一种余热锅炉蒸汽压力和汽包水位协调控制方法与流程

1.本发明涉及联合循环机组技术领域，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。


背景技术：

2.现在燃气电厂几乎都采用燃气
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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。
3.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。
4.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。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明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：
6.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；
7.s2：通过响应曲线，得出kp、t、l、p、ti控制参数模型；
8.s3：通过matlab根据单位阶跃进行建模；
9.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；
10.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。
11.优选的，所述s1还包括根据ziegler
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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。
12.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。
13.优选的，所述pid控制模型为simulink模型。
14.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。
15.本发明的有益效果在于：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
16.图1为本发明流程图；
17.图2为原中压蒸汽投入结构示意图；
18.图3为本发明结构示意图；
19.图4为本发明simulink模型结构示意图；
20.图5为本发明中旁调节阀开环单位阶跃响应曲线图。
具体实施方式
21.参阅图1，本发明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：
22.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
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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；
23.s2：通过响应曲线，得出kp、t、l、p、ti控制参数模型；
24.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；
25.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；
26.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。
27.参阅图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。
28.本发明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，发明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。
29.具体的，本发明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。
30.参阅图3
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5，本发明提供了一种实施例：
31.第一部分控制参数整定，根据ziegler
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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。
32.第二部分应用matlab给出pid参数的simulink模型。
33.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
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170＝560，kp＝2，根据ziegler
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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(ipcin、ipcout等)时无法得到稳态的传递函数，因此不适用常用的工程整定方法，大多依靠的是经验公式，即对工程整定的参数进行调整。为了避免投入中压蒸汽时压力波动过大造成虚假水位，设置投入ipcin时闭锁中压旁路的比例作用，即原pi控制作为纯i控制的方式。
[0040]
具体的，使用了新的协调控制后，中旁压力，中压蒸汽、中压给水可以全程投入自动作用，并在中压蒸汽投入过程中，对虚假水位的抑制在20mm/min波动范围内，相比使用前的450mm/min有了根本的改变。
[0041]
上述实施例中，描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。