[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于模型自適應(yīng)汽輪機(jī)調(diào)門(mén)流量特性?xún)?yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710554969.7
• 申請(qǐng)日: 2017-07-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107133433B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷志偉;張興;張劍;陳勝利;陳濤;武海澄;莊義飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華東分公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/17
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/17;G06F30/20;F01D17/10
• 代理公司: 合肥市浩智運(yùn)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于模型自適應(yīng)汽輪機(jī)調(diào)門(mén)流量特性?xún)?yōu)化方法，通過(guò)建立順序閥控制方式下汽輪機(jī)高調(diào)門(mén)流量特性數(shù)學(xué)模型，引入模型因子實(shí)現(xiàn)模型分段；再根據(jù)目標(biāo)函數(shù)D(X)進(jìn)行分段線性化；引入反饋機(jī)制ΔG，對(duì)分段模型誤差進(jìn)行校正，直到滿足精度要求，獲得最優(yōu)調(diào)門(mén)控制函數(shù)H_i′(x)，最終實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)流量指令與實(shí)際流量之間正比例關(guān)系。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了調(diào)門(mén)流量特性線性度與重疊度的解耦，即所優(yōu)化的結(jié)果近似理想的正比例函數(shù)關(guān)系的同時(shí)，獲得最佳的調(diào)門(mén)重疊度；從理論上求得最優(yōu)調(diào)門(mén)控制函數(shù)和最佳重疊度。避免機(jī)組反復(fù)進(jìn)行流量特性試驗(yàn)，減少機(jī)組不穩(wěn)定運(yùn)行因素。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)，尤其涉及的是一種基于模型自適應(yīng)汽輪機(jī)調(diào)門(mén)流量特性?xún)?yōu)化方法。

背景技術(shù)

采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)，調(diào)門(mén)控制方式分為：?jiǎn)伍y方式和順序閥方式。單閥方式下，所有高壓調(diào)門(mén)同時(shí)開(kāi)啟、保持同樣的開(kāi)度，節(jié)流損失大，機(jī)組效率低。順序閥方式下，各高壓調(diào)門(mén)按照調(diào)門(mén)控制函數(shù)，依次開(kāi)啟(一般前兩個(gè)調(diào)門(mén)同時(shí)開(kāi)啟)，調(diào)門(mén)之間存在重疊度，即前一調(diào)門(mén)尚未達(dá)到全開(kāi)狀態(tài)，后一調(diào)門(mén)便開(kāi)啟。通常考慮到機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益，采用順序閥方式運(yùn)行。因此，本發(fā)明所述汽輪機(jī)調(diào)門(mén)流量特性?xún)?yōu)化系指順序閥方式下，優(yōu)化調(diào)門(mén)控制函數(shù)，使得機(jī)組流量指令與實(shí)際流量成正比例函數(shù)關(guān)系，線性度為1。調(diào)門(mén)控制函數(shù)由機(jī)組流量指令與各調(diào)門(mén)開(kāi)度，各調(diào)門(mén)開(kāi)度與實(shí)際流量之間的函數(shù)映射組成。

現(xiàn)有的優(yōu)化技術(shù)，大都采用試湊法和作圖法，根據(jù)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，選取幾個(gè)調(diào)門(mén)控制函數(shù)特征點(diǎn)進(jìn)行整定，觀測(cè)機(jī)組流量指令與實(shí)際流量之間的線性度，直到滿足控制要求。但這種方法往往無(wú)法得到理論上最優(yōu)的調(diào)門(mén)流量特性，也無(wú)法同時(shí)兼顧流量特性線性度和調(diào)門(mén)重疊度。通過(guò)采用無(wú)重疊度方式進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，每個(gè)調(diào)門(mén)逐點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，工作量大。該方法獲取原始數(shù)據(jù)時(shí)需要負(fù)荷從0至100％的負(fù)荷變化，影響機(jī)組運(yùn)行的安全性。該方法的目標(biāo)參數(shù)僅考慮了流量指令與實(shí)際流量的線性度，沒(méi)能解決重疊度與線性度之間的耦合難題。

如圖1所示，順序閥方式下汽輪機(jī)流量指令與實(shí)際流量之間存在著非線性、強(qiáng)耦合的關(guān)系。各調(diào)門(mén)通過(guò)調(diào)門(mén)控制函數(shù)控制各調(diào)門(mén)開(kāi)度，根據(jù)各調(diào)門(mén)開(kāi)度最終計(jì)算實(shí)際流量。各調(diào)門(mén)之間存在著重疊區(qū)域(即重疊度)，由于調(diào)門(mén)的固有特性，當(dāng)前一調(diào)門(mén)開(kāi)啟到一定值時(shí)，對(duì)應(yīng)的調(diào)門(mén)流量便不再變化，對(duì)于汽輪機(jī)控制系統(tǒng)而言，需要此時(shí)開(kāi)啟下一調(diào)門(mén)來(lái)彌補(bǔ)該流量需求，即是調(diào)門(mén)重疊度。汽輪機(jī)調(diào)門(mén)流量特性?xún)?yōu)化目標(biāo)是為了實(shí)現(xiàn)流量指令與實(shí)際流量之間的函數(shù)映射關(guān)系為正比例關(guān)系，即通過(guò)優(yōu)化各調(diào)門(mén)控制函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種函數(shù)映射關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于模型自適應(yīng)汽輪機(jī)調(diào)門(mén)流量特性?xún)?yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)流量指令與實(shí)際流量之間正比例關(guān)系。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟：

(1)將各個(gè)調(diào)門(mén)控制函數(shù)整合成一個(gè)函數(shù)H_i(x)，各調(diào)門(mén)權(quán)值函數(shù)W_i(x)通常采用定值函數(shù)，即W_i(x)＝β_i，β_i根據(jù)順序閥方式下調(diào)門(mén)流量特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)求得：

Q(X)為實(shí)際流量，計(jì)算得到W_i(x)；

(2)引入控制因子ε作為分段模型控制量；

(3)設(shè)置各個(gè)調(diào)門(mén)的初始控制因子，將控制因子映射到輸入X的維度上的值記作模型因子，有

其中，H_i^-1(·)指第i個(gè)調(diào)門(mén)控制函數(shù)H_i(x)的反函數(shù)，δ表示調(diào)門(mén)開(kāi)度限值，求解第i個(gè)調(diào)門(mén)δ-ε_i開(kāi)度值所對(duì)應(yīng)的調(diào)門(mén)流量值；

(4)根據(jù)模型因子，將輸入的流量指令X分為各分段模型，其中，X₁＝X₂；