[发明专利]一种汽轮机控制系统及其控制方法

说明书

本发明提出了一种汽轮机控制系统及其控制方法，首先对调速控制系统进行静态试验，得到调速控制系统的控制结构和模型参数；然后再对调速控制系统进行动态试验，获取用于辨识汽轮机本体模型参数的实测数据，并通过辨识方法获得高压汽室容积时间常数、再热汽室容积时间常数、低压连通管的容积时间常数，并建立调速控制系统的模拟系统；接着对调速控制系统进行实际测量，获取实际的调速控制系统的实测数据；然后使用调速控制系统进行转速调节、功率调节、功频调节控制运算；在使用调速控制系统时，基于模拟系统和实际的调速控制系统，采用差分进化算法对调速控制系统进行优化。

技术领域

本发明属于工业汽轮机控制技术领域，具体地说，涉及一种汽轮机控制系统及其控制方法。

背景技术

汽轮机首先将蒸汽储存热能经汽轮机转子转换成旋转机械能，然后利用发电机将机械能转换成电能。每台汽轮机都需配置调速系统，以保证能够及时调节汽轮机输出功率，同时稳定电网运行频率在正常范围以内，并为各并列运行中的发电机适当的分配负荷。发电机的功率或频率调节通常是由调速系统控制汽轮机的汽门开度来实现的，一般调整调速系统的参数和功率(频率)的给定值即可获取发电机的功频调节特性。

汽轮机及其调速系统的基本工作原理为：机组并网运行时，根据转速偏差(发电机的转速ω和给定转速ω_ref的差值)来控制汽轮机汽门开度μ，调节汽轮机的进汽量及焙降，改变原动机输出的机械功率P_M，进而调节发电机输出有功功率。汽轮机调速系统主要包括机械液压式调速系统和功频电液式调速系统。

机械液压式调速系统在电力系统受到扰动后，收到转速变化的信息，调节机构及时动作，使汽轮机调节阀门产生动作，改变进汽量，让机组重新达到稳定状态，同时控制转速在合理的范围内，是一种纯速度调节系统。

由于汽轮机的单机容量的增加、汽轮机中间再热环节的出现和电网自动化水平的增强使得传统机械液压式调速系统已无法满足汽轮机组的新的控制要求。由于中间再热式汽轮机的中间容积对汽轮机的动态特性有较大影响，而且采用机炉单元布置会造成新蒸汽压力波动，转速与功率之间的比例关系会受到一定程度的影响。

发明内容

本发明针对现有技术的上述问题，提出了一种汽轮机控制系统及其控制方法，对汽轮机实现PID控制调节的同时还进行了调节控制的优化，实现了更精确的汽轮机控制。

本发明具体实现内容如下：

本发明提出了一种汽轮机控制系统，与汽轮机、发电机连接，所述控制系统包括分别与汽轮机和发电机连接的调速控制系统，所述调速控制系统包括中央控制模块，所述中央控制模块包括相互连接的调节计算模块、PID调节模块；

所述调节计算模块还分别与发电机、汽轮机连接，所述调速控制系统还包括与PID调节模块依次连接的功率放大模块、电液转换模块、中间放大模块和油动机，所述油动机与所述汽轮机、发电机依次连接。

本发明还提出了一种汽轮机，与油动机和发电机连接，所述汽轮机包括与油动机依次连接的自锅炉、汽门及汽室、高压缸HP、再热器、中压缸IP、连接管道、低压缸LP及冷凝器，并通过低压缸LP和冷凝器与所述发电机连接。

本发明还提出了一种汽轮机控制方法，首先对调速控制系统进行静态试验，得到调速控制系统的控制结构和模型参数；然后再对调速控制系统进行动态试验，获取用于辨识汽轮机本体模型参数的实测数据，并通过辨识方法获得高压汽室容积时间常数、再热汽室容积时间常数、低压连通管的容积时间常数，并建立调速控制系统的模拟系统；接着对调速控制系统进行实际测量，获取实际的调速控制系统的实测数据；然后使用调速控制系统进行转速调节、功率调节、功频调节控制运算；

在使用调速控制系统时，基于模拟系统和实际的调速控制系统，采用差分进化算法对调速控制系统进行优化。