[发明专利]一种汽轮机调门冗余控制系统及其控制方法

说明书

  

技术领域

本发明涉及机电设备控制技术领域，特别涉及一种汽轮机调门冗余控制方法。 

背景技术

汽轮机是一种应用非常广泛的重要原动机设备，由于汽轮机是一种采用高温高压工质的高速回转设备，保障其安全稳定运行的控制方法有重要意义。汽轮机运行的重要被控参数：汽轮机转速、汽轮机机前压力和汽轮机输出功率均通过控制调门开度大小来实现，因此汽轮机调门控制方法和系统是汽轮机调节保护系统的核心。 

对于控制稳定性和精度要求高的大型汽轮机，目前国内外均采用分散控制系统实现，分散控制系统的电源、分散控制单元等均实现了双路互为备用的冗余配置，但汽轮机调门控制均未实现冗余，每个调门由且仅由一个阀门定位器模件控制，存在安全性隐患，一旦阀门定位器模件故障，对应的汽轮机调门可能失控，且阀门定位器模件发生故障时无法实现在线不停机无扰更换而只能停机更换。 

发明内容

技术问题：本发明针对现有汽轮机调门控制技术的不足，提出一种汽轮机调门冗余控制系统及其控制方法，真正实现了对汽轮机调门的冗余控制，极大提高汽轮机阀门控制的安全性；还可以进行在线不停机无扰更换阀门定位器模件，减少非计划停机；且相对于传统控制方法改动少，几乎不增加成本，易于改造。 

技术方案：该方法根据汽轮机调门控制精度和安全性要求高的特点，遵循危险分散的冗余设计原则，分析国内外现有汽轮机调门控制方法的不足，兼顾汽轮机调门控制的可靠性、可维护性和经济性针对性地建立了一种汽轮机调门冗余控制系统及其控制方法。 

一种汽轮机调门冗余控制系统，其特征在于：包括调门控制机柜、液压执行机构， 

所述调门控制机柜包括冗余电源、分散控制单元和与分散控制单元一一对应的阀门定位器模件；所述冗余电源包括两个电源模块和一个电源冗余切换模块，由电源冗余切换模块切换其中一个电源模块为系统提供冗余电源；

所述液压执行机构包括伺服阀、伺服油动机； 

所述分散控制单元成对出现，互为备用；分散控制单元将汽轮机调门当前阀位指令信号送至对应的阀门定位器模件；所述阀门定位器模件成对出现，每块阀门定位器模件同时采集两个不同汽轮机调门阀位反馈信号，结合分散控制单元送来的阀位指令信号，驱动这两个调门对应的伺服油动机的伺服阀动作，通过伺服机构液压调节这两个调门的开度。

每一个汽轮机调门对应的伺服油动机的伺服阀分别由两块阀门定位器模件共同进行控制驱动。阀门定位器模件单个模件即可实现对两个汽轮机调门的控制，可以进行对单个模件的不停机在线无扰更换。阀门定位器模件既可以支持带两路阀位反馈的汽轮机调门，也支持只带单一阀位反馈的汽轮机调门，此时只需将单一阀位反馈信号使用信号复制器复制成两路相同信号送至两个阀门定位器模件。 

所述液压执行机构还包括多个阀位传感器，由阀位传感器分别感应各伺服油动机位置同时反馈至各调门定位器模件。 

所述液压执行机构还包括卸荷阀，故障情况下由卸荷阀接收快关信号迅速卸油关闭调门。 

还包括一监控调门控制机柜运行的监控系统。 

一种汽轮机调门冗余控制方法，其特征在于，该方法采用冗余的分散控制单元、冗余的阀门定位器模件结合控制算法实现对汽轮机调门的冗余控制； 

所述冗余分散控制单元成对出现互为备用，实时计算出汽轮机调门当前阀位指令送至阀门定位器；所述阀门定位器模件成对出现，每一个模件配置两组独立的模拟量、开关量输入和输出通道，并通过组态配置和两个独立的闭环控制回路，同时采集两个不同汽轮机调门阀位反馈和状态，采用冗余分散控制单元送来的阀位指令，通过比例积分组态好的算法计算出当前激励电流并输出驱动这两个调节门对应的油动机伺服阀的两个激励线圈从而实现对汽轮机调门闭环控制，而对每一个汽轮机调门对应油动机伺服阀的两个激励线圈分别采用两个阀门定位器模件共同进行控制。

冗余阀门定位器模件单个模件即可实现对两个汽轮机调门的控制，可以进行对单个模件的不停机在线无扰更换。 

成对出现的冗余阀门定位器模件内闭环控制回路为可组态式的，可以选择纯比例算法也可以选择比例加积分算法，适应不同容量和形式的汽轮机；且控制回路参数自适应，能根据对侧阀门定位器模件状态动态调整比例和积分系数，提高不同阀门定位器模件配置状态下阀位闭环控制的稳定性并减小稳态偏差。 

冗余阀门定位器模件既可以支持带两路冗余阀位反馈的汽轮机调门，也支持只带单一阀位反馈的汽轮机调门，此时只需将单一阀位反馈信号使用信号复制器复制成两路相同信号送至两个阀门定位器模件。