[发明专利]一种适用于发电机氢气冷却系统的冷氢温度控制方法

权利要求书

1.一种适用于发电机氢气冷却系统的冷氢温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将工况参数中测量得到的热氢温度和冷却水温度作为扰动量，利用热平衡方程计算出冷却水质量流量W_S；

b、再根据冷却水质量流量-开度曲线，拟合为线性分段函数，得到冷却水阀开度与工况参数的函数关系，计算求得冷却水阀开度P₁；

c、将计算求得的冷却水阀开度P₁作为前馈控制模块输出的前馈冷却水阀开度信号，引入反馈控制，根据当前冷氢温度实测值与冷氢温度目标值的偏差，经过PID控制模块计算后，输出反馈冷却水阀开度信号；

d、再将前馈冷却水阀开度信号和反馈冷却水阀开度信号叠加计算后输出，作为冷却水阀的目标开度控制信号；

e、最后将冷却水阀的目标开度控制信号输送到复合控制系统的执行机构中，通过执行机构驱动冷却水阀打开达到目标开度，以调节进入氢气冷却器的冷却水流量；

所述步骤a中，利用热平衡方程计算出冷却水质量流量W_S具体是指进入氢气冷却器的热氢通过冷却器后，热量被冷却水交换，热氢变成冷氢，根据热平衡方程有：

C_q*(T_qr-T_ql)*W_q＝η*C_s*(T_sr-T_sl)*W_s 式1

根据式1，得到冷却水质量流量W_S：

其中，W_S为冷却水质量流量；C_q为氢的比热，kcal/kg℃；T_qr为热氢温度，℃；T_ql为冷氢温度，℃；W_q为氢的质量流量，kg/h；η为冷却器的换热效率；C_S为水的比热，kcal/kg℃；T_Sr为冷却水出口温度，℃；T_Sl为冷却水入口温度，℃；

所述步骤b中，拟合为线性分段函数具体是指冷却水质量流量W_S与冷却水阀开度P₁之间的函数关系为式3；

P₁＝a*W_S+b 式3

其中，P₁为冷却水阀开度；a为系数；W_S为冷却水质量流量；b为系数。

2.根据权利要求1所述的一种适用于发电机氢气冷却系统的冷氢温度控制方法，其特征在于：所述步骤b中，冷却水阀开度P₁根据式2和式3计算获得；

其中，P₁为冷却水阀开度；a为系数；C_q为氢的比热，kcal/kg℃；T_qr为热氢温度，℃；T_ql为冷氢温度，℃；W_q为氢的质量流量，kg/h；η为冷却器的换热效率；C_S为水的比热，kcal/kg℃；T_Sr为冷却水出口温度，℃；T_Sl为冷却水入口温度，℃；b为系数。

3.根据权利要求2所述的一种适用于发电机氢气冷却系统的冷氢温度控制方法，其特征在于：所述系数a和系数b是根据冷却水阀的阀门特性行程-流量曲线，经过换算得到开度与流量的曲线确定得出。

4.根据权利要求1所述的一种适用于发电机氢气冷却系统的冷氢温度控制方法，其特征在于：所述步骤e中，执行机构上设置有位移传感器，位移传感器采集冷却水阀的阀门位置信息并进行实时反馈。

5.根据权利要求4所述的一种适用于发电机氢气冷却系统的冷氢温度控制方法，其特征在于：所述步骤e中，通过执行机构驱动冷却水阀打开达到目标开度具体是指将冷却水阀的目标开度控制信号通过复合控制系统的伺服控制卡输出到伺服阀，经伺服阀转换后输出至执行机构，执行机构驱动冷却水阀打开到目标开度。