CN115263769A - 一种低负荷给水再循环阀控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种低负荷给水再循环阀控制方法，包括如下步骤：确定给水泵的安全运行边界；根据所述安全运行边界，确定再循环阀的开启方向的第一阀门流量开度函数；根据所述第一阀门流量开度函数，确定再循环阀的关闭方向的第二阀门流量开度函数；根据所述第一阀门流量开度函数和所述第二阀门流量开度函数，确定所述再循环阀的回滞控制逻辑组态；根据所述回滞控制逻辑组态，控制所述再循环阀工作。提高给水系统的稳定性和经济性，实现低负荷工况下给水系统的安全、稳定、经济运行。

Description

一种低负荷给水再循环阀控制方法

技术领域

本申请涉及工业过程控制技术领域，尤其涉及一种低负荷给水再循环阀控制方法。

背景技术

火电机组的给水泵为多级离心泵，如图1所示，给水泵1的入口为经过前置泵2升压的中压给水，中压给水接近饱和，当给水泵1低于最小流量运行时，泵体摩擦的发热量不能被给水带走，使泵内温度升高，当泵内温度超过泵所处压力下的饱和温度时，给水就会发生汽化，造成给水泵汽蚀。

为此，在给水泵出口4至除氧器3之间设置再循环系统。再循环系统由再循环管、最小流量再循环阀(简称“再循环阀5”)和再循环阀5的前阀门7、后阀门6组成。当给水泵1低于最小流量运行时，通过再循环系统增加给水泵1的入口给水流量，保证给水泵的安全运行；当给水泵1流量大于最小流量并有一定余量时，关闭再循环阀5，提高给水系统的经济性。

目前常见的再循环阀的控制方法有两种：PID控制和单一曲线函数控制。采用PID控制时，再循环阀的阀位容易随着流量信号的波动而振荡，严重时会造成总给水流量控制失衡，影响机组正常运行。采用单一曲线函数控制时，再循环阀动作频繁，给水流量波动大，既不利于给水泵的安全经济运行，也会使整个给水系统震荡，再循环阀使用寿命大幅缩短。

发明内容

本申请提供了一种低负荷给水再循环阀控制方法，以提高给水系统的稳定性。本申请的技术方案如下：

本申请实施例提供了一种低负荷给水再循环阀控制方法，包括如下步骤：

确定给水泵的安全运行边界；

根据所述安全运行边界，确定再循环阀的开启方向的第一阀门流量开度函数；

根据所述第一阀门流量开度函数，确定再循环阀的关闭方向的第二阀门流量开度函数；

根据所述第一阀门流量开度函数和所述第二阀门流量开度函数，确定所述再循环阀的回滞控制逻辑组态；

根据所述回滞控制逻辑组态，控制所述再循环阀工作。

在一些实施例中，所述安全运行边界为最小给水流量定值。

在一些实施例中，所述确定给水泵的安全运行边界，包括：

根据给水泵的运行特性曲线，确定不同功率、压力下的给水泵的最小给水流量定值。

在一些实施例中，所述根据给水泵的运行特性曲线，确定不同功率、压力下的给水泵的最小给水流量定值，包括：

根据给水泵的运行特性曲线，确定所述给水泵的安全运行区域；

根据所述安全运行区域的功率，折算得到最小给水流量初值；

通过所述压力修正所述最小给水流量初值，得到最小给水流量定值。

在一些实施例中，所述根据所述安全运行边界，确定再循环阀的开启方向的第一阀门流量开度函数，包括：

根据所述最小给水流量定值，确定再循环阀的开启方向的开启方向流量上限值；所述开启方向流量上限值表征再循环阀的开启方向及时打开时对应的所述给水泵的流量值；

确定再循环阀的开启方向的开启方向流量下限值，所述开启方向流量下限值表征再循环阀的开启方向完全打开时对应的所述给水泵的流量值；

根据所述开启方向流量上限值和所述开启方向流量下限值，确定所述第一阀门流量开度函数。

在一些实施例中，所述根据所述最小给水流量定值，确定再循环阀的开启方向的开启方向流量上限值，包括：

根据所述最小给水流量定值和预留安全裕度值，确定再循环阀的开启方向的开启方向流量上限值。

在一些实施例中，所述根据所述最小给水流量定值和预留安全裕度值，确定再循环阀的开启方向的开启方向流量上限值，包括：

获取所述最小给水流量定值和预留安全裕度值之和；

将所述最小给水流量定值和预留安全裕度值之和作为开启方向流量上限值。

在一些实施例中，所述根据所述第一阀门流量开度函数，确定再循环阀的关闭方向的第二阀门流量开度函数，包括：

根据所述开启方向流量下限值和再循环阀调节间隙，确定再循环阀的关闭方向的关闭方向流量下限值；所述关闭方向流量下限值表征再循环阀的关闭方向及时关闭时对应的所述给水泵的流量值；

确定再循环阀的关闭方向的关闭方向流量上限值，所述关闭方向流量上限值表征再循环阀的关闭方向完全关闭时对应的所述给水泵的流量值；

根据所述关闭方向流量下限值和所述关闭方向流量上限值，确定所述第二阀门流量开度函数。

在一些实施例中，所述根据所述开启方向流量下限值和再循环阀调节间隙，确定再循环阀的关闭方向的关闭方向流量下限值，包括：

获取所述开启方向流量下限值和再循环阀调节间隙之和；

将所述开启方向流量下限值和再循环阀调节间隙之和作为所述关闭方向流量下限值。

在一些实施例中，所述根据所述回滞控制逻辑组态，控制所述再循环阀工作，包括：

根据所述给水泵当前的给水流量与所述再循环阀的回滞控制逻辑组态，生成所述再循环阀的开度指令，根据所述开度指令控制再循环阀工作。

本申请实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

通过确定开启方向的第一阀门流量开度函数能够随给水流量的降低，及时打开再循环阀，增加给水泵入口流量，保障给水泵运行在安全工作区域内；通过确定关闭方向的第二阀门流量开度函数，能够随给水流量的增加，及时的关闭再循环阀，减少给水泵入口流量，保证给水泵的经济运行。根据第一阀门流量开度函数和第二阀门流量开度函数确定的回滞控制逻辑能够使得再循环阀能够严格的按照第一阀门流量开度函数和第二阀门流量开度函数工作。第一阀门流量开度函数和第二阀门流量开度函数之间的再循环阀调节间隙能够消除给水流量小范围波动对再循环阀的不利影响，提高给水系统的稳定性，实现低负荷工况下给水系统的安全稳定运行。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，并不构成对本申请的不当限定。

图1是给水再循环系统的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种低负荷给水再循环阀控制方法的流程图。

图3是根据一示例性实施例示出的给水泵的安全运行区域的示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的再循环阀的回滞控制原理的示意图。

图5是根据图4的控制原理得到的回滞控制逻辑组态的示意图。

具体实施方式

为了使本领域普通人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图2是根据一示例性实施例示出的一种低负荷给水再循环阀控制方法的流程图。参照图2，该低负荷给水再循环阀控制方法可以包括如下步骤：

S201，确定给水泵的安全运行边界。

确定给水泵的安全运行边界，即评估给水泵的安全运行边界。

可选的，安全运行边界为最小给水流量定值。

作为一种可能的实现方式，根据给水泵的运行特性曲线，确定不同功率、压力下的给水泵的最小流量定值，则再循环阀的开启与关闭的设置只要保证该最小流量定值即可满足给水泵的安全运行。

可选的，确定最小给水流量定值的方法，包括：

根据给水泵的运行特性曲线，确定所述给水泵的安全运行区域；根据所述安全运行区域的功率，折算得到最小给水流量初值；通过所述压力修正所述最小给水流量初值，得到最小给水流量定值。

作为一个示例，给水泵的运行特性曲线如图3所示，并在给水泵的运行特性曲线中划出安全运行区域，可见不同功率、压力下的最小给水流量不同，可根据功率折算得到最小给水流量初值后，再用压力进行修正，形成最小给水流量定值。

为了便于理解，本发明将最小给水流量简化为一个定值，作为一个示例，假设为350t/h。

S202，根据所述安全运行边界，确定再循环阀的开启方向的第一阀门流量开度函数。

即确定再循环阀的开启方向的给水流量-阀门开度函数(即第一阀门流量开度函数)，第一阀门流量开度函数简称开启函数。

本实施例通过开启函数确定再循环阀的开启方向的阀门开度与给水泵的给水流量之间的对应关系。

可选的，确定再循环阀的开启方向的第一阀门流量开度函数的方法，包括：

根据所述最小给水流量定值，确定再循环阀的开启方向的开启方向流量上限值；所述开启方向流量上限值表征再循环阀的开启方向及时打开时对应的所述给水泵的流量值；

确定再循环阀的开启方向的开启方向流量下限值，所述开启方向流量下限值表征再循环阀的开启方向上完全打开时对应的所述给水泵的流量值；

根据所述开启方向流量上限值和所述开启方向流量下限值，确定所述第一阀门流量开度函数。

当给水泵的给水流量低于开启方向流量上限值时，及时打开再循环阀，以保证给水泵的安全稳定运行。在给水泵的给水流量低于开启方向流量下限值时，再循环阀完全打开。在给水泵的给水流量位于开启方向流量上限值与开启方向流量下限值之间时，给水泵的给水流量与再循环阀的阀门开度成一定比例关系。

其中，开启方向流量上限值根据最小给水流量定值设定。

可选的，在本实施例中，预设预留安全裕度值，根据所述最小给水流量定值和预留安全裕度值，确定再循环阀的开启方向的开启方向流量上限值。

可选的，确定开启方向流量上限值的方法，包括：

获取所述最小给水流量定值和预留安全裕度值之和；将所述最小给水流量定值和预留安全裕度值之和作为开启方向流量上限值。即开启方向流量上限值＝最小给水流量定值+预留安全裕度值。

作为一个示例，预留安全裕度值为20t/h，开启方向流量下限值为200t/h，即当给水流量低于370t/h(350t/h+20t/h)时，及时打开再循环阀；给水流量低于200t/h时，再循环阀全部打开，则开启函数F1(x)的曲线如图4所示。

表1：F1(x)在函数逻辑块中的参数设置

给水流量x	-∞	200	370	﹢∞
					F1(x)	100	100	0	0

确定的开启函数F1(x)能够随给水流量的降低，及时打开再循环阀，增加给水泵入口流量，保障给水泵运行在安全工作区域内。

S203，根据所述第一阀门流量开度函数，确定再循环阀的关闭方向的第二阀门流量开度函数。

即确定再循环阀的关闭方向的给水流量-阀门开度函数(第二阀门流量开度函数)，第二阀门流量开度函数简称关闭函数。

本实施例通过关闭函数曲线确定再循环阀的关闭方向的阀门开度与给水泵的给水流量之间的对应关系。

可选的，确定第二阀门流量开度函数的方法，包括：

根据所述开启方向流量下限值和再循环阀调节间隙，确定再循环阀的关闭方向的关闭方向流量下限值；所述关闭方向流量下限值表征再循环阀的关闭方向及时关闭时对应的所述给水泵的流量值；

确定再循环阀的关闭方向的关闭方向流量上限值，所述关闭方向流量上限值表征再循环阀的关闭方向上完全关闭时对应的所述给水泵的流量值；

根据所述关闭方向流量下限值和所述关闭方向流量上限值，确定所述第二阀门流量开度函数。

在本实施例中，当给水泵的给水流量高于关闭方向流量下限值时，及时关闭再循环阀，以保证给水泵的经济运行。在给水泵的给水流量高于关闭方向流量上限值时，再循环阀全部关闭。在给水泵的给水流量位于关闭方向流量下限值与关闭方向流量上限值之间时，给水泵的给水流量与再循环阀的阀门开度成一定比例关系。

在本实施例中，预留一定的再循环阀调节间隙，根据所述开启方向流量下限值和再循环阀调节间隙，确定再循环阀的关闭方向的关闭方向流量下限值。

可选的，确定关闭方向流量下限值的方法，包括：

获取所述开启方向流量下限值和再循环阀调节间隙之和；将所述开启方向流量下限值和再循环阀调节间隙之和作为所述关闭方向流量下限值。即关闭方向流量下限值为开启方向流量下限值与再循环阀调节间隙之和。

作为一个示例，再循环阀调节间隙为30t/h，关闭方向流量上限值为400t/h，即当给水流量高于230t/h(200t/h+30t/h)时，及时关闭再循环阀，保证给水泵的经济运行；给水流量高于400t/h时，再循环阀全部关闭，则关闭函数F2(x)的曲线如图4所示。

表2，F2(x)在函数逻辑块中的参数设置

给水流量x	-∞	230	400	﹢∞
					F2(x)	100	100	0	0

函数F2(x)能够随给水流量的增加，及时的关闭再循环阀，减少给水泵入口流量，保证给水泵的经济运行。

S204，根据所述第一阀门流量开度函数和所述第二阀门流量开度函数，确定所述再循环阀的回滞控制逻辑组态。

根据确定的F1(x)和F2(x)，确定再循环阀的回滞控制逻辑组态。

本实施例根据图4所示的再循环阀的回滞控制原理，确定的回滞控制逻辑组态如图5所示，其中F1(x)和F2(x)分别按照表1和表2填写即可。其中，图5中的“＜”为取小计算模块，“＞”为取大计算模块。

S205，根据所述回滞控制逻辑组态，控制所述再循环阀工作。

本实施例中，根据所述给水泵当前的给水流量与所述再循环阀的回滞控制逻辑组态，生成所述再循环阀的开度指令(即最小流量阀开度指令)，根据所述开度指令控制再循环阀工作。

本申请实施例的低负荷给水再循环阀控制方法，通过确定开启方向的第一阀门流量开度函数能够随给水流量的降低，及时打开再循环阀，增加给水泵入口流量，保障给水泵运行在安全工作区域内；通过确定关闭方向的第二阀门流量开度函数，能够随给水流量的增加，及时的关闭再循环阀，减少给水泵入口流量，保证给水泵的经济运行。根据第一阀门流量开度函数和第二阀门流量开度函数确定的回滞控制逻辑能够使得再循环阀能够严格的按照第一阀门流量开度函数和第二阀门流量开度函数工作。第一阀门流量开度函数和第二阀门流量开度函数之间的再循环阀调节间隙能够消除给水流量小范围波动对再循环阀的不利影响，提高给水系统的稳定性，实现低负荷工况下给水系统的安全稳定运行。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种低负荷给水再循环阀控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

确定给水泵的安全运行边界；

根据所述安全运行边界，确定再循环阀的开启方向的第一阀门流量开度函数；

根据所述第一阀门流量开度函数，确定所述再循环阀的关闭方向的第二阀门流量开度函数；

根据所述第一阀门流量开度函数和所述第二阀门流量开度函数，确定所述再循环阀的回滞控制逻辑组态；

根据所述回滞控制逻辑组态，控制所述再循环阀工作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述安全运行边界为最小给水流量定值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定给水泵的安全运行边界，包括：

根据给水泵的运行特性曲线，确定不同功率、压力下的给水泵的最小给水流量定值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据给水泵的运行特性曲线，确定不同功率、压力下的给水泵的最小给水流量定值，包括：

根据给水泵的运行特性曲线，确定所述给水泵的安全运行区域；

根据所述安全运行区域的功率，折算得到最小给水流量初值；

通过所述压力修正所述最小给水流量初值，得到最小给水流量定值。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述安全运行边界，确定再循环阀的开启方向的第一阀门流量开度函数，包括：

根据所述最小给水流量定值，确定再循环阀的开启方向的开启方向流量上限值；所述开启方向流量上限值表征所述再循环阀的开启方向上及时打开时对应的所述给水泵的流量值；

确定所述再循环阀的开启方向的开启方向流量下限值，所述开启方向流量下限值表征所述再循环阀的开启方向上完全打开时对应的所述给水泵的流量值；

根据所述开启方向流量上限值和所述开启方向流量下限值，确定所述第一阀门流量开度函数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述最小给水流量定值，确定所述再循环阀的开启方向的开启方向流量上限值，包括：

根据所述最小给水流量定值和预留安全裕度值，确定所述再循环阀的开启方向的开启方向流量上限值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述最小给水流量定值和预留安全裕度值，确定所述再循环阀的开启方向的开启方向流量上限值，包括：

获取所述最小给水流量定值和预留安全裕度值之和；

将所述最小给水流量定值和预留安全裕度值之和作为开启方向流量上限值。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一阀门流量开度函数，确定所述再循环阀的关闭方向的第二阀门流量开度函数，包括：

根据所述开启方向流量下限值和再循环阀调节间隙，确定所述再循环阀的关闭方向的关闭方向流量下限值；所述关闭方向流量下限值表征所述再循环阀的关闭方向上及时关闭时对应的所述给水泵的流量值；

确定所述再循环阀的关闭方向的关闭方向流量上限值，所述关闭方向流量上限值表征所述再循环阀的关闭方向上完全关闭时对应的所述给水泵的流量值；

根据所述关闭方向流量下限值和所述关闭方向流量上限值，确定所述第二阀门流量开度函数。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述开启方向流量下限值和再循环阀调节间隙，确定所述再循环阀的关闭方向的关闭方向流量下限值，包括：

获取所述开启方向流量下限值和再循环阀调节间隙之和；

将所述开启方向流量下限值和再循环阀调节间隙之和作为所述关闭方向流量下限值。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述回滞控制逻辑组态，控制所述再循环阀工作，包括：

根据所述给水泵当前的给水流量与所述再循环阀的回滞控制逻辑组态，生成所述再循环阀的开度指令，根据所述开度指令控制再循环阀工作。

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