專利名稱：一種大型空冷機(jī)組的背壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種自動控制系統(tǒng)，尤其是ー種大型空冷機(jī)組的背壓閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
空冷機(jī)組背壓控制系統(tǒng)主要是通 過背壓的測量值計算出冷凝汽機(jī)乏汽所需要的冷卻空氣流量，根據(jù)背壓測量值和設(shè)定值之差，結(jié)合風(fēng)機(jī)步序表，連續(xù)地對風(fēng)機(jī)臺數(shù)、風(fēng)機(jī)速度和蒸汽隔離閥位置進(jìn)行調(diào)整，最終控制汽機(jī)背壓運(yùn)行在安全和經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)。現(xiàn)有的大型空冷機(jī)組背壓控制系統(tǒng)基本都存在以下問題(I)隨著環(huán)境溫度、機(jī)組負(fù)荷的變化，運(yùn)行人員不得不手動增減背壓自動的設(shè)定值，以滿足機(jī)組運(yùn)行的需要。(2)冬季逆流風(fēng)機(jī)降速程序會對背壓控制產(chǎn)生ー個定期的擾動，這種擾動在負(fù)荷比較低，運(yùn)行的空冷風(fēng)機(jī)少的エ況下，尤其明顯。(3)空冷步序切換后，運(yùn)行的風(fēng)機(jī)數(shù)量發(fā)生改變，背壓控制PID參數(shù)會與實(shí)際エ況不符，導(dǎo)致控制回路調(diào)節(jié)性能變差。(4)空冷步序切換設(shè)定間隔時間太短，當(dāng)控制回路調(diào)節(jié)特性變差后，會導(dǎo)致步序來回切換，加大對控制回路的干擾。這些問題的存在造成汽輪機(jī)背壓的控制性能下降，甚至達(dá)不到控制指標(biāo)的要求，直接影響到了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種大型空冷機(jī)組的背壓控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可克服以上的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)空冷機(jī)組的全程自動控制。本發(fā)明的技術(shù)方案為ー種大型空冷機(jī)組背壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括PID控制回路、背壓自動設(shè)定模塊、前饋信號、控制參數(shù)變增益模塊和切步優(yōu)化模塊；其中PID控制回路以汽輪機(jī)背壓為目標(biāo)設(shè)定值，背壓自動設(shè)定模塊考慮到空冷島管束的夏季冷卻能力不足和冬季防凍性能，參照汽輪機(jī)廠運(yùn)行規(guī)范、根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，設(shè)計了環(huán)境溫度、機(jī)組負(fù)荷及背壓關(guān)系函數(shù)。機(jī)組負(fù)荷和環(huán)境溫度越高，汽輪機(jī)背壓設(shè)定值越高。將背壓控制由傳統(tǒng)手動設(shè)定的簡單控制系統(tǒng)改為自動設(shè)定最佳經(jīng)濟(jì)背壓設(shè)定值的智能控制系統(tǒng)。在PID模塊上使用一個前饋信號以防止逆流風(fēng)機(jī)降速防凍對背壓控制的影響，前饋信號為ー個反向的階躍信號，階躍時間由逆流風(fēng)機(jī)降速程序決定。階躍信號經(jīng)限速塊限速后作為前饋信號送至背壓控制系統(tǒng)，抵消掉逆流降速給系統(tǒng)帶來的影響。為了得到更好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，在控制系統(tǒng)里使用一個控制參數(shù)變増益模塊，當(dāng)步序増加或減少吋，運(yùn)行的風(fēng)機(jī)臺數(shù)發(fā)生變化，系統(tǒng)的開環(huán)增益相應(yīng)發(fā)生了變化，通過這個模塊對背壓控制系統(tǒng)閉環(huán)比例系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以適應(yīng)被控對象個數(shù)變化，保證控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。切步優(yōu)化模塊是為了防止了步序連續(xù)切換導(dǎo)致的系統(tǒng)振蕩，避免已運(yùn)行風(fēng)機(jī)還有調(diào)整余量就不必要的啟停風(fēng)機(jī)，在傳統(tǒng)的空冷切步程序中増加條件運(yùn)行風(fēng)機(jī)頻率達(dá)上限才能向上切步；運(yùn)行風(fēng)機(jī)頻率達(dá)下限才能向下切歩。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于構(gòu)成ー個獨(dú)立的動態(tài)跟蹤和穩(wěn)定控制的自動控制系統(tǒng)，解決了大型空冷機(jī)組背壓控制系統(tǒng)超調(diào)大，難以實(shí)現(xiàn)全程自動的技術(shù)問題，可廣泛應(yīng)用于大型空冷機(jī)組的汽輪機(jī)背壓控制。


圖I為本發(fā)明ー種大型空冷機(jī)組的背壓控制系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)ー步的描述。本發(fā)明采用以下新思路 (I)增加最佳經(jīng)濟(jì)背壓自動設(shè)定回路
考慮到空冷島管束的夏季冷卻能力不足和冬季防凍性能，參照汽輪機(jī)廠運(yùn)行規(guī)范、根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，設(shè)計了環(huán)境溫度、機(jī)組負(fù)荷及背壓關(guān)系函數(shù)。將背壓控制由原手動設(shè)定的簡單控制系統(tǒng)改為自動設(shè)定最佳經(jīng)濟(jì)背壓設(shè)定值的智能控制系統(tǒng)。(2)增加抗干擾回路
為了保證機(jī)組和背壓控制的穩(wěn)定，防止逆流風(fēng)機(jī)降速防凍對背壓控制的影響，在背壓控制回路中増加ー個反向的階躍前饋信號，階躍時間由逆流風(fēng)機(jī)降速控制程序決定，如圖I中所示。階躍信號經(jīng)限速塊限速后作為前饋信號送至背壓控制回路，抵消掉逆流降速給系統(tǒng)帶來的影響。(3)背壓控制參數(shù)自適應(yīng)
當(dāng)步序增加或減少吋，運(yùn)行的風(fēng)機(jī)臺數(shù)發(fā)生變化，系統(tǒng)的開環(huán)增益相應(yīng)發(fā)生了變化，如果步序改變，并列運(yùn)行的風(fēng)機(jī)臺數(shù)改變，開環(huán)增益改變，為了得到更好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，在步序發(fā)生變化后對背壓控制回路閉環(huán)比例系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以適應(yīng)被控對象個數(shù)變化，如圖I中所示。(4)切步邏輯優(yōu)化
傳統(tǒng)空冷切步邏輯中，步序增加(升歩)的觸發(fā)條件為實(shí)際背壓(BP3m)超過設(shè)定背壓(BPs)L 4倍；或者當(dāng)BP3m在BPs的I. I和I. 4倍之間時，將BP3m與I. I倍BPs的差值對時間積分，積分值達(dá)到設(shè)定值，且背壓處于上升沿吋。步序減少(降歩)的觸發(fā)條件為BP3m低于BPs O. 6倍；或者當(dāng)BP測在BPs的O. 6和O. 9倍之間時，將O. 9倍BPs與BP3m的差值對時間積分，積分值達(dá)到設(shè)定值，且背壓處于下降沿吋?，F(xiàn)將邏輯修改為BP3m在BPs的I. I和I. 4倍之間升步條件増加運(yùn)行風(fēng)機(jī)頻率達(dá)上限；BP_在BPs的O. 6和O. 9倍之間的降步條件増加運(yùn)行風(fēng)機(jī)頻率達(dá)下限。當(dāng)BP3m在BPs的O. 9和I. I倍之間或者步序發(fā)生變化時，積分值需持續(xù)清零，即保持當(dāng)前步序。機(jī)組背壓主要靠運(yùn)行的風(fēng)機(jī)頻率改變來調(diào)整。在毎次步序變化后，有I分鐘的死區(qū)，在此段時間內(nèi)步序保持不變。該發(fā)明增強(qiáng)了背壓控制系統(tǒng)的抗干擾能力，提高了控制精度。該控制系統(tǒng)對擾動エ況有強(qiáng)大的適應(yīng)能力，在正常エ況下對背壓有完美的調(diào)節(jié)效果，響應(yīng)速度快，自動化水平高，極大地降低了勞動強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.ー種大型空冷機(jī)組背壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括PID控制回路、背壓自動設(shè)定模塊、前饋信號、控制參數(shù)變增益模塊和切步優(yōu)化模塊；其中PID控制回路以汽輪機(jī)背壓為目標(biāo)設(shè)定值，背壓自動設(shè)定模塊考慮到空冷島管束的夏季冷卻能力不足和冬季防凍性能，參照汽輪機(jī)廠運(yùn)行規(guī)范、根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，設(shè)計了環(huán)境溫度、機(jī)組負(fù)荷及背壓關(guān)系函數(shù)；機(jī)組負(fù)荷和環(huán)境溫度越高，汽輪機(jī)背壓設(shè)定值越高；將背壓控制由傳統(tǒng)手動設(shè)定的簡單控制系統(tǒng)改為自動設(shè)定最佳經(jīng)濟(jì)背壓設(shè)定值的智能控制系統(tǒng)；在PID模塊上使用一個前饋信號以防止逆流風(fēng)機(jī)降速防凍對背壓控制的影響，前饋信號為ー個反向的階躍信號，階躍時間由逆流風(fēng)機(jī)降速程序決定；階躍信號經(jīng)限速塊限速后作為前饋信號送至背壓控制系統(tǒng)，抵消掉逆流降速給系統(tǒng)帶來的影響；在控制系統(tǒng)里使用ー個控制參數(shù)變增益模塊，當(dāng)步序增加或減少時，運(yùn)行的風(fēng)機(jī)臺數(shù)發(fā)生變化，系統(tǒng)的開環(huán)增益相應(yīng)發(fā)生了變化，通過這個模塊對背壓控制系統(tǒng)閉環(huán)比例系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以適應(yīng)被控對象個數(shù)變化，保證控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型空冷機(jī)組背壓控制系統(tǒng)，屬于火電廠自動控制系統(tǒng)，包括PID模塊、背壓自動設(shè)定模塊、前饋信號、控制參數(shù)變增益模塊和切步優(yōu)化模塊，采用分散控制系統(tǒng)中的函數(shù)模塊、積分模塊、選擇模塊、加減模塊、除法模塊、乘法模塊、脈沖模塊搭建成實(shí)時在線優(yōu)化邏輯，構(gòu)成一個獨(dú)立的動態(tài)跟蹤和穩(wěn)定控制的自動控制系統(tǒng)，解決了大型空冷機(jī)組背壓控制系統(tǒng)超調(diào)大，難以實(shí)現(xiàn)全程自動的技術(shù)問題，可廣泛應(yīng)用于大型空冷機(jī)組的汽輪機(jī)背壓控制。
文檔編號G05B13/02GK102707620SQ20121018134
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者何鈞, 劉寶鈴 申請人:江西省電力科學(xué)研究院