流量设定值等于供热总流量反馈值；

两台热压机均在自动时，供热流量设定操作器切为手动；

任意一台热压机自动且供热流量设定操作器手动时，通过供热流量设定操作器手动给定供热流量设定操作器输出，供热总流量设定值等于供热流量设定操作器输出；

供热流量设定操作器自动时，供热流量设定操作器输出等于供热总流量自动设定值，供热总流量设定值等于供热流量设定操作器输出。

供热流量设定操作器分为手自动状态，手动状态时通过人工给供热流量设定操作器手动输入供热总流量设定值，自动状态时通过供热压力设定值Ps与供热母管压力p经过PID控制算法计算产生供热总流量自动设定值，即本发明分为二级控制回路，第一路为手动流量控制，第二路为自动压力控制。

根据上述方法，整个控制系统能够满足两台并列热压机抽油供热系统在单机运行、并列运行、单机自动、双机自动、异常跳闸等多种工况下对供热压力以及供热压力进行自动控制需求，同时最大程度地保证了供热蒸汽压力以及总体供热流量的稳定，运行方式灵活，有效地确保了供热蒸汽的品质以及供热机组运行的安全性、稳定性。

S2、根据两台热压机手自动状态计算并选择两台热压机的流量系数；

热压机A及热压机B均手动时，热压机A、B流量系数计算公式为：

其中K_a为热压机A流量系数，Q_a为热压机A出口流量，Q_s3为供热总流量设定值，Q_a+Q_b为供热总流量反馈值；

其中热压机B流量系数计算公式为：

K_b＝1-K_a

热压机A手动且热压机B自动时，热压机A流量系数计算公式为：

热压机A自动且热压机B手动时，热压机A流量系数计算公式为：

其中Q_b为热压机B出口流量；

热压机A及热压机B均自动时，热压机A流量系数计算公式为：

K_a＝K_a1

K_b＝1-K_a＝1-K_a1

其中K_a1为热压机A流量系数操作器输出，通过热压机A流量系数操作器手动给定。

S3、根据两台热压机的流量系数与供热总流量设定值计算得到两台热压机各自的流量设定值；

热压机A的流量设定值计算公式为：

Q_sa＝Q_s3*K_a

其中Q_s3为供热总流量设定值，K_a为热压机A流量系数；

热压机B的流量设定值计算公式为：

Q_sb＝Q_s3*K_b

其中Q_s3为供热总流量设定值，K_b为热压机B流量系数。

S4、根据热压机各自的流量设定值以及各自出口流量分别计算得到热压机调阀指令

热压机A流量设定值Q_sa与热压机A出口流量Q_a经过PID计算得到热压机A调阀自动开度指令D_a1；

热压机B流量设定值Q_sb与热压机B出口流量Q_b经过PID计算得到热压机B调阀自动开度指令D_b1。

热压机A操作器手动时，通过热压机A操作器给定热压机A调阀开度D_a，热压机A操作器自动时，热压机A调阀开度D_a等于热压机A调阀自动开度指令D_a1。

热压机B操作器手动时，通过热压机B操作器给定热压机B调阀开度D_b，热压机B操作器自动时，热压机B调阀开度D_b等于热压机B调阀自动开度指令D_b1。

实施例2

参照图1～3，为本发明第二个实施例，该实施例提供了一种热压机抽汽供热控制系统。

一种热压机抽汽供热控制系统，包括第一调节单元100、第二调节单元200、第三调节单元300以及控制单元400。

第一调节单元100包括：供热压力设定操作器101、供热母管压力信号端102、供热压力调节器103、供热流量设定操作器104。

第二调节单元200包括：热压机A流量系数操作器201、模拟量选择器202、模拟量选择器203、热压机A出口流量Qa信号端204、热压机B出口流量信号205、加法器206、除法器207、除法器208、常数块209、减法器210、模拟量选择器211、减法器212、热压机A手动Am信号端213、热压机B手动Bm信号端214、逻辑与215、热压机A自动Aa信号端216、热压机B自动Ba信号217、逻辑与218。

第三调节单元300包括乘法器301、乘法器502、流量调节器303、流量调节器304。

控制单元400包括热压机A操作器401、热压机B操作器402、热压机A调节开度指令Aa信号端403、热压机B调节开度指令Db信号端404。

供热压力设定操作器101的输出端连接供热压力调节器103的输入端，其输入端为设定值SP，供热母管压力信号端P 2连接供热压力调节器103的另一输入端，其输入端为反馈值PV，供热压力调节器103的输出端连接供热流量设定操作器104的输入端，其为自动输入，供热流量设定操作器104的输出端连接模拟量选择器211的输入端N，模拟量选择器211的输出端连接乘法器301的输入端IN1，乘法器301的输出端连接流量调节器303的输入端，该输入端为设定值SP，流量调节器303的输出端连接热压机A操作器401的输入端，该输入端为自动输入，热压机A操作器401的输出端连接热压机A调节开度指令Aa信号端403。

模拟量选择器211的输出端同时连接乘法器302的输入端IN1，乘法器302的输出端连接流量调节器304的输入端，该输入端为设定值SP，流量调节器304的输出端连接热压机B操作器402的输入端，该输入端为自动输入，热压机B操作器402的输出端连接热压机B调节开度指令Db信号端404。

模拟量选择器211的输出端同时连接除法器207的输入端，该输入端为除数输入D，除法器207的输出端连接模拟量选择器203的输入端Y。

模拟量选择器211的输出端同时连接除法器208的输入端D，除法器208的输出端连接减法器210的减少输入端，减法器210的输出端连接模拟量选择器202的输入端N。

热压机A出口流量Qa信号端204连接加法器206的输入端IN1，热压机B出口流量信号205连接加法器206的输入端IN2，加法器206的输出端连接模拟量选择器211的输入端Y；热压机A出口流量Qa信号端204同时连接流量调节器303的输入端，该输入端为反馈值PV输入，热压机A出口流量Qa信号端204同时连接除法器207的被除数输入端N；热压机B出口流量信号205同时连接流量调节器304的反馈值PV输入端，热压机B出口流量信号205同时连接除法器208的被除数输入端N。

热压机A流量系数操作器201的输出端连接模拟量选择器202的输入端Y，模拟量选择器202的输出端连接模拟量选择器203的输入端N，模拟量选择器203的输出端连接减法器212的减数输入端，减法器212的输出端连接乘法器302的输入端IN2。

常数块209的输出端连接减法器210的被减数输入端，常数块209的输出端同时连接减法器212的被减数输入端，常数块209设置为常数1。

热压机A手动Am信号端213以及热压机B手动Bm信号端214连接逻辑与215的输入端，逻辑与215的输出端连接模拟量选择器211的输入端，进行选择输入，逻辑与215的输出端同时连接供热流量设定操作器104的输入端，热压机A手动Am信号端213同时连接模拟量选择器203的输入端。

热压机A自动Aa信号端216以及热压机B自动Ba信号217连接逻辑与218的输入端，逻辑与218的输出端连接模拟量选择器202的输入端。

本发明通过供热压力调节回路与供热蒸汽流量调节回路形成两级调节回路，自动调整供热压力稳定在设定值，同时根据热压机手自动状态，实时蒸汽流量以及总体的流量需求值，完成两台并列运行热压机蒸汽流量的自动分配，从而达到多种工况下自动维持供热蒸汽流量稳定的目的。

工作原理：采用两级调节回路，当热压机投入自动时，通过两台热压机流量调节回路分别对各自的供热流量进行自动调整，供热流量设定值投入自动时，通过压力调节回路自动产生总体的供热流量设定值，同时根据两台热压机手自动状态对两台热压机流量设定值自动进行分配，然后通过流量调节回路分别调整两台热压机流量，保证总体供热流量与总的供热流量设定值相等，从而完成对供热压力的调整。

供热压力调节回路如果没有投入，此时供热压力设定操作器101、供热母管压力P输入信号102、供热压力调节器103不作用，手动给供热流量设定操作器104输入供热总流量设定值，此时是热压机各自控制各自出口的流量，热压机A出口流量信号204、热压机B出口流量信号205分别通过流量调节器303、流量调节器304来调节。

当热压机A、B都在自动时，比如热压机A流量系数操作器201手动给定系数为0.6，那么此时乘法器301等于供热流量设定操作器104的设定值*0.5，乘法器302等于供热流量设定操作器104的设定值*0.4，乘法器301、乘法器302用于通过设定总流量以及系数调节来分配流量，如果热压机A流量系数操作器201的系数为1，那此时只有热压机A进入处理，热压机B不处理；

流量调节器303、流量调节器304用于接收根据乘法器301、乘法器302计算出来的两个热压机的流量设定值(SP)以及两个热压机流量的实际值(PV)，设定值以及实际值之间的偏差通过PID调节，给阀门开度指令实现阀门的开度大小，比如流量调节器303的SP端值为5，PV端值为6，实际值大于设定值，此时给阀门的开度指令为减少开度，满足实际出口流量与我们输入的设定值保持一致。

当热压机A、B都在手动状态，即热压机A手动Am信号端213、热压机B手动Bm信号端214连通逻辑与215，设置热压机A手动Am信号213、热压机B手动Bm信号214用于跟踪热压机的状态，此时本发明的二级调节回路就不起作用，全部采用手动调节回路，投入自动时有一个扰动，两个都在手动时设置实时跟踪实际的总流量，保证投入自动之前的无扰切换。

当热压机A自动热压机B手动时，此时逻辑与218不通，即热压机B无法调节，走模拟量选择器202的N端，那么A的流量占比即为1-热压机B出口流量输入信号205/供热流量设定操作器104的总流量设定值，现在热压机B由于处于手动状态没无法控制，因此此时需要计算的是A的流量占比；

当热压机A手动热压机B自动时，即热压机A无法调节走，模拟量选择器203的N端，那么A的流量占比即为热压机A出口流量Qa输入信号204/供热流量设定操作器104的总流量设定值，减法器212处，热压机B的流量占比＝1-A的流量占比，此时给热压机B一个流量设定值，以控制热压机B的流量。

热压机A出口流量Qa信号204、热压机B出口流量信号205用于测量热压机A、B的实际出口流量值，当有一个热压机自动时，热压机A出口流量Qa信号204、热压机B出口流量信号205还用于计算另一个热压机的流量比值。

本发明在没有投入供热压力设定操作器101、供热母管压力P信号102、供热压力调节器103的压力回路之前，都是由供热流量设定操作器104人为手动输入的供热总流量的设定值，当投入自动时，整个回路通过供热压力设定操作器101、供热母管压力P信号102、供热压力调节器103来自动给定，供热压力设定操作器101、供热母管压力P信号102偏差经PID计算供热总流量设定值，此时供热流量设定操作器104不参与调节，跳到模拟量选择器211进行后续调节过程。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种热压机抽汽供热控制方法，其特征在于：包括，

根据两台热压机手自动状态及供热流量设定操作器手自动状态自动选择供热总流量设定值；

根据两台热压机手自动状态计算并选择两台热压机的流量系数；

根据两台热压机的流量系数与供热总流量设定值计算得到两台热压机各自的流量设定值；

根据热压机各自的流量设定值以及各自出口流量分别计算得到热压机调阀指令。

2.如权利要求1所述的热压机抽汽供热控制方法及系统，其特征在于：所述根据两台热压机手自动状态及供热流量设定操作器手自动状态自动选择供热总流量设定值包括：

两台热压机均在手动时，供热总流量设定值等于供热总流量反馈值；

两台热压机均在自动时，供热流量设定操作器切为手动；

任意一台热压机自动且供热流量设定操作器手动时，通过供热流量设定操作器手动给定供热流量设定操作器输出，供热总流量设定值等于供热流量设定操作器输出；

供热流量设定操作器自动时，供热流量设定操作器输出等于供热总流量自动设定值，供热总流量设定值等于供热流量设定操作器输出。

3.如权利要求2所述的热压机抽汽供热控制方法及系统，其特征在于：所述根据两台热压机手自动状态计算并选择两台热压机的流量系数包括：

热压机A及热压机B均手动时，热压机A流量系数计算公式为：

其中K_a为热压机A流量系数，Q_a为热压机A出口流量，Q_s3为供热总流量设定值，Q_a+Q_b为供热总流量反馈值；

热压机A手动且热压机B自动时，热压机A流量系数计算公式为：

热压机A自动且热压机B手动时，热压机A流量系数计算公式为：

其中Q_b为热压机B出口流量；

热压机A及热压机B均自动时，热压机A流量系数计算公式为：

K_a＝K_a1

其中K_a1为热压机A流量系数操作器输出。

4.如权利要求3所述的热压机抽汽供热控制方法及系统，其特征在于：所述热压机B流量系数计算公式为：

K_b＝1-K_a

其中K_b热压机B流量系数，K_a为热压机A流量系数。

5.如权利要求4所述的热压机抽汽供热控制方法及系统，其特征在于：所述根据两台热压机的流量系数与供热总流量设定值计算得到两台热压机各自的流量设定值包括：

热压机A的流量设定值计算公式为：

Q_sa＝Q_s3*K_a

其中Q_s3为供热总流量设定值，K_a为热压机A流量系数；

热压机B的流量设定值计算公式为：

Q_sb＝Q_s3*K_b

其中Q_s3为供热总流量设定值，K_b为热压机B流量系数。

6.如权利要求5所述的热压机抽汽供热控制方法及系统，其特征在于：所述根据热压机各自的流量设定值以及各自出口流量分别计算得到热压机调阀指令包括：

热压机A流量设定值Q_sa与热压机A出口流量Q_a计算得到热压机A调阀自动开度指令D_a1；

热压机B流量设定值Q_sb与热压机B出口流量Q_b计算得到热压机B调阀自动开度指令D_b1。

7.如权利要求6所述的热压机抽汽供热控制方法及系统，其特征在于：热压机A操作器手动时，通过热压机A操作器给定热压机A调阀开度D_a，热压机A操作器自动时，热压机A调阀开度D_a等于热压机A调阀自动开度指令D_a1。

8.如权利要求7所述的热压机抽汽供热控制方法及系统，其特征在于：热压机B操作器手动时，通过热压机B操作器给定热压机B调阀开度Q_b，热压机B操作器自动时，热压机B调阀开度D_b等于热压机B调阀自动开度指令D_b1。

9.一种热压机抽汽供热控制系统，其特征在于：包括：

第一调节单元(100)，所述第一调节单元(100)用于根据两台热压机手自动状态及供热流量设定操作器手自动状态自动选择供热总流量设定值；

第二调节单元(200)，所述第二调节单元(200)用于根据两台热压机手自动状态计算并选择两台热压机的流量系数；

第三调节单元(300)，所述第三调节单元(300)连接第一调节单元(100)、第二调节单元(200)，所述第三调节单元(300)用于根据两台热压机的流量系数与供热总流量设定值计算得到两台热压机各自的流量设定值；

控制单元(400)，所述控制单元(400)连接第三调节单元(300)，所述控制单元用于根据热压机各自的流量设定值以及各自出口流量分别计算得到并发出热压机调阀指令。

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