一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法技术

本发明专利技术公开了一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法，本方法以传统的三冲量汽包水位控制为主，包含控制参数自适应、前馈回路自适应和给水执行机构流量特性自适应，包括获取启动过程的IPCIN工况下的蒸汽压力单位阶跃扰动响应、通过MATLAB建立PID控制模型、对启动过程中的稳态和中压蒸汽投入的全过程投入自从控制，以此来控制虚假水位的影响。本发明专利技术可在燃气机组启停投入中压蒸汽时，提高余热锅炉中压蒸汽压力和中压汽包水位的适应性，防止控制对象在特殊工况下，如IPCIN、IPCOUT、中旁跳出等导致中压汽包水位波动过大，影响机组的安全运行。安全运行。安全运行。

【技术实现步骤摘要】
一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法


[0001]本专利技术涉及联合循环机组
，尤其涉及一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法。

技术介绍

[0002]现在燃气电厂几乎都采用燃气
‑
蒸汽联合循环发电方式，以追求高发电效率。余热锅炉回收燃气轮机的余热，产生高温高压蒸汽，冲转汽轮机带动汽轮发电机组做功。余热锅炉中选用国内成套三压再热自然循环汽包炉，因此汽包水位、蒸汽压力是余热锅炉重要的控制参数之一。
[0003]目前燃机余热锅炉中压汽包水位、中压蒸汽压力控制系统在启机、停机、低负荷、变负荷阶段一般以人工操作为主，由于中压汽包容积最小，在启停过程中中压蒸汽的压力波动对中压汽包虚假水位的影响最大，工况变化要求运行人员的操作往往在1分钟内迅速变化，否则就有汽包水位击穿的后果。
[0004]汽轮机投入中压蒸汽(IPCIN)时，中压蒸汽还需要和冷再混合，在启停过程中投入中压蒸汽(IPCIN)时，需要中压蒸汽压力调节阀、中压旁路压力调节阀和中压给水调节阀的协调控制，而原采用的控制技术大多基于三冲量控制、PID串级控制等，实际运行过程中，无法满足投入中压蒸汽(IPCIN)时的协调控制能力。原中压蒸汽投入为：IPCIN投入后，中旁压力调节阀快速关闭，随着中压蒸汽压力快速上升中压蒸汽调节阀自动开启，造成中压汽包虚假水位快速下降和快速上升，虚假水位波动速度最快达到了450mm/min。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法，包括如下步骤：
[0006]S1：对启动过程的IPCIN工况下的蒸汽压力进行单位阶跃扰动响应；
[0007]S2：通过响应曲线，得出Kp、T、L、P、Ti控制参数模型；
[0008]S3：通过MATLAB根据单位阶跃进行建模；
[0009]S4：根据PID控制参数仿真结果，建立变参数控制的自动控制PID控制逻辑；
[0010]S5：根据自动控制PID控制逻辑，对启动过程中的稳态和中压蒸汽投入的全过程投入自从控制，虚假水位的影响得到控制。
[0011]优选的，所述S1还包括根据Ziegler
‑
Nichols法对不用工况下被控对象的参考模型，得出单位阶跃响应曲线。
[0012]优选的，所述S3包括通过MATLAB对机组启动的IPCIN工况以及稳态工况的蒸汽压力建立闭环PID控制模型，并根据PID控制模型，得出PID控制参数。
[0013]优选的，所述PID控制模型为Simulink模型。
[0014]优选的，所述S4还包括获取中旁调节阀的开环单位阶跃响应曲线。
[0015]本专利技术的有益效果在于：可在燃气机组启停投入中压蒸汽时，提高余热锅炉中压
蒸汽压力和中压汽包水位的适应性，防止控制对象在特殊工况下，如IPCIN、IPCOUT、中旁跳出等导致中压汽包水位波动过大，影响机组的安全运行。
附图说明
[0016]图1为本专利技术流程图；
[0017]图2为原中压蒸汽投入结构示意图；
[0018]图3为本专利技术结构示意图；
[0019]图4为本专利技术Simulink模型结构示意图；
[0020]图5为本专利技术中旁调节阀开环单位阶跃响应曲线图。
具体实施方式
[0021]参阅图1，本专利技术提供了一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法，包括如下步骤：
[0022]S1：对启动过程的IPCIN工况下的蒸汽压力进行单位阶跃扰动响应，并根据Ziegler
‑
Nichols法对不用工况下被控对象的参考模型，得出单位阶跃响应曲线；
[0023]S2：通过响应曲线，得出Kp、T、L、P、Ti控制参数模型；
[0024]S3：通过MATLAB根据单位阶跃进行建模：通过MATLAB对机组启动的IPCIN工况以及稳态工况的蒸汽压力建立闭环PID控制模型，并根据PID控制模型，得出PID控制参数；所述PID控制模型为Simulink模型；
[0025]S4：根据PID控制参数仿真结果，建立变参数控制的自动控制PID控制逻辑，并获取中旁调节阀的开环单位阶跃响应曲线；
[0026]S5：根据自动控制PID控制逻辑，对启动过程中的稳态和中压蒸汽投入的全过程投入自从控制，虚假水位的影响得到控制。
[0027]参阅图2，原中压蒸汽投入为：IPCIN投入后，中旁压力调节阀快速关闭，随着中压蒸汽压力快速上升中压蒸汽调节阀自动开启，造成中压汽包虚假水位快速下降和快速上升，虚假水位波动速度最快达到了450mm/min。
[0028]本专利技术目的是为了机组启停投入中压蒸汽(IPCIN)时，提高余热锅炉中压蒸汽压力和中压汽包水位的适应性，防止控制对象在特殊工况下(如IPCIN，IPCOUT,中旁跳出等)导致中压汽包水位波动过大，影响机组的安全运行，专利技术了一种基于自适应控制的余热锅炉蒸汽压力、汽包水位协调控制方法。
[0029]具体的，本专利技术以传统的三冲量汽包水位控制为主，包含控制参数自适应、前馈回路自适应和给水执行机构流量特性自适应。
[0030]参阅图3
‑
5，本专利技术提供了一种实施例：
[0031]第一部分控制参数整定，根据Ziegler
‑
Nichols法对不用工况下被控对象的参考模型，给出单位阶跃响应曲线，并根据工况变化的经验参数整定，给出Kp，Ti等控制参数，并经过反复测试，用MATLAB根据单位阶跃进行建模。
[0032]第二部分应用MATLAB给出PID参数的Simulink模型。
[0033]第三部分协调控制以中旁压力作为自变量，获取中旁调节阀的开环单位阶跃响曲线。L＝0.5，T＝640
‑
170＝560，Kp＝2，根据Ziegler
‑
Nichols法：
[0034][0035][0036]其中：Kp：响应曲线的放大系数；T：响应曲线的时间常数；L：响应曲线的延迟时间；P：比例系数或比例增益；Ti：积分时间常数。
[0037]第四部分中压蒸汽切换投入IPCIN时的相应曲线，P＝0，即在特殊工况时，闭锁中旁调节阀的比例作用。
[0038]具体的，采用常用临界比例度法整定PID控制参数仅适用于已知对象传递函数的场合，在闭合的控制系统里，将调节器置于比例作用，从大到小逐渐改变调节器的比例度，得到等幅振荡的过渡过程，此时的比例度成为临界比例度δ
k
＝30,相邻两个波峰间的时间间隔为临界振荡周期T
k
＝8。
[0039]具体的，协调控制设置为当中压蒸汽投入(IPCIN)时中旁调节阀在原有设定值基础上增加0.14，由于中旁PID为正作用，将持续关闭执行机构。本例中将中旁调节阀的比例放大系数调整为Kp＝460，Ki＝Kp*Ti＝76，作为稳态的PI控制参数。由于工况切换(IPC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：对启动过程的IPCIN工况下的蒸汽压力进行单位阶跃扰动响应；S2：通过响应曲线，得出Kp、T、L、P、Ti控制参数模型；S3：通过MATLAB根据单位阶跃进行建模；S4：根据PID控制参数仿真结果，建立变参数控制的自动控制PID控制逻辑；S5：根据自动控制PID控制逻辑，对启动过程中的稳态和中压蒸汽投入的全过程投入自从控制，虚假水位的影响得到控制。2.如权利要求1所述的一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法，其特征在于，所述S1还包括根据Ziegler
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：炊健，沈建华，丁敏刚，方军，丁勇能，黄振华，徐坚，周文宾，程学鸣，
申请(专利权)人：杭州华电半山发电有限公司，
类型：发明
国别省市：