一种蒸汽透平的调速与抽汽的协调控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种蒸汽透平的调速与抽汽的协调控制方法及系统，应用于蒸汽透平控制模块，蒸汽透平控制模块包括：调速控制模块和抽汽控制模块，当因异常情况导致调速控制模块的控制目标和抽汽控制模块的控制目标无法同时满足时，基于工艺控制确定优先控制目标，同时设置两个控制模块为相同的优先控制模式，将优先控制目标对应的控制模块确定为主导的优先控制模块；在蒸汽透平运行过程中，控制优先控制模块同时获取自身的控制趋势和另一个控制模块的控制趋势，以便对蒸汽透平进行全自动协调控制，在干扰撤销后，自动恢复到调速控制与抽汽控制先前的控制状态，从而在一定程度上可以实现异常情况下的控制平稳过渡，保障设备对相关工艺控制连续性。

A coordinated control method and system for speed regulation and extraction of steam turbine

The invention discloses a coordinated control method and system for speed regulation and extraction of steam turbine, which is applied to the control module of steam turbine. The control module of steam turbine includes speed regulation control module and extraction control module. When the control objectives of speed regulation control module and extraction control module cannot be satisfied simultaneously due to abnormal conditions, the priority control is determined based on process control Set two control modules as the same priority control mode at the same time, and determine the control module corresponding to the priority control target as the leading priority control module; in the process of steam turbine operation, the control priority control module obtains its own control trend and the control trend of another control module at the same time, so as to carry out full-automatic coordinated control of the steam turbine in case of interference After cancellation, it will automatically return to the previous control state of speed control and extraction control, so as to realize the smooth transition of control under abnormal conditions to a certain extent, and ensure the continuity of equipment control over related processes.

【技术实现步骤摘要】
一种蒸汽透平的调速与抽汽的协调控制方法及系统
本专利技术涉及工业控制
，更具体的说，涉及一种蒸汽透平的调速与抽汽的协调控制方法及系统。
技术介绍
蒸汽透平是一种将蒸汽的热能直接转换成转动的机械能的原动机，通过蒸汽流经叶片之间的通道时，叶片与流体之间产生力的相互作用，从而实现能量转化。在工业控制领域，蒸汽透平通常用于既供电又供热的场景，在蒸汽透平的中间级轴抽出一部分蒸汽供热给用户，或者多级管网下一级别管线的用汽设备，依据实际需要有单次调整抽汽或二次调整抽汽，也叫单抽或双抽。对于蒸汽透平的另一部分蒸汽做功可用于驱动其他负载，例如驱动发电。蒸汽透平的调节分为两部分，一部分是速度调节，通过对转速的调节实现对所带负载的负荷变化，一部分是抽汽调节，通过对抽汽压力或者抽汽流量的调节从而保持对外供热或供汽的调节。目前，蒸汽透平的调速控制和抽汽控制的设计会结合工艺情况进行设计，常规情况下，可以在调速控制和抽汽控制的调节范围内实现两个被控目标(一个被控目标为：蒸汽透平的转速；另一个被控目标为：抽汽流量或抽汽压力)的动态稳定。但是，在蒸汽透平运行过程中，可能会出现因为外部干扰导致调速控制和抽汽控制无法使两个被控目标均达到调节目标的情况，最终可能导致蒸汽透平被迫停机。因此，如何提供一种蒸汽透平的调速与抽汽的协调控制方法，使得蒸汽透平的调速控制和抽汽控制能够在外部干扰的情况下，尽可能的以最优的方式运行，保障蒸汽透平工作的连续性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术公开一种蒸汽透平的调速与抽汽的协调控制方法及系统，以实现在因扰动导致按工艺既定的优先控制目标无法得到满足时，全自动协调控制以满足既定的优先控制目标的稳定，同时能够在干扰影响撤销后，全自动恢复到调速控制与抽汽控制先前的控制状态，在一定程度上可以实现异常情况下的控制平稳过渡，保障设备对相关工艺控制的连续性。一种蒸汽透平的调速与抽汽的协调控制方法，应用于蒸汽透平控制模块，所述蒸汽透平控制模块包括：调速控制模块和抽汽控制模块，所述调速控制模块和所述抽汽控制模块使用统一的工作状态定义，并能够相互传递工作状态，所述调速控制模块用于对蒸汽透平进行转速控制，所述抽汽控制模块用于对所述蒸汽透平的外输出通道的抽汽流量或抽汽压力进行控制；所述协调控制方法包括：当因异常情况导致所述调速控制模块的控制目标和所述抽汽控制模块的控制目标无法同时满足时，基于工艺控制确定所述调速控制模块的控制目标和所述抽汽控制模块的控制目标中的的优先控制目标，同时，设置所述调速控制模块与所述抽汽控制模块为相同的优先控制模式，其中，所述优先控制模式为：速度优先模式或抽汽优先模式，所述调速控制模块的控制目标为：蒸汽透平的转速，所述抽汽控制模块的控制目标为：抽汽流量或抽汽压力；将所述调速控制模块与所述抽汽控制模块中与所述优先控制目标对应的控制模块确定为主导的优先控制模块；在蒸汽透平运行过程中，控制所述优先控制模块同时获取自身的控制趋势和另一个控制模块的控制趋势，并基于获取的两个控制趋势，对蒸汽透平进行全自动协调控制，以实现对既定的优先控制目标的稳定控制；当满足所述优先控制模式的退出条件时，控制所述调速控制模块与所述抽汽控制模块由所述优先控制模式恢复至正常工作状态下的相互解耦控制模式。可选的，所述调速控制模块和所述抽汽控制模块都包含主控回路、从回路和限制控制回路，各个回路采用PID控制回路；所述调速控制模块的转速控制回路为主控回路，以转速为被控量，所述调速控制模块的从回路以等同转速控制效果的物理量为被控目标，所述调速控制模块的主控回路和从回路之间形成主从替换关系；所述调速控制模块的的限制控制回路的优先级高于主控回路和从回路，用于对主控回路和从回路进行限制保护；所述抽汽控制模块的抽汽控制回路为主控回路，所述抽汽控制模块的主控回路和从回路以抽汽流量或抽汽压力为被控量，主控回路和从回路之间形成主从替换关系；所述抽汽控制模块的的限制控制回路的优先级高于主控回路和从回路，用于对主控回路和从回路进行限制保护。可选的，所述设置所述调速控制模块与所述抽汽控制模块为相同的优先控制模式，包括：若所述调速控制模块检测到控制输出达到极限仍无法提升转速到目标转速时，触发速度优先模式，同时控制所述调速控制模块和所述抽汽控制模块协同进入速度优先模式；若所述抽汽控制模块检测到控制输出达到极限仍无法将实时被控量向目标设定值靠近时，触发抽汽优先控制模式，同时控制所述调速控制模块和所述抽汽控制模块协同进入抽汽优先控制模式。可选的，所述在蒸汽透平运行过程中，控制所述优先控制模块同时获取自身的控制趋势和另一个控制模块的控制趋势，并基于获取的两个控制趋势，对蒸汽透平进行全自动协调控制，以实现对既定的优先控制目标的稳定控制，具体包括：当控制所述调速控制模块和所述抽汽控制模块协同进入所述速度优先模式时，控制所述调速控制模块的执行机构保持最大的速度调节能力，同时将所述调速控制模块当前选定回路的控制量，以预设增益与正反作用特性传递到所述抽汽控制模块，使所述抽汽控制模块在所述速度优先模式下，使用所述调速控制模块传递的调速控制量进行控制，不再使用自身抽汽控制量进行控制；当控制所述调速控制模块和所述抽汽控制模块协同进入所述抽汽优先控制模式时，控制所述抽汽控制模块的执行机构保持最大的抽汽调节能力，同时将所述抽汽控制模块当前选定的回路的控制量，以预设增益与正反作用特性传递到所述调速控制模块，使所述调速控制模块在所述抽汽优先模式下，使用所述抽汽控制模块传递的抽汽控制量进行控制，不再使用自身的速度控制量进行控制。可选的，所述当满足所述优先控制模式的退出条件时，控制所述调速控制模块与所述抽汽控制模块由所述优先控制模式恢复至正常工作状态下的相互解耦控制模式，包括：调速与抽汽在速度优先模式下协调控制时，当速度控制需降低转速，抽汽控制需降低被控量，或抽汽控制触发限制控制，或抽汽控制调节已到达最大抽汽量时，所述速度控制模块与所述抽汽控制模块会同时退出速度优先模式；调速与抽汽在抽汽优先模式下协调控制时，当抽汽控制调节趋势远离原来的输出极限且速度控制调节方向与抽汽调节方向相同时，所述速度控制模块与所述抽汽控制模块会同时退出抽汽优先模式。一种蒸汽透平的调速与抽汽的协调控制系统，应用于蒸汽透平控制模块，所述蒸汽透平控制模块包括：调速控制模块和抽汽控制模块，所述调速控制模块和所述抽汽控制模块使用统一的工作状态定义，并能够相互传递工作状态，所述调速控制模块用于对蒸汽透平进行转速控制，所述抽汽控制模块用于对所述蒸汽透平的外输出通道的抽汽流量或抽汽压力进行控制；所述协调控制系统包括：控制模式设置单元，用于当因异常情况导致所述调速控制模块的控制目标和所述抽汽控制模块的控制目标无法同时满足时，基于工艺控制确定所述调速控制模块的控制目标和所述抽汽控制模块的控制目标中的的优先控制目标，同时，设置所述调速控制模块与所述抽汽控制模块为相同的优先控制模式，其中，所述优先控制模式为：速度优先模式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒸汽透平的调速与抽汽的协调控制方法，其特征在于，应用于蒸汽透平控制模块，所述蒸汽透平控制模块包括：调速控制模块和抽汽控制模块，所述调速控制模块和所述抽汽控制模块使用统一的工作状态定义，并能够相互传递工作状态，所述调速控制模块用于对蒸汽透平进行转速控制，所述抽汽控制模块用于对所述蒸汽透平的外输出通道的抽汽流量或抽汽压力进行控制；所述协调控制方法包括：/n当因异常情况导致所述调速控制模块的控制目标和所述抽汽控制模块的控制目标无法同时满足时，基于工艺控制确定所述调速控制模块的控制目标和所述抽汽控制模块的控制目标中的的优先控制目标，同时，设置所述调速控制模块与所述抽汽控制模块为相同的优先控制模式，其中，所述优先控制模式为：速度优先模式或抽汽优先模式，所述调速控制模块的控制目标为：蒸汽透平的转速，所述抽汽控制模块的控制目标为：抽汽流量或抽汽压力；/n将所述调速控制模块与所述抽汽控制模块中与所述优先控制目标对应的控制模块确定为主导的优先控制模块；/n在蒸汽透平运行过程中，控制所述优先控制模块同时获取自身的控制趋势和另一个控制模块的控制趋势，并基于获取的两个控制趋势，对蒸汽透平进行全自动协调控制，以实现对既定的优先控制目标的稳定控制；/n当满足所述优先控制模式的退出条件时，控制所述调速控制模块与所述抽汽控制模块由所述优先控制模式恢复至正常工作状态下的相互解耦控制模式。/n...

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽透平的调速与抽汽的协调控制方法，其特征在于，应用于蒸汽透平控制模块，所述蒸汽透平控制模块包括：调速控制模块和抽汽控制模块，所述调速控制模块和所述抽汽控制模块使用统一的工作状态定义，并能够相互传递工作状态，所述调速控制模块用于对蒸汽透平进行转速控制，所述抽汽控制模块用于对所述蒸汽透平的外输出通道的抽汽流量或抽汽压力进行控制；所述协调控制方法包括：
当因异常情况导致所述调速控制模块的控制目标和所述抽汽控制模块的控制目标无法同时满足时，基于工艺控制确定所述调速控制模块的控制目标和所述抽汽控制模块的控制目标中的的优先控制目标，同时，设置所述调速控制模块与所述抽汽控制模块为相同的优先控制模式，其中，所述优先控制模式为：速度优先模式或抽汽优先模式，所述调速控制模块的控制目标为：蒸汽透平的转速，所述抽汽控制模块的控制目标为：抽汽流量或抽汽压力；
将所述调速控制模块与所述抽汽控制模块中与所述优先控制目标对应的控制模块确定为主导的优先控制模块；
在蒸汽透平运行过程中，控制所述优先控制模块同时获取自身的控制趋势和另一个控制模块的控制趋势，并基于获取的两个控制趋势，对蒸汽透平进行全自动协调控制，以实现对既定的优先控制目标的稳定控制；
当满足所述优先控制模式的退出条件时，控制所述调速控制模块与所述抽汽控制模块由所述优先控制模式恢复至正常工作状态下的相互解耦控制模式。


2.根据权利要求1所述的协调控制方法，其特征在于，所述调速控制模块和所述抽汽控制模块都包含主控回路、从回路和限制控制回路，各个回路采用PID控制回路；
所述调速控制模块的转速控制回路为主控回路，以转速为被控量，所述调速控制模块的从回路以等同转速控制效果的物理量为被控目标，所述调速控制模块的主控回路和从回路之间形成主从替换关系；所述调速控制模块的的限制控制回路的优先级高于主控回路和从回路，用于对主控回路和从回路进行限制保护；
所述抽汽控制模块的抽汽控制回路为主控回路，所述抽汽控制模块的主控回路和从回路以抽汽流量或抽汽压力为被控量，主控回路和从回路之间形成主从替换关系；所述抽汽控制模块的的限制控制回路的优先级高于主控回路和从回路，用于对主控回路和从回路进行限制保护。


3.根据权利要求1所述的协调控制方法，其特征在于，所述设置所述调速控制模块与所述抽汽控制模块为相同的优先控制模式，包括：
若所述调速控制模块检测到控制输出达到极限仍无法提升转速到目标转速时，触发速度优先模式，同时控制所述调速控制模块和所述抽汽控制模块协同进入速度优先模式；
若所述抽汽控制模块检测到控制输出达到极限仍无法将实时被控量向目标设定值靠近时，触发抽汽优先控制模式，同时控制所述调速控制模块和所述抽汽控制模块协同进入抽汽优先控制模式。


4.根据权利要求1所述的协调控制方法，其特征在于，所述在蒸汽透平运行过程中，控制所述优先控制模块同时获取自身的控制趋势和另一个控制模块的控制趋势，并基于获取的两个控制趋势，对蒸汽透平进行全自动协调控制，以实现对既定的优先控制目标的稳定控制，具体包括：
当控制所述调速控制模块和所述抽汽控制模块协同进入所述速度优先模式时，控制所述调速控制模块的执行机构保持最大的速度调节能力，同时将所述调速控制模块当前选定回路的控制量，以预设增益与正反作用特性传递到所述抽汽控制模块，使所述抽汽控制模块在所述速度优先模式下，使用所述调速控制模块传递的调速控制量进行控制，不再使用自身抽汽控制量进行控制；
当控制所述调速控制模块和所述抽汽控制模块协同进入所述抽汽优先控制模式时，控制所述抽汽控制模块的执行机构保持最大的抽汽调节能力，同时将所述抽汽控制模块当前选定的回路的控制量，以预设增益与正反作用特性传递到所述调速控制模块，使所述调速控制模块在所述抽汽优先模式下，使用所述抽汽控制模块传递的抽汽控制量进行控制，不再使用自身的速度控制量进行控制。


5.根据权利要求1所述的协调控制方法，其特征在于，所述当满足所述优先控制模式的退出条件时，控制所述调速控制模块与所述抽汽控制模块由所述优先控制模式恢复至正常工作状态下的相互解耦控制模式，包括：
调速与抽汽在速度优先模式下协调控制时，当速度控制需降低转速，抽汽控制需降低被控量，或抽汽控制触发限制控制，或抽汽控制调节已到达最大抽汽量时，所述速度控制模块与所述抽汽控制模块会同时退出速度优先模式；
调速与抽汽在抽汽优先模式下协调控制时，当抽汽控制调节趋势远离原来的输出极限且速度控...

【专利技术属性】
技术研发人员：程高峰，瞿枫，黄杰，贾建宁，
申请(专利权)人：浙江中控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33