用于给水泵系统运行中防抢水的控制方法、装置及给水泵系统与流程

文档序号:15579169发布日期:2018-09-29 06:25

本发明涉及热工控制及自动化领域,具体地涉及一种用于给水泵系统运行中防抢水的控制方法、装置及给水泵系统。



背景技术:

国产600MW及以上等级超临界空冷机组,给水系统通常采用三台容量 35%的电动调速给水泵,如图1所示。由于系统设计原因,沿程阻力不匹配,当中低负荷工况两台给水泵并列运行时(第三台泵退出,冷备用),经常发生两台给水泵抢水工况,造成给水流量较大波动。尤其是1、2号或者2、3 号给水泵并列运行时(到出口给水母管的路径不同),无法保证给水流量稳定,导致机组长期被迫通过三台给水泵运行,进而影响机组的经济性和稳定性。

图2为给水控制系统中总给水量控制方法的示意图,每台给水泵PID入口接收两路信号,其中一路为总给水流量定值FSET与实际给水流量FPV的偏差,另一路为流量平衡回路。以1号给水泵为例,其PID控制器入口Δ的表达式为:

Δ=K1(FSET-FPV)+K2(FAVE-F1) (1)

两台给水泵并列运行状态下,抢水工况的发生是系统原因造成的。图3 为较为极端工况下两台给水泵并列抢水示意图,其中F1为1号给水泵流量, F2为2号给水泵流量,FSET为给水流量设定值,FPV为实际给水流量。当t1时刻给水泵发生抢水工况时,F1流量减少,F2流量增加,由于2号给水泵流量的增加量大于1号给水泵流量的减小量(ΔF2>ΔF1),导致FPV>FSET。对于2号给水泵入口的Δ值,由公式(1)可知,Δ值中的第一部分为负值,第二部分为负值,因此Δ为负值,2号给水勺管关小,以降低2号给水泵流量;对于1号给水泵入口的Δ值,由公式(1)可知,Δ值中的第一部分为负值,第二部分为正值,Δ值的正负由K1、K2的大小决定。由于现有技术的控制回路中的参数K2设置的较小,导致1号给水泵Δ值为负,1号给水勺管关小,以降低1号给水泵流量。由此,在t2时刻1、2号给水泵出力同时降低,总给水流量FPV降低,给水系统发生震荡。



技术实现要素:

本发明的目的是提供用于给水泵系统运行中防抢水的控制方法、装置及给水泵系统,该控制方法可在系统沿程阻力不匹配问题无法克服的情况下,解决了多个自动给水泵并列运行时的抢水问题,实现了给水流量的稳定控制。

为了实现上述目的,本发明提供一种用于给水泵系统运行中防抢水的控制方法,该控制方法包括:通过流量分配回路分别获取所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量;根据所获取的所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量,通过主调回路分别获取所述多个自动给水泵各自所需提供的转速;以及根据所获得的所述多个自动给水泵各自所需提供的转速,通过副调回路分别控制所述多个自动给水泵给水。

可选的,通过流量分配回路分别获取所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量包括:根据总给水流量设定值及所述多个自动给水泵各自的流量偏置分别获取所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量。

可选的,所述根据总给水流量设定值及所述多个自动给水泵各自的流量偏置分别获取所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量包括:分别通过以下公式计算获得:其中,FSET为所述总给水流量设定值,Fspi、为第i个自动给水泵所需提供的给水流量(1≤i≤N,N 为自动给水泵个数),Fm为手动给水泵实际总流量,为对Fm进行一阶滤波处理,以及Fbi为所述第i个自动给水泵的流量偏置。

可选的,所述第多个自动给水泵各自的流量偏置与各自自动给水泵所需提供的给水流量在所述总给水流量设定值中的占比成正相关。

可选的,所述通过副调回路分别控制所述多个自动给水泵给水包括:通过改变所述多个自动给水泵的勺管的开度分别控制所述多个自动给水泵给水。

相应地,本发明还提供一种用于给水泵系统运行中防抢水的控制装置,该控制装置包括:流量分配回路,用于获取所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量;主调回路,用于根据所获取的所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量,分别获取所述多个自动给水泵各自所需提供的转速;以及副调回路,用于根据所获得的所述多个自动给水泵各自所需提供的转速,分别控制所述多个自动给水泵给水。

可选的,所述流量分配回路根据总给水流量设定值及所述多个自动给水泵各自的流量偏置,分别获取上述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量。

可选的,所述流量分配回路根据总给水流量设定值及所述多个自动给水泵各自的流量偏置,分别获取上述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量包括:分别通过以下公式计算获得:其中,FSET为所述总给水流量设定值,Fspi为第i个自动给水泵所需提供的给水流量 (1≤i≤N,N为自动给水泵个数),Fm为手动给水泵实际总流量,为对Fm进行一阶滤波处理,以及Fbi为所述第i个自动给水泵的流量偏置。

可选的,所述第多个自动给水泵各自的流量偏置与各自自动给水泵所需提供的给水流量在所述总给水流量设定值中的占比成正相关。

可选的,所述副调回路控制所述多个自动给水泵给水包括:通过改变所述多个自动给水泵的勺管的开度分别控制所述多个自动给水泵给水。

相应地,本发明还提供一种给水泵系统,该给水泵系统包含上述的控制装置。

通过上述技术方案,本发明创造性地通过流量分配回路获取多个自动给水泵各自所需提供的给水流量,然后根据每个自动给水泵所需提供的给水流量通过主调回路获取每个自动给水泵所需提供的转速,最后再根据每个自动给水泵所需提供的转速通过副调回路分别控制多个自动给水泵给水。本发明可在系统沿程阻力不匹配问题无法克服的情况下,利用主调回路及副调回路将每个自动给水泵所需提供的给水流量转换为各自所需提供的转速,由于自动给水泵的转速与给水流量的线性度更强,通过该转速去控制自动给水泵给水可快速稳定给水流量,降低或减缓多个自动给水泵并列运行时的抢水问题,保障了锅炉的安全运行。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是现有技术中的三个给水泵并列运行的结构图;

图2是现有技术中的给水控制系统对总给水流量的控制流程图;

图3是现有技术中的两个给水泵并列运行抢水的示意图;

图4是本发明一种实施方式提供的用于给水泵系统运行中防抢水的控制方法;

图5是本发明一种实施方式提供的用于给水泵系统运行中防抢水的原理图;以及

图6是本发明一种实施方式提供的用于给水泵系统运行中防抢水的控制装置。

附图标记说明

1 流量分配回路 2 主调回路

3 副调回路

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。

图4是本发明一种实施方式提供的用于给水泵系统运行中防抢水的控制方法。如图4所示,该控制方法可包括以下三个步骤:S401,通过流量分配回路分别获取所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量;S402,根据所获取的所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量,通过主调回路分别获取所述多个自动给水泵各自所需提供的转速;以及S403,根据所获得的所述多个自动给水泵各自所需提供的转速,通过副调回路分别控制所述多个自动给水泵给水。该控制方法可通过流量分配回路获取多个自动给水泵各自所需提供的给水流量,然后根据每个自动给水泵所需提供的给水流量通过主调回路获取每个自动给水泵所需提供的转速,最后再根据每个自动给水泵所需提供的转速通过副调回路分别控制多个自动给水泵给水。本发明可在系统沿程阻力不匹配问题无法克服的情况下,利用主调回路及副调回路将多个自动给水泵所需提供的给水流量转换为各自所需提供的转速,由于自动给水泵的转速与给水流量的线性度更强,通过该转速去控制自动给水泵给水可快速稳定给水流量,降低或减缓多个自动给水泵并列运行时的抢水问题,保障了锅炉的安全运行。

所述通过流量分配回路分别获取所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量可包括:根据总给水流量设定值及所述多个自动给水泵各自的流量偏置分别获取所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量。具体而言,所述根据总给水流量设定值及所述多个自动给水泵各自的流量偏置分别获取所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量包括:分别通过以下公式计算获得:其中,FSET为所述总给水流量设定值, Fspi为第i个自动给水泵所需提供的给水流量(1≤i≤N,N为自动给水泵个数),Fm为手动给水泵实际总流量(由现场工作人员进行设置,如遇故障需启停该手动给水泵时,设置该值为0),为对Fm进行一阶滤波处理,以及Fbi为所述第i个自动给水泵的流量偏置。所述对Fm进行一阶滤波处理是考虑防止因手动给水泵调节时流量波动和启停该给水泵期间较大的流量扰动对系统造成的冲击而引入的,其中,T为滤波常数,S为拉普拉斯算子,表征复频率。所述流量偏置Fbi与所述第i个自动给水泵所需提供的给水流量在所述总给水流量设定值中的占比成正相关,例如,由三个自动给水泵组成的给水泵系统,当3号自动给水泵冷备用时,3号自动给水泵所需提供的给水流量为0,该给水流量在总给水流量设定值中的占比为0,其所对应的流量偏置Fb3为0。

根据上述流量分配回路确定多个自动给水泵各自所需提供的给水流量后,考虑与自动给水泵勺管的开度比较,自动给水泵所需提供的转速与流量的线性度更强,由此可知,通过控制所述自动给水泵所需提供的转速可以更快地达到控制多个自动给水泵各自所需提供的给水流量。因此,本发明通过所述主调回路和所述副调回路的综合设计,实现将多个自动给水泵各自所需提供的给水流量转换为各自所需提供的转速,再通过该转速控制每个自动给水泵勺管的开度控制每个自动给水泵的实际给水流量。该控制方法能够更精确地控制多个自动给水泵以接近于各自所需提供的给水流量给水,克服给水流量的波动,更有效地保证锅炉的运行安全。

具体而言,如图5所示,该给水系统采用三个容量35%的电动调速给水泵(简称自动给水泵)给水,其中任意两个自动给水泵并列运行(第三个泵退出,冷备用)时,由于系统设计原因导致沿程阻力不匹配,经常发生两个自动给水泵抢水工况。现以1、2号自动给水泵并列运行为例对用于给水泵系统运行中防抢水的控制过程进行解释说明。

首先,输入双泵运行指令,通过切换器T将控制流程切换至主调回路及副调回路的串级调节模块。根据总给水流量设定值FSET、1号、2号自动给水泵的流量偏置Fb1、Fb2及手动给水泵实际总流量Fm,通过流量分配回路,即分别通过及可获得 1、2号自动给水泵所需提供的给水流量Fsp1、Fsp2。

接着,如图5所示,将1、2号自动给水泵所需提供的给水流量Fsp1、Fsp2分别作为输入指令传送至各自的主调回路。由于自动给水泵勺管的开度与给水流量之间的线性度不是很强,若1、2号自动给水泵各自的主调回路直接根据所述给水流量Fsp1、Fsp2分别通过改变1、2号自动给水泵勺管的开度来控制两个自动给水泵各自的实际给水流量,则两个自动给水泵各自实际的给水流量与所述给水流量Fsp1、Fsp2之间的误差较大。在这种情况下,1、2号自动给水泵各自的主调回路分别将所述给水流量Fsp1、Fsp2转换为相应的转速,因此,1、2号自动给水泵各自主调回路的输出分别为1、2号自动给水泵各自所需提供的转速指令,并将其分别传送至各自的副调回路。

最后,1、2号自动给水泵的副调回路接收相应主调回路的输出指令,并根据1、2号自动给水泵各自所需提供的转速分别改变相应给水泵勺管的开度,以控制1、2号自动给水泵的实际给水流量。

当三个自动给水泵同时运行时,首先,根据总给水流量设定值FSET、3 个自动给水泵各自的流量偏置及手动给水泵实际总流量Fm,通过流量分配回路获得3个自动给水泵各自所需提供的给水流量Fsp1、Fsp2及Fsp3的过程中有所区别。具体而言,分别通过以下三个公式以及计算获得1、2、 3号自动给水泵所需提供的给水流量Fsp1、Fsp2、Fsp3。由于三个自动给水泵同时运行引起的抢水问题不是很严重,进而引起的流量波动也不是很明显,由此,下面将介绍两种控制方法控制三个自动给水泵给水。

接着,一方面,可以根据流量分配回路获得3个自动给水泵各自所需提供的给水流量Fsp1、Fsp2及Fsp3,采用本发明提供的主调回路及副调回路的串级控制方式控制三个自动给水泵给水。根据三个自动给水泵所需提供的给水流量,通过主调回路及副调回路的串级调节模块以各自所需提供的转速控制三个自动给水泵给水过程的具体细节及益处与上述描述的双泵运行的情况相同,于此不再赘述。

另一方面,还可以根据流量分配回路获得3个自动给水泵各自所需提供的给水流量Fsp1、Fsp2及Fsp3,直接采用一级控制回路直接改变三个自动给水泵各自勺管的开度,以控制三个自动给水泵给水,如图5所示。但在该一级控制回路中需要设置新的PID参数,其与上述主调回路中的PID参数及副调回路中的PID参数完全不同。

通过上述控制方法,可解决1、2号自动给水泵并列运行时的抢水问题,实现了中低负荷时3个自动给水泵的轮流冷备用,能够起到非常良好的节能效果。

本发明提供的用于给水泵系统运行中防抢水的控制方法并不限于适用于上述所列的三个自动给水泵系统,也适用于其他多个自动给水泵中的任意两个或者两个以上的自动给水泵。

综上所述,本发明通过流量分配回路获取多个自动给水泵各自所需提供的给水流量,然后根据所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量通过主调回路获取所述多个自动给水泵各自所需提供的转速,最后再根据所述多个自动给水泵各自所需提供的转速通过副调回路分别控制多个自动给水泵给水。本发明可在系统沿程阻力不匹配问题无法克服的情况下,利用主调回路及副调回路将多个自动给水泵的给水流量转换为各自所需提供的转速,由于转速与流量的线性度更强,通过该转速去控制自动给水泵给水可快速稳定给水流量,降低或减缓多个自动给水泵并列运行时的抢水问题,保障了锅炉的安全运行。

相应地,如图6所示,本发明还提供一种用于给水泵系统运行中防抢水的控制装置,该控制装置包括:流量分配回路1,用于获取所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量;主调回路2,用于根据所获取的所述多个自动给水泵各自所需提供的给水流量,分别获取所述多个自动给水泵各自所需提供的转速;以及副调回路3,用于根据所获得的所述多个自动给水泵各自所需提供的转速,分别控制所述多个自动给水泵给水。

有关本发明提供的用于给水泵系统运行中防抢水的控制装置的具体细节及益处可参阅上述针对用于给水泵系统运行中防抢水的控制方法的描述,于此不再赘述。

相应的,本发明还提供一种给水泵系统,该给水泵系统包含上述的控制装置。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

再多了解一些
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