本實用新型專利技術(shù)公開了一種用于除氧器水位控制的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括水位采集模塊和內(nèi)模控制器，其中，所述水位采集模塊用于采集所述除氧器的當(dāng)前水位，并將采集到的當(dāng)前水位傳送給所述內(nèi)模控制器；以及所述內(nèi)模控制器用于根據(jù)所述除氧器的設(shè)定水位和所述除氧器的當(dāng)前水位來調(diào)節(jié)所述除氧器調(diào)節(jié)閥的閥位，以改變凝結(jié)水的流量，從而實現(xiàn)對除氧器水位的控制。所述系統(tǒng)對于穩(wěn)態(tài)過程和動態(tài)過程都可以明顯提高發(fā)電機(jī)組中除氧器水位的調(diào)節(jié)品質(zhì)。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及自動控制領(lǐng)域，特別涉及一種用于除氧器水位控制的系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
除氧器在電廠熱力系統(tǒng)中承擔(dān)除氧任務(wù)，以防止設(shè)備腐蝕，同時，它又是回?zé)嵯到y(tǒng)中的混合式加熱器之一，并作為凝結(jié)水泵和給水泵之間的緩沖和貯水裝置。圖I是用PID控制除氧器水位的發(fā)電機(jī)組中的熱力系統(tǒng)。如圖I所示，穩(wěn)壓水箱104中的化學(xué)補充水經(jīng)過化學(xué)補充水調(diào)節(jié)閥107進(jìn)入凝汽器102，再經(jīng)過凝結(jié)水泵103進(jìn)入凝結(jié)水母管108，經(jīng)過軸封加熱器111、低壓加熱器109和蒸汽加熱器110后，經(jīng)過除氧器調(diào)節(jié)閥105進(jìn)入除氧器101，如果凝結(jié)水母管108壓力過高，一部分凝結(jié)水經(jīng)再循環(huán)調(diào)節(jié)閥106進(jìn)入凝汽器102。現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)中，以除氧器101的水位為被調(diào)量，需要調(diào)節(jié)凝結(jié)水·泵103出口至除氧器101的凝結(jié)水母管108上的除氧器調(diào)節(jié)閥105的閥位來改變凝結(jié)水的流量，凝汽器102水位的控制通過調(diào)節(jié)再循環(huán)調(diào)節(jié)閥106和化學(xué)補充水調(diào)節(jié)閥107來實現(xiàn)。現(xiàn)有控制系統(tǒng)采用的是PID控制器，實際運行中的可控性差，特別是不能滿足變負(fù)荷工況的要求。除氧器水位屬于無自平衡熱工對象，具有大滯后、大慣性的特點，實際操作中，對除氧器水位的控制所需時間長達(dá)五分鐘以上，而且，實際運行中可能有多臺機(jī)組共用除氧器的情況，常規(guī)PID控制方案難以滿足控制要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，通過對除氧器水位、凝結(jié)水母管壓力建立物理模型，搭建內(nèi)模控制系統(tǒng)，并根據(jù)凝汽器無水運行要求，提供了一種對于穩(wěn)態(tài)過程和動態(tài)過程都可以明顯提高除氧器的水位的調(diào)節(jié)品質(zhì)的控制系統(tǒng)。一種用于除氧器水位控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括水位采集模塊和內(nèi)模控制器，其中，所述水位采集模塊用于采集所述除氧器的當(dāng)前水位，并將采集到的當(dāng)前水位傳送給所述內(nèi)模控制器；以及所述內(nèi)模控制器用于根據(jù)所述除氧器的設(shè)定水位和所述除氧器的當(dāng)前水位來調(diào)節(jié)除氧器調(diào)節(jié)閥的閥位。由于本技術(shù)采用了在設(shè)定值跟蹤性和擾動抑制性方面具有良好性能的內(nèi)模控制器，所以本技術(shù)的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對除氧器水位設(shè)定值的良好跟蹤并抑制擾動，能夠縮短水位上升/下降時間和穩(wěn)定時間。附圖說明圖I是用PID控制除氧器水位的發(fā)電機(jī)組中的熱力系統(tǒng)；圖2是根據(jù)本技術(shù)的用內(nèi)模控制器控制除氧器水位的發(fā)電機(jī)組中的熱力系統(tǒng)；圖3是根據(jù)本技術(shù)的用于除氧器水位控制的系統(tǒng)的框圖；圖4是根據(jù)本技術(shù)的內(nèi)模控制器的原理圖；圖5是根據(jù)本技術(shù)的用于除氧器水位控制的方法的流程圖；圖6是根據(jù)本技術(shù)的內(nèi)模控制階躍仿真試驗的曲線圖；圖7是穩(wěn)態(tài)時對除氧器水位進(jìn)行手動控制時的曲線圖；圖8是穩(wěn)態(tài)時根據(jù)本技術(shù)的內(nèi)模控制器的控制效果圖；圖9是定值擾動時根據(jù)本技術(shù)的內(nèi)模控制器的控制效果圖；圖10是增負(fù)荷擾動時根據(jù)本技術(shù)的內(nèi)模控制器的控制效果圖；圖11是減負(fù)荷擾動時根據(jù)本技術(shù)的內(nèi)模控制器的控制效果圖。 具體實施方式以下結(jié)合附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本技術(shù)的用于除氧器水位控制的系統(tǒng)。如圖2所示，凝汽器102 —般采用低水位運行，并且凝結(jié)水泵103具有自調(diào)節(jié)功能，即當(dāng)凝汽器102達(dá)到一定水位時，凝結(jié)水泵103自動工作改變其出口流量，保持凝汽器102的低水位運行。為了保證凝結(jié)水泵103運行的安全性，應(yīng)維持凝結(jié)水泵103出口壓力在一定范圍內(nèi)變化，主要是通過除氧器調(diào)節(jié)閥105和再循環(huán)調(diào)節(jié)閥106來實現(xiàn)。考慮到凝汽器102水容積小對凝汽器102的水位安全性能要求高的情況，可以在凝結(jié)水泵103的出口增加一個壓力調(diào)節(jié)器，根據(jù)接收到的凝結(jié)水泵103出口的壓力信號來調(diào)節(jié)除氧器調(diào)節(jié)閥105的閥位，達(dá)到維持凝結(jié)水泵103出口壓力穩(wěn)定的目的。中小型發(fā)電廠凝結(jié)水泵運行實踐證明，采用汽蝕調(diào)節(jié)運行的凝結(jié)水泵，其過流部件損壞并不嚴(yán)重，卻可使凝結(jié)水泵自動調(diào)節(jié)流量，提高凝結(jié)水泵調(diào)節(jié)效率，降低耗電量(可降低30% 40%)。實施凝結(jié)水泵汽蝕調(diào)節(jié)方式的具體方法是開啟凝結(jié)水泵103出口至除氧器101之間的所有閥門，使凝結(jié)水母管108處于不節(jié)流狀態(tài)；凝結(jié)水泵103的出水量由凝汽器102水位高低自行調(diào)節(jié)，機(jī)組負(fù)荷升高時，凝汽器102水位升高，凝結(jié)水泵103出力增大，負(fù)荷降低時，凝汽器102水位降低，凝結(jié)水泵103出力減小。如圖3所示，根據(jù)本技術(shù)的用于除氧器水位控制的系統(tǒng)包括水位采集模塊301和內(nèi)模控制器302，其中，所述水位采集模塊301用于采集除氧器101的當(dāng)前水位，并將采集到的當(dāng)前水位傳送給所述內(nèi)模控制器302 ;所述內(nèi)模控制器302用于根據(jù)所述除氧器101的設(shè)定水位和除氧器101的當(dāng)前水位來調(diào)節(jié)除氧器調(diào)節(jié)閥105的閥位，以改變凝結(jié)水的流量，從而實現(xiàn)對除氧器水位的控制。下面結(jié)合圖4來詳細(xì)描述根據(jù)本技術(shù)的內(nèi)模控制器302的原理。如圖4所示，內(nèi)模控制器302包括濾波器模塊401、內(nèi)模控制模塊402和內(nèi)部模型傳遞函數(shù)模塊404，其中，內(nèi)部模型傳遞函數(shù)模塊404構(gòu)建了內(nèi)部模型傳遞函數(shù)，即除氧器101的水位隨著除氧器調(diào)節(jié)閥105的閥位的變化模型。為了便于說明內(nèi)模控制器302的仿真操作，圖4中示出了受控對象模塊403，本技術(shù)中受控對象指的是除氧器101的水位，其中除氧器101的水位會隨著除氧器調(diào)節(jié)閥105的閥位的變化而變化。圖4中，r表示除氧器101的設(shè)定水位，y表示除氧器101的當(dāng)前水位，d表示外部擾動，Gm(s)是受控對象的名義數(shù)學(xué)模型，即控制系統(tǒng)的內(nèi)部模型傳遞函數(shù)，Ge(S)代表內(nèi)模控制傳遞函數(shù)，Gp (s)代表受控對象傳遞函數(shù)，F(xiàn) (s)代表濾波器傳遞函數(shù)。內(nèi)模控制器302的工作原理是將除氧器101的當(dāng)前水位y與所述內(nèi)部模型傳遞函數(shù)模塊404輸出的估計水位y,作差，得到第一偏差水位Ayl ;將所述設(shè)定水位r與所述第一偏差水位Ayl作差，得到第二偏差水位Λ y2;將所述第二偏差水位Λ y2依次經(jīng)所述濾波器模塊401和所述內(nèi)模控制模塊402調(diào)整后輸出所述除氧器調(diào)節(jié)閥的閥位u ;將所述除氧器調(diào)節(jié)閥的閥位u輸入所述內(nèi)部模型傳遞函數(shù)模塊404。在計算機(jī)仿真時，將所述內(nèi)模控制模塊402的輸出經(jīng)所述受控對象模塊403調(diào)整后與外部擾動d之和作為除氧器的當(dāng)前水位y，在生產(chǎn)過程當(dāng)中，所述除氧器的當(dāng)前水位I由所述水位采集模塊301采集得到。對于內(nèi)模控制器，只要將內(nèi)模控制傳遞函數(shù)構(gòu)建為內(nèi)部模型傳遞函數(shù)的逆，則內(nèi)模控制可獲得理想的跟蹤特性和抗擾特性。即Ge(S) =Gffl-1 (s)0但是理想的內(nèi)模控制器特性常難以獲得，其原因在于I)若對象含有時滯特性，則Ge(S) = G;1 (s)中含有純超前項，這在物理上是難以實現(xiàn)的。2)若對象模型含有右半平面零點，則內(nèi)模控制器Ge(S)中就有右半平面極點，這 樣，內(nèi)模控制器本身不穩(wěn)定，因而閉環(huán)系統(tǒng)也不穩(wěn)定。3)若對象模型Gm(S)嚴(yán)格有理，則理想控制器Ge(S) = Gn^1(S)非有理，內(nèi)模控制器Gc(s)中出現(xiàn)微分器，這樣內(nèi)模控制系統(tǒng)對于過程測量信號中的噪聲極為敏感，因而不切實際。4)采用理想內(nèi)模控制器構(gòu)成的系統(tǒng)，對于模型誤差極為敏感，若Ge(S) Φ GnT1(S)，則無法確保閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性。鑒于上述問題，首先設(shè)計一個穩(wěn)定的理想控制器，而不考慮系統(tǒng)的魯棒性和約束。其次引入濾波器，通過濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)來獲得期望的動態(tài)品質(zhì)和魯棒性。一、控制策略的設(shè)計(a)構(gòu)建內(nèi)部模本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種用于除氧器水位控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括水位采集模塊和內(nèi)模控制器，其特征在于：所述水位采集模塊用于采集所述除氧器的當(dāng)前水位，并將采集到的當(dāng)前水位傳送給所述內(nèi)模控制器；以及所述內(nèi)模控制器用于根據(jù)所述除氧器的設(shè)定水位和所述除氧器的當(dāng)前水位來調(diào)節(jié)所述除氧器調(diào)節(jié)閥的閥位。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫曉峰，王傳棟，王友東，張允超，王瑞山，
申請(專利權(quán))人：中國神華能源股份有限公司，北京國華電力有限責(zé)任公司，國華徐州發(fā)電有限公司，
類型：實用新型
國別省市：
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