一种汽轮发电机组的润滑油温度控制方法及系统与流程

1.本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种汽轮发电机组的润滑油温度控制方法及系统。


背景技术：

2.在汽轮发电机组中，油是一种不可缺少的工质。汽轮机的油系统担任着润滑、控制、冷却和密封的作用，其正常工作是保证汽轮机乃至整个机组正常运转的必要条件。在汽轮发电机组中，通常是循环水来冷却润滑油的，润滑油温度的调节主要是靠人工不断地调整通过冷油器的循环水入口阀门开度来实现的。油温过低，润滑油粘度增大，无法有效的建立油膜起不到润滑的作用，甚至诱发机组振动，影响机组的安全运行。油温过高，润滑油粘度降低，起不到冷却的作用，无法有效带走转轴和油膜摩擦产生的热量，目前国内大多数自备电厂汽轮机的润滑油温度调节都只是停留在人工调节的水平，这不但影响调节精度，而且还容易引发事故。
3.因此，亟需提供一种技术方案解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种汽轮发电机组的润滑油温度控制方法及系统。
5.本发明的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制方法的技术方案如下：获取目标汽轮发电机组的预设位置处的润滑油的当前温度值；基于模糊控制算法和所述当前温度值，生成所述目标汽轮发电机组的电动阀门的阀门控制信号；其中，所述电动阀门设置在所述目标汽轮发电机组的冷油器的循环水入口处，所述电动阀门用于通过控制所述目标汽轮发电机组的循环水流量实现对所述汽轮发电机组的润滑油温度的控制；将所述阀门控制信号发送至所述电动阀门，以使所述电动阀门将所述电动阀门的开度值调整至所述阀门控制信号对应的目标阀门开度值，实现对所述目标汽轮发电机组的循环水流量的控制。
6.本发明的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制方法的有益效果如下：本发明的方法通过采用模糊控制算法对温度控制回路进行控制，克服了汽轮机组在运行过程中润滑油温度的时变性、不确定性的控制难点。
7.在上述方案的基础上，本发明的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制方法还可以做如下改进。
8.进一步，所述预设位置为：所述冷油器的出油口，所述获取目标汽轮发电机组的预设位置处的润滑油的当前温度值的步骤，包括：获取温度传感器所采集的所述冷油器的出油口处的润滑油的所述当前温度值。
9.进一步，所述基于模糊控制算法和所述当前温度值，生成所述目标汽轮发电机组
的电动阀门的阀门控制信号的步骤，包括：根据所述当前温度值和预设温度值，得到当前温度偏差值；基于所述模糊控制算法和所述当前温度偏差值，生成所述阀门开度值，并将所述目标阀门开度值转换为所述阀门控制信号。
10.进一步，所述电动阀门上设置有电子执行器，所述将所述阀门控制信号发送至所述电动阀门，以使所述电动阀门将所述电动阀门的开度值调整至所述阀门控制信号对应的目标阀门开度值，实现对所述目标汽轮发电机组的循环水流量的控制的步骤，包括：将所述阀门控制信号发送至所述电动阀门上的电子执行器，以使所述电子执行器根据所述阀门控制信号，驱动所述电动阀门的阀芯将所述电动阀门的开度值调整至所述阀门控制信号对应的目标阀门开度值，实现对所述目标汽轮发电机组的循环水流量的控制。
11.进一步，所述目标汽轮发电机组为：15mw汽轮发电机组。
12.本发明的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制系统的技术方案如下：包括：采集模块、处理模块和控制模块；所述采集模块用于：获取目标汽轮发电机组的预设位置处的润滑油的当前温度值；所述处理模块用于：基于模糊控制算法和所述当前温度值，生成所述目标汽轮发电机组的电动阀门的阀门控制信号；其中，所述电动阀门设置在所述目标汽轮发电机组的冷油器的循环水入口处，所述电动阀门用于通过控制所述目标汽轮发电机组的循环水流量实现对所述汽轮发电机组的润滑油温度的控制；所述控制模块用于：将所述阀门控制信号发送至所述电动阀门，以使所述电动阀门将所述电动阀门的开度值调整至所述阀门控制信号对应的目标阀门开度值，实现对所述目标汽轮发电机组的循环水流量的控制。
13.本发明的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制系统的有益效果如下：本发明的系统通过采用模糊控制算法对温度控制回路进行控制，克服了汽轮机组在运行过程中润滑油温度的时变性、不确定性的控制难点。
14.在上述方案的基础上，本发明的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制系统还可以做如下改进。
15.进一步，所述预设位置为：所述冷油器的出油口，所述采集模块具体用于：获取温度传感器所采集的所述冷油器的出油口处的润滑油的所述当前温度值。
16.进一步，所述处理模块具体用于：根据所述当前温度值和预设温度值，得到当前温度偏差值；基于所述模糊控制算法和所述当前温度偏差值，生成所述阀门开度值，并将所述目标阀门开度值转换为所述阀门控制信号。
17.进一步，所述控制模块具体用于：将所述阀门控制信号发送至所述电动阀门上的电子执行器，以使所述电子执行器根据所述阀门控制信号，驱动所述电动阀门的阀芯将所述电动阀门的开度值调整至所述阀门控制信号对应的目标阀门开度值，实现对所述目标汽轮发电机组的循环水流量的控制。
18.进一步，所述目标汽轮发电机组为：15mw汽轮发电机组。
附图说明
19.图1示出了本发明提供的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制方法的实施例的流程示意图；图2示出了本发明提供的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制方法的实施例中的目标汽轮发电机组的控制原理示意图；图3示出了本发明提供的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制方法的实施例中的步骤120的流程示意图；图4示出了本发明提供的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制方法的实施例中的仿真实验的原理示意图；图5示出了本发明提供的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制系统的实施例的结构示意图。
具体实施方式
20.图1示出了本发明提供的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制方法的实施例的流程示意图，该方法由控制器执行。如图1所示，该方法包括如下步骤：步骤110：获取目标汽轮发电机组的预设位置处的润滑油的当前温度值。
21.其中，
①
在本实施例中，目标汽轮发电机组为15mw汽轮发电机组，也可根据需求选择其他类型的汽轮发电机组，在此不设限制。
②
当前温度值为：当前时刻下，目标汽轮发电机组的冷油器的出油口处的润滑油的温度值。
③
预设位置为：目标汽轮发电机组中的任意位置，在本实施例中默认为冷油器的出油口。
22.具体地，控制器获取当前时刻下15mw汽轮发电机组的预设位置处的润滑油的温度值。
23.需要说明的是，
①
图2示出了本实施例中的目标汽轮发电机组的润滑油温度控制系统的结构图。如图2所示，系统整体由主油泵提供动力，润滑油经过注油器形成两股较低压力的油，一股回到主油泵，一股经冷油器冷却后直接进各轴瓦，润滑油在表面式换热器（冷油器）中进行热交换实现冷却。在本系统中，使用控制器控制电动阀门改变循环水流量，进而改变热交换量达到控制油温的目的。
②
本实施例中的控制器可以是芯片、处理器或者模糊控制器，仅需能够实现本实施例的功能即可，在此不设限制。
24.步骤120：基于模糊控制算法和所述当前温度值，生成所述目标汽轮发电机组的电动阀门的阀门控制信号。
25.其中，
①
所述电动阀门设置在所述目标汽轮发电机组的冷油器的循环水入口处，所述电动阀门用于通过控制所述目标汽轮发电机组的循环水流量实现对所述汽轮发电机组的润滑油温度的控制。
②
阀门控制信号为驱动阀门开度的信号，该信号为电信号，不同的阀门控制信号对应一个阀门开度值。
26.具体地，如图3所示，步骤120包括：步骤121：根据所述当前温度值和预设温度值，得到当前温度偏差值。
27.其中，
①
预设温度值为控制器所设置的目标汽轮发电机组的润滑油的理想温度值，默认为45℃。
②
当前温度偏差值为：当前温度值和预设温度值的温度差值。
28.步骤122：基于所述模糊控制算法和所述当前温度偏差值，生成所述阀门开度值，
并将所述目标阀门开度值转换为所述阀门控制信号。
29.其中，
①
模糊控制算法模是一种能反应人类经验知识的智能控制策略，在规划和设计模糊控制系统时，不需要对控制过程进行数学化的描述，只需根据设计者或者有关专家的知识、经验或者操作数据，从工业控制的操作认识出发，建立符合实际的语言变量控制规则，即可获得可靠的控制性能。
②
模糊控制算法以规则库、模糊推理算法、输入变量模糊化和输出变量清晰化四部分组成的模糊控制器为核心，对由传感器采集进入的信号进行预处理，然后对采集的信号进行模糊化处理，把实际采集的信号模糊化成相应的模糊变量；通过模糊控制器的推理算法，得出模糊控制决策；再经清晰化过程，把模糊控制值转化为可用于实际输出的控制值进行输出，推动执行器动作，达到模糊控制的目的。
③
在模糊控制算法中，把目标汽轮发电机组中的润滑油的当前温度偏差值作为输入，阀门控制信号对应的目标阀门开度值作为输出。因此，控制器的实际输入量为设定温度偏差值e，目标阀门开度值d。输入变量e的论域为[-6，6]，输出变量d的论域为[0，1]，根据现场试验以及操作经验规律确定模糊控制器的规则如下表1所示。
[0030]
表1： 步骤130：将所述阀门控制信号发送至所述电动阀门，以使所述电动阀门将所述电动阀门的开度值调整至所述阀门控制信号对应的目标阀门开度值，实现对所述目标汽轮发电机组的循环水流量的控制。
[0031]
较优地，步骤110包括：获取温度传感器所采集的所述冷油器的出油口处的润滑油的所述当前温度值。
[0032]
其中，所述温度传感器设置于所述冷油器的出油口处。
[0033]
需要说明的是，温度传感器的个数可以是一个或者多个，当温度传感器为多个时，将多个温度传感器的平均值作为当前温度值。
[0034]
较优地，所述电动阀门上设置有电子执行器。
[0035]
其中，电子执行器默认为：381l系列直行程电子式电动执行器，也可根据需求进行选择，在此不设限制。
[0036]
步骤130包括：将所述阀门控制信号发送至所述电动阀门上的电子执行器，以使所述电子执行器根据所述阀门控制信号，驱动所述电动阀门的阀芯将所述电动阀门的开度值调整至所述阀门控制信号对应的目标阀门开度值，实现对所述目标汽轮发电机组的循环水流量的控制。
[0037]
其中，阀门控制信号为dc 4-20ma的电信号。
[0038]
需要说明的是，电子执行器接收控制器发送的阀门控制信号，实现预定直线往复运动改变阀芯位置，电子执行器的被控对象为电动阀门的阀芯的位置（开度值）。
[0039]
此外，采用如图4所示的仿真实验验证本实施例的可行性。
[0040]
具体地，根据本实施例的技术方案，结合matlab的simulink功能进行目标汽轮发电机组的润滑油温度控制的仿真实验。根据测试的结果表明，该算法在260s内实现对目标汽轮发电机组的润滑油温度在45℃的精确控制，具有很好的动静态响应，且具有较强的抗
干扰能力，很好的解决汽轮机油温自动控制难题。
[0041]
本实施例的技术方案通过采用模糊控制算法对温度控制回路进行控制，克服了汽轮机组在运行过程中润滑油温度的时变性、不确定性的控制难点。
[0042]
图5示出了本发明提供的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制系统的实施例的结构示意图。如图5所示，该系统200包括：包括：采集模块210、处理模块220和控制模块230。
[0043]
所述采集模块210用于：获取目标汽轮发电机组的预设位置处的润滑油的当前温度值；所述处理模块220用于：基于模糊控制算法和所述当前温度值，生成所述目标汽轮发电机组的电动阀门的阀门控制信号；其中，所述电动阀门设置在所述目标汽轮发电机组的冷油器的循环水入口处，所述电动阀门用于通过控制所述目标汽轮发电机组的循环水流量实现对所述汽轮发电机组的润滑油温度的控制；所述控制模块230用于：将所述阀门控制信号发送至所述电动阀门，以使所述电动阀门将所述电动阀门的开度值调整至所述阀门控制信号对应的目标阀门开度值，实现对所述目标汽轮发电机组的循环水流量的控制。
[0044]
较优地，所述预设位置为：所述冷油器的出油口，所述采集模块210具体用于：获取温度传感器所采集的所述冷油器的出油口处的润滑油的所述当前温度值。
[0045]
较优地，所述处理模块220具体用于：根据所述当前温度值和预设温度值，得到当前温度偏差值；基于所述模糊控制算法和所述当前温度偏差值，生成所述阀门开度值，并将所述目标阀门开度值转换为所述阀门控制信号。
[0046]
较优地，所述控制模块230具体用于：将所述阀门控制信号发送至所述电动阀门上的电子执行器，以使所述电子执行器根据所述阀门控制信号，驱动所述电动阀门的阀芯将所述电动阀门的开度值调整至所述阀门控制信号对应的目标阀门开度值，实现对所述目标汽轮发电机组的循环水流量的控制。
[0047]
较优地，所述目标汽轮发电机组为：15mw汽轮发电机组。
[0048]
本实施例的技术方案通过采用模糊控制算法对温度控制回路进行控制，克服了汽轮机组在运行过程中润滑油温度的时变性、不确定性的控制难点。
[0049]
上述关于本实施例的一种汽轮发电机组的润滑油温度控制系统200中的各参数和各个模块实现相应功能的步骤，可参考上文中关于一种汽轮发电机组的润滑油温度控制方法的实施中的各参数和步骤，在此不做赘述。
[0050]
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。类似地，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。其中，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
[0051]
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未
列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。