[發明專利]一種汽輪機控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202110033921.8
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112859584A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 楊平;楊慧超;曾永剛;劉琪
• 申請（專利權）人: 四川中投明和智信工程咨詢有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;F01D15/10;F01K11/02
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 尹新路

本發明提出了一種汽輪機控制系統及其控制方法，首先對調速控制系統進行靜態試驗，得到調速控制系統的控制結構和模型參數；然后再對調速控制系統進行動態試驗，獲取用于辨識汽輪機本體模型參數的實測數據，并通過辨識方法獲得高壓汽室容積時間常數、再熱汽室容積時間常數、低壓連通管的容積時間常數，并建立調速控制系統的模擬系統；接著對調速控制系統進行實際測量，獲取實際的調速控制系統的實測數據；然后使用調速控制系統進行轉速調節、功率調節、功頻調節控制運算；在使用調速控制系統時，基于模擬系統和實際的調速控制系統，采用差分進化算法對調速控制系統進行優化。

技術領域

本發明屬于工業汽輪機控制技術領域，具體地說，涉及一種汽輪機控制系統及其控制方法。

背景技術

汽輪機首先將蒸汽儲存熱能經汽輪機轉子轉換成旋轉機械能，然后利用發電機將機械能轉換成電能。每臺汽輪機都需配置調速系統，以保證能夠及時調節汽輪機輸出功率，同時穩定電網運行頻率在正常范圍以內，并為各并列運行中的發電機適當的分配負荷。發電機的功率或頻率調節通常是由調速系統控制汽輪機的汽門開度來實現的，一般調整調速系統的參數和功率(頻率)的給定值即可獲取發電機的功頻調節特性。

汽輪機及其調速系統的基本工作原理為：機組并網運行時，根據轉速偏差(發電機的轉速ω和給定轉速ω_ref的差值)來控制汽輪機汽門開度μ，調節汽輪機的進汽量及焙降，改變原動機輸出的機械功率P_M，進而調節發電機輸出有功功率。汽輪機調速系統主要包括機械液壓式調速系統和功頻電液式調速系統。

機械液壓式調速系統在電力系統受到擾動后，收到轉速變化的信息，調節機構及時動作，使汽輪機調節閥門產生動作，改變進汽量，讓機組重新達到穩定狀態，同時控制轉速在合理的范圍內，是一種純速度調節系統。

由于汽輪機的單機容量的增加、汽輪機中間再熱環節的出現和電網自動化水平的增強使得傳統機械液壓式調速系統已無法滿足汽輪機組的新的控制要求。由于中間再熱式汽輪機的中間容積對汽輪機的動態特性有較大影響，而且采用機爐單元布置會造成新蒸汽壓力波動，轉速與功率之間的比例關系會受到一定程度的影響。

發明內容

本發明針對現有技術的上述問題，提出了一種汽輪機控制系統及其控制方法，對汽輪機實現PID控制調節的同時還進行了調節控制的優化，實現了更精確的汽輪機控制。

本發明具體實現內容如下：

本發明提出了一種汽輪機控制系統，與汽輪機、發電機連接，所述控制系統包括分別與汽輪機和發電機連接的調速控制系統，所述調速控制系統包括中央控制模塊，所述中央控制模塊包括相互連接的調節計算模塊、PID調節模塊；

所述調節計算模塊還分別與發電機、汽輪機連接，所述調速控制系統還包括與PID調節模塊依次連接的功率放大模塊、電液轉換模塊、中間放大模塊和油動機，所述油動機與所述汽輪機、發電機依次連接。

本發明還提出了一種汽輪機，與油動機和發電機連接，所述汽輪機包括與油動機依次連接的自鍋爐、汽門及汽室、高壓缸HP、再熱器、中壓缸IP、連接管道、低壓缸LP及冷凝器，并通過低壓缸LP和冷凝器與所述發電機連接。

本發明還提出了一種汽輪機控制方法，首先對調速控制系統進行靜態試驗，得到調速控制系統的控制結構和模型參數；然后再對調速控制系統進行動態試驗，獲取用于辨識汽輪機本體模型參數的實測數據，并通過辨識方法獲得高壓汽室容積時間常數、再熱汽室容積時間常數、低壓連通管的容積時間常數，并建立調速控制系統的模擬系統；接著對調速控制系統進行實際測量，獲取實際的調速控制系統的實測數據；然后使用調速控制系統進行轉速調節、功率調節、功頻調節控制運算；

在使用調速控制系統時，基于模擬系統和實際的調速控制系統，采用差分進化算法對調速控制系統進行優化。