基于过热器温升特性的一级过热器出口温度防超温的控制方法

摘要

本发明公开了一种基于过热器温升特性的一级过热器出口温度防超温的控制方法。锅炉汽温串级控制系统的主调节器采用比例‑积分控制规律，根据一级汽温测量值和设定值的偏差校正导前汽温设定值，没有考虑偏差的变化速度对一级汽温的影响，往往造成一级汽温波动过大，甚至超温。本方案将一级汽温设定值与测量值偏差的微分作为主调节器的前馈，使微分参数与比例‑积分参数可以单独整定，减小了一级汽温控制系统调试的工作量。既能有效抑制一级汽温的快速变化，又不影响控制系统的稳态调节品质。

说明书

技术领域

本发明属于燃煤机组锅炉过热蒸汽温度控制领域，技术涉及基于过热器温升特性的一级过热器出口温度防超温的控制方法。

背景技术

燃煤机组锅炉一级过热器出口蒸汽温度常采用串级PID控制，一个串级PID控制系统由一个主控制回路和一个副控制回路组成。主回路中的调节器称为主调节器，常采用比例-积分控制规律。副回路中的调节器称为副调节器，常采用比例-积分控制规律。

主调节器根据一级过热器出口汽温(以下简称为一级汽温)测量值、一级汽温设定值以及前馈值产生副调节器的设定值，即一级喷水减温器出口汽温(以下简称为导前汽温)的设定值。当一级汽温偏离设定值时，主调节器输出校正副调节器的设定值，即导前温度设定值，对一级汽温起细调作用。

副调节器根据导前汽温测量值和设定值产生控制信号输出，调节一级减温水调节阀开度，使一级汽温达到设定值。副回路消除减温系统内部的扰动，对一级汽温进行粗调。

主调节器的前馈为根据可测扰动量产生的导前汽温设定值前馈部分，主调节器根据一级汽温测量值与设定值的偏差产生导前汽温设定值的动态部分，前馈部分加上动态部分作为主调节器的导前汽温设定值输出。因此，主调节器的前馈(导前汽温设定值的前馈部分)起到导前汽温调节的基准值作用。导前汽温调节的基准值与实际运行所需的导前汽温值符合程度对于快速减小可测扰动对一级汽温的影响具有重要的作用。

当一级汽温受到扰动快速偏离设定值时，主调节器比例-积分控制规律根据一级汽温测量值和设定值的偏差产生输出，校正导前汽温设定值。由于比例-积分控制规律是依据现时、过去的偏差值产生校正输出，没有考虑偏差的变化速度对一级汽温的影响，难以抑制一级汽温的变化速度，往往造成一级汽温波动过大，甚至超温。

如果主调节器采用比例-积分-微分控制规律，能在一定程度上降低一级汽温的变化速度。但由于控制器的比例、积分与微分作用的相互制约和相互影响，增大了控制系统的调试难度，影响了一级汽温控制系统的稳态调节品质。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种基于过热器温升特性的一级过热器出口温度防超温的控制方法。针对当一级汽温的设定值与测量值偏差变化速度大时，快速改变一级减温水调节阀开度，快速调整减温水流量大小，以抑制一级汽温的变化速度。

本发明的技术方案如下：

基于过热器温升特性的一级过热器出口温度防超温的控制方法包括如下步骤：

1)将一级汽温设定值减去一级汽温测量值得到汽温偏差；

2)根据汽温偏差得到修正后的汽温偏差微分信号；

3)将步骤2)得到的信号通过高低限幅模块限幅，得到的信号作为主调节器的前馈输入；

4)主调节器根据一级气温测量值、一级气温设定值和前馈值输出导前温度设定值，即副调节器的设定值，副调节器根据导前温度设定值和测量值偏差调整减温水阀开度，调节减温水流量大小，使一级汽温恢复到设定值；

当汽温偏差向负值方向快速变化时，汽温偏差微分信号、主调节器前馈输入为负值，快速降低导前汽温的设定值，使一级减温水流量快速增加，抑制一级汽温快速升高，防止一级汽温超温；当汽温偏差向正值方向快速变化时，汽温偏差微分信号、主调节器前馈输入为正值，快速提高导前汽温的设定值，使一级减温水流量快速降低，抑制一级汽温快速下降，防止一级汽温偏低。

优选的，所述的步骤2)为：汽温偏差减去汽温偏差通过一阶惯性环节后的信号，得到汽温偏差微分信号；微分时间根据一级汽温对汽温偏差的动态响应时间确定；偏差的微分信号乘以微分系数得到修正后的汽温偏差微分信号。

优选的，所述的步骤2)为：汽温偏差乘以微分系数，得到修正后的汽温偏差；修正后的汽温偏差减去修正后的汽温偏差通过一阶惯性环节后的信号，得到修正后的汽温偏差微分信号；微分时间根据一级汽温对汽温偏差的动态响应时间确定。

主调节器的输出为偏差信号经比例-积分运算结果和前馈值相加而成。本方案将一级汽温设定值与测量值偏差的微分作为主调节器的前馈，使微分作用和主调节器的比例-积分控制规律分离，微分参数整定不影响比例-积分参数的整定。微分参数根据一级汽温对偏差变化响应特性整定，做到一级汽温快速升高时，能对一级汽温进行有效抑制，防止一级汽温超温。当一级汽温快速降低时，快速减小减温水流量，防止一级汽温偏低。

本方案将一级汽温设定值与测量值偏差的微分作为主调节器的前馈，使微分参数与比例-积分参数可以单独整定，减小了一级汽温控制系统调试的工作量。既能有效抑制一级汽温的快速变化，又不影响控制系统的稳态调节品质。

附图说明

图1为本发明实施例1的流程图；

图2为本发明实施例2的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。

本发明的基于过热器温升特性的一级过热器出口温度防超温的控制方法包括如下步骤：

1)将一级汽温设定值减去一级汽温测量值得到汽温偏差；

2)根据汽温偏差得到修正后的汽温偏差微分信号；

3)将步骤2)得到的信号通过高低限幅模块限幅，得到的信号作为主调节器的前馈输入；

4)主调节器根据一级气温测量值、一级气温设定值和前馈值输出导前温度设定值，即副调节器的设定值，副调节器根据导前温度设定值和测量值偏差调整减温水阀开度，调节减温水流量大小，使一级汽温恢复到设定值；

当汽温偏差向负值方向快速变化时，汽温偏差微分信号、主调节器前馈输入为负值，快速降低导前汽温的设定值，使一级减温水流量快速增加，抑制一级汽温快速升高，防止一级汽温超温；当汽温偏差向正值方向快速变化时，汽温偏差微分信号、主调节器前馈输入为正值，快速提高导前汽温的设定值，使一级减温水流量快速降低，抑制一级汽温快速下降，防止一级汽温偏低。

如图1所示，A为一级汽温设定值；B为一级汽温测量值；C为微分系数；SUB为减法模块；MUL为乘法模块；FOM为一阶惯性模块，时间常数为微分时间；HLM为高低限幅模块；FF为主调节器前馈输入。

在本实施例中，一级汽温设定值减去一级汽温测量值，得到汽温偏差；汽温偏差减去汽温偏差通过一阶惯性环节后的信号，得到汽温偏差微分信号；微分时间根据一级汽温对汽温偏差的动态响应时间确定；偏差的微分信号乘以微分系数，再通过高、低限幅环节，得到的信号作为主调节器的前馈输入。

如图2所示，A为一级汽温设定值；B为一级汽温测量值；C为微分系数；SUB为减法模块；MUL为乘法模块；FOM为一阶惯性模块，时间常数为微分时间；HLM为高低限幅模块；FF为主调节器前馈输入。

在本实施例中，一级汽温设定值减去一级汽温测量值，得到汽温偏差；汽温偏差乘以微分系数，得到修正后汽温偏差；修正后汽温偏差减去修正后汽温偏差通过一阶惯性环节后的信号，得到汽温偏差微分信号；微分时间根据一级汽温对汽温偏差的动态响应时间确定；微分信号再通过高、低限幅环节，得到的信号作为主调节器的前馈输入。