[发明专利]汽动给水泵进汽调阀非线性补偿控制方法

说明书

一种汽动给水泵进汽调阀非线性补偿控制方法，所述方法通过以下方式获取用于控制汽泵转速的各调节阀开度指令信号：汽泵转速指令信号与转速反馈信号的差除以经过惯性滤波后总增益系数信号所得的商，依次经PID控制器和手动/自动操作站模块处理，得到综合阀位信号，综合阀位信号与第一模拟量常数模块的输出信号的差经过第一高低限幅模块后得到HP开度指令信号，综合阀位信号经过第二高低限幅模块后得到LP开度指令信号。本发明针对三种非线性分别设计非线性增益计算逻辑，最后以乘积的形式将其合并为一个总的增益系数来补偿汽泵转速控制系统的增益，从而实现对三种非线性的集中补偿，该方法可有效提高汽动给水泵的控制品质，避免由此引发的汽泵转速失控故障。

技术领域

本发明涉及一种火电机组汽动给水泵进汽调阀的控制方法，属于控制技术领域。

背景技术

因具有综合能耗低、调节特性好等优点，大部分火电机组采用汽动给水泵(简称汽泵)作为正常工况下的锅炉给水动力来源。汽泵主体由一台小汽轮机拖动一台给水泵构成，通过一组调节阀调节进入小汽轮机的蒸汽流量来控制小汽轮机的转速，进而控制给水流量。

汽泵的汽源分别来自汽轮机四段抽汽、二段抽汽、辅汽联箱蒸汽，热力系统结构如图1所示。图1中HP为高压进汽调节阀，LP为低压进汽调节阀。汽轮机二段抽汽经过逆止阀1、开关阀1、HP后，再经过LP进入小汽轮机；四段抽汽经过逆止阀2、开关阀2后，再经过LP进入小汽轮机；辅汽联箱来汽经过逆止阀3、开关阀3后，再经过LP进入小汽轮机。逆止阀的作用是只允许蒸汽单向流动，开关阀的作用是打开后允许蒸汽流动、关闭后不允许蒸汽流动，调节阀的作用是通过改变其开度调节蒸汽流量。实际机组在50％～100％负荷范围内运行时，二段抽汽压力在1.6～3.5MPa之间、四段抽汽压力0.4～0.8MPa之间、辅汽联箱蒸汽压力在0.8～1.2MPa之间变化。

机组正常运行工况下，开关阀1和开关阀2打开，开关阀3关闭，小汽轮机汽源来自汽轮机二段抽汽和四段抽汽。当小汽轮机需要的进汽量比较小时，HP处于关闭状态，实际仅由四段抽汽提供汽源，由LP调节进入小汽轮机的蒸汽流量；当小汽轮机需要的进汽量增加时，LP开大到一定程度后HP开启，二段抽汽经过HP后压力降低，与四段抽汽汇合后共同提供汽源，由HP和LP共同调节进入小汽轮机的蒸汽流量；当小汽轮机需要的进汽量继续增加时，LP处于全开状态，HP开大到一定程度，因为二段抽汽压力显著大于四段抽汽压力并且经过HP后压力降低不明显，所以实际由二段抽汽提供汽源，由HP调节进入小汽轮机的蒸汽流量，逆止阀2防止蒸汽反向流动。机组启动或故障工况时，开关阀1和开关阀2关闭，开关阀3打开，由辅汽联箱来汽提供汽源，由LP调节进入小汽轮机的蒸汽流量。由于二段抽汽压力明显高于四段抽汽压力，所以HP和LP之间需要设置一定的开度重叠区间，以避免调节过程中小汽轮机进汽蒸汽压力突变造成小汽轮机转速波动。

火电机组锅炉给水流量控制系统整体采用串级控制方式，外回路设定值为给水流量定值，反馈值为实际给水流量，控制器输出为汽泵转速指令；内回路设定值为汽泵转速指令，反馈值为汽泵实际转速，控制器输出为调节阀综合开度指令；调节阀综合开度指令经过折算，分别产生HP开度指令和LP开度指令。

汽泵调节阀综合开度指令对汽泵转速被控对象之间存在强烈的非线性，包括：HP和LP自身阀门流量特性存在的非线性；二段、四段抽汽压力随汽轮机运行工况变化而变化，进汽压力变化导致阀门开度与流量之间的特性出现变化；HP与LP开度重叠部分也存在增益变化非线性。由于现有的汽泵转速控制逻辑(参看图2)没有理想的补偿方式，三种非线性相互迭加补偿参数设置困难，容易导致某些工况点汽泵转速难以控制，进而导致给水流量剧烈波动。特别是在机组启停机汽源切换、汽轮机快速变负荷、机组深调峰、汽轮机纯凝/供热状态切换等过程中，经常发生汽泵转速失控故障，由此引发机组跳闸的事故也屡见不鲜。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种汽动给水泵进汽调阀非线性补偿控制方法，以提高汽动给水泵的控制品质，避免由此引发的汽泵转速失控故障。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：