[發(fā)明專利]海洋核動力船用溴化鋰制冷機變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)和控制方法

有效

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• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111735228B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡三華;姚波;謝小華;馬以文;湯青松
• 申請（專利權(quán)）人: 中船重工湖北海洋核能有限公司
• 主分類號: F25B15/06
• 分類號: F25B15/06;F25B49/04;G21D1/02
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 徐祥生

本發(fā)明涉及海洋核動力船用溴化鋰制冷機變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)和控制方法，系統(tǒng)包括溴化鋰制冷機和可編程控制器，可編程控制器包括邏輯運算器、切換開關(guān)、PID控制器和混合控制器，混合控制器包括組成閉環(huán)控制的第一、三控制器和確保系統(tǒng)穩(wěn)定裕度和靈敏性的第二控制器，PID控制器和混合控制器的信號輸入、輸出端分別與切換開關(guān)連接，各傳感器的信號輸出端分別與邏輯運算器的信號輸入端連接，邏輯運算器的信號輸出端與切換開關(guān)連接，電動調(diào)節(jié)閥的控制信號輸入端與切換開關(guān)連接。方法包括選擇切換模式；選擇控制模式；傳統(tǒng)PID控制和解析式混合控制。本發(fā)明參數(shù)整定簡單、系統(tǒng)靈敏性和魯棒性良好，有效解決了低負荷變工況下的系統(tǒng)不穩(wěn)定問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及余熱利用控制，具體而言是海洋核動力船用溴化鋰制冷機變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)和控制方法。

背景技術(shù)

海洋核動力船舶可為遠洋開發(fā)提供電、淡水、熱能等，因其具有功率大、換料周期長、機動性好的優(yōu)勢而獲得迅速發(fā)展。為了節(jié)能減排、提高核動力的利用效率，船上的大型負荷設(shè)備如溴化鋰制冷機通常采用核動力的乏汽作為動力源。

目前，溴化鋰制冷機的控制系統(tǒng)普遍采用PID控制器，PID控制器的參數(shù)整定以經(jīng)驗為主，控制系統(tǒng)所采集的信息量有限，智能化程度較低。

核動力船舶工況變化較大，當核動力在低負荷工況運行時，其乏汽的變化很大，往往導(dǎo)致溴化鋰制冷機產(chǎn)生不穩(wěn)定因子，使常規(guī)的PID控制方法很難實現(xiàn)穩(wěn)定控制。一旦出現(xiàn)這種情形，通常要靠具有豐富經(jīng)驗的操作人員進行手動控制，待穩(wěn)定后再轉(zhuǎn)為自動控制，不僅操作復(fù)雜繁瑣，而且自動化程度低，控制效率不高。

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提出一種參數(shù)整定簡單、系統(tǒng)靈敏性和魯棒性良好的海洋核動力船用溴化鋰制冷機變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)和控制方法。采用本發(fā)明，既保留了PID控制器在穩(wěn)態(tài)工況下的良好品質(zhì)，又解決了低負荷變工況下的系統(tǒng)不穩(wěn)定問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種參數(shù)整定簡單、系統(tǒng)靈敏性和魯棒性良好的海洋核動力船用溴化鋰制冷機變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)和控制方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種海洋核動力船用溴化鋰制冷機變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)，包括溴化鋰制冷機、乏汽管道、冷水進口管、冷水出口管和可編程控制器，其特征是乏汽管道通過電動調(diào)節(jié)閥與溴化鋰制冷機連接，乏汽管道上設(shè)置有乏汽壓力傳感器和乏汽溫度傳感器，冷水進口管上設(shè)置有進水溫度傳感器，冷水出口管上設(shè)置有出水溫度傳感器，可編程控制器包括選擇開關(guān)、邏輯運算器、切換開關(guān)、PID控制器和混合控制器，混合控制器包括用于組成閉環(huán)控制的第一控制器、第三控制器和用于確保系統(tǒng)穩(wěn)定裕度和靈敏性的第二控制器，PID控制器的信號輸入端和信號輸出端、混合控制器的信號輸入端和信號輸出端分別與切換開關(guān)連接，乏汽壓力傳感器、乏汽溫度傳感器、進水溫度傳感器和出水溫度傳感器的信號輸出端分別與邏輯運算器的信號輸入端連接，邏輯運算器的信號輸出端與切換開關(guān)連接，電動調(diào)節(jié)閥的控制信號輸入端與切換開關(guān)連接。

用上述控制系統(tǒng)對海洋核動力船用溴化鋰制冷機進行變結(jié)構(gòu)控制的方法，包括以下步驟：

S1.選擇切換模式；

將選擇開關(guān)置于“手動”或“自動”處；

S2.選擇控制模式；

S2.1.手動選擇；

選擇開關(guān)置于“手動”處，操作人員根據(jù)系統(tǒng)工況和經(jīng)驗，將切換開關(guān)置于“PID控制器”或“混合控制器”處；

S2.2.自動選擇；

選擇開關(guān)置于“自動”處，邏輯運算器根據(jù)乏汽壓力傳感器、乏汽溫度傳感器、進水溫度傳感器和出水溫度傳感器的信號，進行邏輯運算，判斷當前系統(tǒng)工況并自動輸出信號：當乏汽量較小且變化較大，冷水溫差值較大且變化較大，系統(tǒng)可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)時，將切換開關(guān)切換至“混合控制器”；其他情況下，則將切換開關(guān)切換至“PID控制器”；