电站锅炉风烟系统的控制方法和系统与流程

文档序号:11558220阅读:1735来源:国知局
本发明涉及火电机组控制技术领域,特别是涉及一种电站锅炉风烟系统的控制方法和系统。

背景技术:
电站锅炉风烟系统是指供给锅炉燃料燃烧所需空气及将燃烧产物(烟气)经各换热器和污染物处理装置后由烟囱排入大气的管路系统,可以维持炉膛压力的稳定和燃烧、传热的正常进行。电站锅炉风烟系统的自动控制对机组的安全运行相当重要。由于电站锅炉风烟系统属于快速回路,锅炉送风量、炉膛负压和锅炉脱硫增压风机烟气压力等的测量信号干扰量较多、测量元件容易发生堵塞,以及执行机构动作迟延和速率限制等因素,都会影响到自动控制系统的稳定性。而送风控制、引风控制、脱硫增压风机入口烟气压力控制等系统内部之间还存在着相互耦合和相互影响,更加剧了自动控制系统的不稳定性。传统的电站锅炉风烟系统的自动控制系统大多采用单回路PID结合前馈的控制方法。但是电站锅炉由于风量测量、负压测量、以及执行机构故障等问题引起自动控制系统振荡而导致火电机组跳闸的事件时有发生,可见传统的电站锅炉风烟系统的控制方法稳定性不高。而且当自动控制系统稳定性变差后,PID调节容易发生扩散性振荡,危及火电机组的安全运行。

技术实现要素:
基于此,有必要针对上述问题,提供一种提高稳定性和安全性的电站锅炉风烟系统的控制方法和系统。一种电站锅炉风烟系统的控制方法,包括如下步骤:获取电站锅炉风烟系统的自动控制系统的被控参数的设定值和过程变量值,并根据所述设定值和所述过程变量值获取控制偏差;获取所述自动控制系统的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量,根据预设正数阈值、预设负数阈值、所述执行机构设备阀位控制指令、所述执行机构设备阀位反馈值和所述执行机构设备手动/自动状态量生成闭锁增指令和闭锁减指令;根据所述闭锁增指令和所述闭锁减指令,对所述控制偏差进行PID运算处理,得到运算输出;获取所述自动控制系统的前馈指令,根据所述运算输出和所述前馈指令生成输出指令,并根据所述输出指令对执行机构设备阀位进行控制。一种电站锅炉风烟系统的控制系统,包括:控制偏差获取模块,用于获取电站锅炉风烟系统的自动控制系统的被控参数的设定值和过程变量值,并根据所述设定值和所述过程变量值获取控制偏差;闭锁指令获取模块,用于获取所述自动控制系统的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量,根据预设正数阈值、预设负数阈值、所述执行机构设备阀位控制指令、所述执行机构设备阀位反馈值和所述执行机构设备手动/自动状态量生成闭锁增指令和闭锁减指令;PID运算模块,用于根据所述闭锁增指令和所述闭锁减指令,对所述控制偏差进行PID运算处理,得到运算输出;指令控制模块,用于获取所述自动控制系统的前馈指令,根据所述运算输出和所述前馈指令生成输出指令,并根据所述输出指令对执行机构设备阀位进行控制。上述电站锅炉风烟系统的控制方法和系统,根据获取的自动控制系统的设定值、过程变量值来得到控制偏差,根据预设正数阈值、预设负数阈值、获取的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量获取闭锁增指令和闭锁减指令,根据闭锁增指令和闭锁减指令,对控制偏差进行具有闭锁增和闭锁减功能的PID运算处理后得到运算输出,再根据运算输出和前馈指令生成输出指令,对自动控制系统的执行机构设备阀位进行控制。当出现执行机构设备阀位反馈值跟踪不上执行机构设备阀位控制指令的变化时,闭锁增指令和闭锁减指令分别暂停阀位控制指令的增大方向或减少方向的变化。因此,根据PID运算中结合闭锁增指令和闭锁减指令得到的运算输出和前馈指令生成输出指令,可以实现将过程变量值控制到设定值附近,能够很好地抑制由于执行机构故障而引发的自动控制系统振荡,从而提高稳定性,同时保证火电机组的安全运行。附图说明图1为本发明一实施例中电站锅炉风烟系统的控制方法的流程图;图2为另一实施例中电站锅炉风烟系统的控制方法的流程图;图3为一实施例中根据预设正数阈值、预设负数阈值、执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量生成闭锁增指令和闭锁减指令的具体流程图;图4为一实施例中闭锁增指令和闭锁减指令的逻辑生成示意图;图5为一实施例中电站锅炉风烟系统的控制方法的实施方案示意图;图6为本发明一实施例中电站锅炉风烟系统的控制系统的模块图;图7为另一实施例中电站锅炉风烟系统的控制系统的模块图;图8为一实施例中闭锁指令获取模块的具体单元图;图9为本发明应用于炉膛负压控制系统的一个具体实施例方案图;图10为本发明应用于送风量控制系统的一个实施例方案图;图11为本发明应用于脱硫增压风机入口烟气压力控制系统的一个实施例方案图。具体实施方式参考图1,本发明一实施例中的电站锅炉风烟系统的控制方法,包括以下步骤。S110:获取电站锅炉风烟系统的自动控制系统的被控参数的设定值和过程变量值,并根据设定值和过程变量值获取控制偏差。自动控制系统主要包括送风量控制系统、炉膛负压控制系统、脱硫增压风机入口烟气压力控制系统和一次风母管压力控制系统。被控参数为自动控制系统对应控制的参数。例如送风量控制系统的被控参数为风量,炉膛负压控制系统的被控参数为炉膛压力,脱硫增压风机入口烟气压力控制系统的被控参数为脱硫增压风机入口烟气压力。被控参数的设定值即为预先设置的被控参数值,过程变量值即为检测的被控参数值。S130:获取自动控制系统的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量,根据预设正数阈值、预设负数阈值、执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量获取闭锁增指令和闭锁减指令。具体地,自动控制系统对应可以有多个执行机构设备,每一个执行机构设备分别对应有一个执行机构设备阀位控制指令、一个执行机构设备阀位反馈值和一个执行机构设备手动/自动状态量。本实施例中,步骤S130分别获取多个执行机构设备的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量。闭锁增指令和闭锁减指令用于当出现执行机构设备阀位反馈值跟踪不上执行机构设备阀位控制指令的变化时,暂停阀位控制指令的增大方向或减少方向的变化,能够很好地抑制由于执行机构设备故障而引发的自动控制系统振荡,从而保证火电机组的安全运行。同时,闭锁功能并不会影响前馈量,从而不会影响到自动控制系统的响应速度。S150:根据闭锁增指令和闭锁减指令,对控制偏差进行PID运算处理,得到运算输出。S170:获取自动控制系统的前馈指令,根据运算输出和前馈指令生成输出指令,并根据输出指令对执行机构设备阀位进行控制。在其中一实施例中,步骤S110中根据设定值和过程变量值获取控制偏差,包括:当自动控制系统为反作用时,E=K*(SP-PV);当自动控制系统为正作用时,E=K*(PV-SP);其中,E为控制偏差,K为变量的量纲转换系数,SP为设定值,PV为过程变量值。其中,量纲转换系数K可将自动控制系统的输入量转换为与输出量相同量纲,一般自动控制系统的输出量纲为百分比的量纲%,输入量相应地根据输入量的高/低限值来转换为百分比的量纲%。自动控制系统的正/反作用由控制对象的特性来决定。例如当自动控制系统的过程变量值PV由于扰动升高时,若需要减少自动控制系统的输出来消除扰动时,则自动控制系统为反作用;若需要增大自动控制系统的输出来消除扰动时,则自动控制系统为正作用。在其中一个实施例中,参考图2,步骤S110之后,步骤S150之前,还包括步骤S120。S120:根据预设低限值参数和预设高限值参数对控制偏差进行限幅处理,得到限幅控制偏差后更新控制偏差。步骤S120具体可在步骤S130之前,可在步骤S130之后,也可与步骤S130同时进行。在其中一实施例中,步骤S120包括:E*=E(L≤E≤H);E*=L(E<L);E*=H(E>H);其中,E*为限幅控制偏差,E为控制偏差,L为预设低限值参数,H为预设高限值参数。预设高限值参数和预设低限值参数根据自动控制系统的具体实际情况来整定,例如整定原则为:当自动控制系统发生振荡后,限幅控制偏差引起自动控制系统的指令变化不会危害工艺系统的安全为准。一般情况下,当自动控制系统发生振荡时,在纯比例的作用下,阀门波动的幅度控制在±10~20%为宜。通过对控制偏差进行限幅处理,能够很好地抑制电站锅炉风烟系统的自动控制系统振荡的扩散,从而保证了火电机组的安全运行。在其中一实施例中,参考图3,步骤S130中根据预设正数阈值、预设负数阈值、执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量生成闭锁增指令和闭锁减指令,包括步骤S131至步骤S133。S131:在自动控制系统对应的执行机构设备处于自动状态时,比较执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差是否大于或等于预设正数阈值,比较执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差是否小于或等于预设负数阈值。例如,在一实施例中,执行机构设备包括设备A和设备B,且均处于自动状态。比较设备A的执行机构设备阀位控制指令与设备A的执行机构设备阀位反馈值之差是否大于或等于预设正数阈值,是否小于或等于预设负数阈值;比较设备B的执行机构设备阀位控制指令与设备B的执行机构设备阀位反馈值之差是否大于或等于预设正数阈值,是否小于或等于预设负数阈值。S132:在执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差大于或等于预设正数阈值时,输出闭锁增指令为1且输出时长不大于预设时间常数。例如,在上述实施例中,设备A的执行机构设备阀位控制指令与设备A的执行机构设备阀位反馈值之差大于或等于预设正数阈值,则输出闭锁增指令为1。闭锁增指令的输出时长具体可以根据执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差大于预设正数阈值的保持时长来决定。例如,若执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差大于预设正数阈值的保持时长大于预设时间常数,则闭锁增指令的输出时长为预设时间常数,否则,闭锁增指令的输出时长即为执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差大于预设正数阈值的保持时长相等。S133:在执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差小于或等于预设负数阈值时,输出闭锁减指令为1且输出时长不大于预设时间常数。例如,在上述实施例中,设备B的执行机构设备阀位控制指令与设备B的执行机构设备阀位反馈值之差小于或等于预设负数阈值,则输出闭锁增指令为1。闭锁减指令的输出时长取值方法与闭锁增指令的输出时长取值方法类似,在此不做赘述。预设正数阈值可以取5~10%,即在执行机构设备阀位控制指令开大的过程中,当执行机构设备阀位反馈值跟踪不上执行机构设备阀位控制指令的变化且差值超过5~10%时,输出闭锁增指令。预设负数阈值可以取-5~-10%,即在执行机构设备阀位控制指令关小的过程中,当执行机构设备阀位反馈值跟踪不上执行机构设备阀位控制指令的变化且差值超过-5~-10%时,输出闭锁减指令。预设时间常数可以取5秒,即闭锁增指令或闭锁减指令的输出时长小于或等于5秒,暂停5秒阀位控制指令的增大方向或减少方向的变化。通过设置预设时间常数,可以防止由于执行机构设备阀位的信号长期故障而影响到自动控制系统的正常工作。在其中一实施例中,步骤S150根据闭锁增指令和闭锁减指令对控制偏差进行PID运算,PID算法采用增量式计算方法,具体为:当闭锁增指令和闭锁减指令均为0时,运算输出按正常的PID算法进行运算得到。当闭锁增指令或闭锁减指令为1时,保存在出现闭锁增指令信号或闭锁减指令信号上升沿时刻的上一运算周期运算的PID运算输出结果,作为闭锁增高限值或闭锁减低限值;按正常的PID算法进行运算,若运算结果高于闭锁增高限值或低于闭锁减低限值,则最终的运算输出为闭锁增高限值或闭锁减低限值,否则运算输出为正常的PID算法运算结果。具体地,本实施例中,步骤S150具体为:当闭锁增指令和闭锁减指令均为0时,u(kT)=u(kT-T)+△u(kT);CO=u(kT);当闭锁增指令为1时,HLBI=u(kT-T)(BI(kT)=1且BI(kT-T)=0);HLBI=HL(BI(kT)=0且BI(kT-T)=1);u(kT)=u(kT-T)+△u(kT)(u(kT-T)+△u(kT)≤HLBI);u(kT)=HLBI(u(kT-T)+△u(kT)>HLBI);CO=u(kT);当闭锁减指令为1时,LLBD=u(kT-T)(BD(kT)=1且BD(kT-T)=0);LLBD=LL(BD(kT)=0且BD(kT-T)=1);u(kT)=u(kT-T)+△u(kT)(u(kT-T)+△u(kT)≥LLBD);u(kT)=LLBD(u(kT-T)+△u(kT)<LLBD);CO=u(kT);其中,k代表本次运算周期,T为采样控制的运算周期时间,Kp为PID运算的比例增益参数,e(kT)为本次运算周期输入的控制偏差,e(kT-T)为上一次运算周期输入的控制偏差,Ti为PID运算的积分时间参数,Td为PID运算的微分时间参数,e(kT-2T)为上第二次运算周期输入的控制偏差,△u(kT)为本次运算周期PID运算得到的增量值,u(kT)为本次运算周期PID运算得到的运算结果,u(kT-T)为上一次运算周期PID运算得到的运算结果,CO为运算输出,HLBI为闭锁增高限值,HL为PID运算输出的高限值,BI(kT)为本次运算周期的闭锁增指令值,BI(kT-T)为上一次运算周期的闭锁增指令,LLBD为闭锁减低限值,LL为PID运算输出的低限值,BD(kT)为本次运算周期的闭锁减指令,BD(kT-T)为上一次运算周期的闭锁减指令。在其中一实施例中,步骤S170中根据运算输出和前馈指令生成输出指令,具体为:OUT=CO+FF;其中,OUT为输出指令,CO为运算输出,FF为前馈指令。上述电站锅炉风烟系统的控制方法,根据获取的自动控制系统的设定值、过程变量值来得到控制偏差,根据预设正数阈值、预设负数阈值、获取的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量获取闭锁增指令和闭锁减指令,根据闭锁增指令和闭锁减指令,对控制偏差进行具有闭锁增和闭锁减功能的PID运算处理后得到运算输出,再根据运算输出和前馈指令生成输出指令,对自动控制系统的执行机构设备阀位进行控制。当出现执行机构设备阀位反馈值跟踪不上执行机构设备阀位控制指令的变化时,闭锁增指令和闭锁减指令分别暂停阀位控制指令的增大方向或减少方向的变化。因此,根据PID运算中结合闭锁增指令和闭锁减指令得到的运算输出和前馈指令生成输出指令,可以实现将过程变量值控制到设定值附近,能够很好地抑制由于执行机构故障而引发的自动控制系统振荡,从而提高稳定性,同时保证火电机组的安全运行。参考图4,为采用逻辑运算生成闭锁增指令、闭锁减指令的实施例方案图,通过2套设备控制同一个参数,其中,2套设备分别为1号设备和2号设备。1号设备的闭锁增指令BI和闭锁减指令BD的产生原理如下:1号设备的执行机构阀位控制指令SET1_C减去1号设备的执行机构阀位反馈值SET1_P,得到1号设备的控制偏差SET_Ce,即SET_Ce=SET_C-SET_P。由正数阈值比较运算块H1/(预设正数阈值为5)、负数阈值比较运算块/L1(预设负数阈值为-5)对1号设备的控制偏差SET_Ce进行运算。正数阈值比较运算块H1/的结果一路送到第1个与门运算块B的一个输入端,另一路则经过一个脉冲信号运算块A(脉冲时间参数为5秒)后,也送到第1个与门运算块B的一个输入端;1号设备的执行机构自动状态量的SET1_AUTO信号也送到第1个与门运算块B的一个输入端,第1个与门运算块B的输出就是1号设备的闭锁增输出信号,再经过第1个或门运算块OR后,得到闭锁增指令BI。负数阈值比较运算块/L1的结果一路送到第2个与门运算块B的一个输入端,另一路则经过另一个脉冲信号运算块A(脉冲时间参数为5秒)后,也送到第2个与门运算块B的一个输入端;1号设备的执行机构自动状态量的SET1_AUTO信号也送到第2个与门运算块B的一个输入端,第2个与门运算块B的输出就是1号设备的闭锁减输出信号,再经过第2个或门运算块OR后,得到闭锁减指令BD。2号设备的闭锁增指令BI和闭锁减指令BD的产生原理与1号设备的相似,在此不做赘述。其中,SET2_C为2号设备的执行机构阀位控制指令,SET2_P为2号设备的执行机构阀位反馈值,SET2_AUTO为2号设备的执行机构自动状态量,SET2_Ce为2号设备的控制偏差。参考图5,闭锁型PID控制器用于PID运算,将闭锁增指令BI和闭锁减指令BD引入到闭锁型PID控制器的BI输入端和BD输入端。根据自动控制系统的设定值SP、过程变量值PV和变量的量纲转换系数K来得到控制偏差E。然后对控制偏差E进行限幅处理得到限幅控制偏差E*。接着结合闭锁增指令BI和闭锁减指令BD,对限幅控制偏差E*进行具有闭锁增和闭锁减功能的PID运算处理后得到运算输出CO,运算输出CO再叠加上前馈指令FF后,作为控制器的输出指令OUT,对锅炉风烟自动控制系统的执行机构设备阀位进行控制,从而将过程变量值控制到设定值附近。参考图6,本发明一实施例中的电站锅炉风烟系统的控制系统,包括控制偏差获取模块110、闭锁指令获取模块130、PID运算模块150和指令控制模块170。控制偏差获取模块110用于获取自动控制系统的被控参数的设定值和过程变量值,并根据设定值和过程变量值获取控制偏差。自动控制系统主要包括送风量控制系统、炉膛负压控制系统、脱硫增压风机入口烟气压力控制系统和一次风母管压力控制系统。被控参数为自动控制系统对应控制的参数。例如送风量控制系统的被控参数为风量,炉膛负压控制系统的被控参数为炉膛压力,脱硫增压风机入口烟气压力控制系统的被控参数为脱硫增压风机入口烟气压力。被控参数的设定值即为预先设置的被控参数值,过程变量值即为检测的被控参数值。闭锁指令获取模块130用于获取自动控制系统的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量,根据预设正数阈值、预设负数阈值、执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量生成闭锁增指令和闭锁减指令。具体地,自动控制系统对应可以有多个执行机构设备,每一个执行机构设备分别对应有一个执行机构设备阀位控制指令、一个执行机构设备阀位反馈值和一个执行机构设备手动/自动状态量。本实施例中,步骤S130分别获取多个执行机构设备的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量。闭锁增指令和闭锁减指令用于当出现执行机构设备阀位反馈值跟踪不上执行机构设备阀位控制指令的变化时,暂停阀位控制指令的增大方向或减少方向的变化,能够很好地抑制由于执行机构设备故障而引发的自动控制系统振荡,从而保证火电机组的安全运行。同时,闭锁功能并不会影响前馈量,从而不会影响到自动控制系统的响应速度。PID运算模块150用于根据闭锁增指令和闭锁减指令,对控制偏差进行PID运算处理,得到运算输出。指令控制模块170用于获取自动控制系统的前馈指令,根据运算输出和前馈指令生成输出指令,并根据输出指令对执行机构设备阀位进行控制。在其中一个实施例中,当自动控制系统为反作用时,控制偏差获取模块110根据:E=K*(SP-PV);获取控制偏差。当自动控制系统为正作用时,控制偏差获取模块110根据:E=K*(PV-SP);获取控制偏差。其中,E为控制偏差,K为变量的量纲转换系数,SP为设定值,PV为过程变量值。其中,量纲转换系数K可将自动控制系统的输入量转换为与输出量相同量纲,一般自动控制系统的输出量纲为百分比的量纲%,输入量相应地根据输入量的高/低限值来转换为百分比的量纲%。自动控制系统的正/反作用由控制对象的特性来决定。例如当自动控制系统的过程变量值PV由于扰动升高时,若需要减少自动控制系统的输出来消除扰动时,则自动控制系统为反作用;若需要增大自动控制系统的输出来消除扰动时,则自动控制系统为正作用。在其中一实施例中,参考图7,电站锅炉风烟系统的控制系统还包括控制偏差限幅模块120,用于根据预设低限值参数和预设高限值参数对控制偏差进行限幅处理,得到限幅控制偏差后更新控制偏差。具体地,本实施例中,控制偏差限幅模块120根据:E*=E(L≤E≤H);E*=L(E<L);E*=H(E>H);进行限幅处理,得到限幅控制偏差后更新控制偏差。其中,E*为限幅控制偏差,E为控制偏差,L为预设低限值参数,H为预设高限值参数。预设高限值参数和预设低限值参数根据自动控制系统的具体实际情况来整定,例如整定原则为:当自动控制系统发生振荡后,限幅控制偏差引起自动控制系统的指令变化不会危害工艺系统的安全为准。一般情况下,当自动控制系统发生振荡时,在纯比例的作用下,阀门波动的幅度控制在±10~20%为宜。通过对控制偏差进行限幅处理,能够很好地抑制电站锅炉风烟系统的自动控制系统振荡的扩散,从而保证了火电机组的安全运行。在其中一个实施例中,参考图8,闭锁指令获取模块130包括采集单元131、比较单元133、闭锁增指令输出单元135和闭锁减指令输出单元137。采集单元131用于获取自动控制系统的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量。比较单元133用于在自动控制系统对应的执行机构设备处于自动状态时,比较执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差是否大于或等于预设正数阈值,比较执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差是否小于或等于预设负数阈值。例如,在一实施例中,执行机构设备包括设备A和设备B,且均处于自动状态。比较设备A的执行机构设备阀位控制指令与设备A的执行机构设备阀位反馈值之差是否大于或等于预设正数阈值,是否小于或等于预设负数阈值;比较设备B的执行机构设备阀位控制指令与设备B的执行机构设备阀位反馈值之差是否大于或等于预设正数阈值,是否小于或等于预设负数阈值。闭锁增指令输出单元135用于在执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差大于或等于预设正数阈值时,输出闭锁增指令为1且输出时长不大于预设时间常数。例如,在上述实施例中,设备A的执行机构设备阀位控制指令与设备A的执行机构设备阀位反馈值之差大于或等于预设正数阈值,则输出闭锁增指令为1。闭锁增指令的输出时长具体可以根据执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差大于预设正数阈值的保持时长来决定。例如,若执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差大于预设正数阈值的保持时长大于预设时间常数,则闭锁增指令的输出时长为预设时间常数,否则,闭锁增指令的输出时长即为执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差大于预设正数阈值的保持时长相等。闭锁减指令输出单元137用于在执行机构设备阀位控制指令与对应的执行机构设备阀位反馈值之差小于或等于预设负数阈值时,输出闭锁减指令为1且输出时长不大于预设时间常数。例如,在上述实施例中,设备B的执行机构设备阀位控制指令与设备B的执行机构设备阀位反馈值之差小于或等于预设负数阈值,则输出闭锁增指令为1。闭锁减指令的输出时长取值方法与闭锁增指令的输出时长取值方法类似,在此不做赘述。预设正数阈值可以取5~10%,即在执行机构设备阀位控制指令开大的过程中,当执行机构设备阀位反馈值跟踪不上执行机构设备阀位控制指令的变化且差值超过5~10%时,输出闭锁增指令。预设负数阈值可以取-5~-10%,即在执行机构设备阀位控制指令关小的过程中,当执行机构设备阀位反馈值跟踪不上执行机构设备阀位控制指令的变化且差值超过-5~-10%时,输出闭锁减指令。预设时间常数可以取5秒,即闭锁增指令或闭锁减指令的输出时长小于或等于5秒,暂停5秒阀位控制指令的增大方向或减少方向的变化。通过设置预设时间常数,可以防止由于执行机构设备阀位的信号长期故障而影响到自动控制系统的正常工作。在其中一实施例中,PID运算模块150根据闭锁增指令和闭锁减指令对控制偏差进行PID运算,PID算法采用增量式计算方法,具体为:当闭锁增指令和闭锁减指令均为0时,运算输出按正常的PID算法进行运算得到。当闭锁增指令或闭锁减指令为1时,保存在出现闭锁增指令信号或闭锁减指令信号上升沿时刻的上一运算周期运算的PID运算输出结果,作为闭锁增高限值或闭锁减低限值;按正常的PID算法进行运算,若运算结果高于闭锁增高限值或低于闭锁减低限值,则最终的运算输出为闭锁增高限值或闭锁减低限值,否则运算输出为正常的PID算法运算结果。本实施例中,PID运算模块150具体可采用如下公式进行PID运算。当闭锁增指令和闭锁减指令均为0时,u(kT)=u(kT-T)+△u(kT);CO=u(kT);当闭锁增指令为1时,HLBI=u(kT-T)(BI(kT)=1且BI(kT-T)=0);HLBI=HL(BI(kT)=0且BI(kT-T)=1);u(kT)=u(kT-T)+△u(kT)(u(kT-T)+△u(kT)≤HLBI);u(kT)=HLBI(u(kT-T)+△u(kT)>HLBI);CO=u(kT);当闭锁减指令为1时,LLBD=u(kT-T)(BD(kT)=1且BD(kT-T)=0);LLBD=LL(BD(kT)=0且BD(kT-T)=1);u(kT)=u(kT-T)+△u(kT)(u(kT-T)+△u(kT)≥LLBD);u(kT)=LLBD(u(kT-T)+△u(kT)<LLBD);CO=u(kT);其中,k代表本次运算周期,T为采样控制的运算周期时间,Kp为PID运算的比例增益参数,e(kT)为本次运算周期输入的控制偏差,e(kT-T)为上一次运算周期输入的控制偏差,Ti为PID运算的积分时间参数,Td为PID运算的微分时间参数,e(kT-2T)为上第二次运算周期输入的控制偏差,△u(kT)为本次运算周期PID运算得到的增量值,u(kT)为本次运算周期PID运算得到的运算结果,u(kT-T)为上一次运算周期PID运算得到的运算结果,CO为运算输出,HLBI为闭锁增高限值,HL为PID运算输出的高限值,BI(kT)为本次运算周期的闭锁增指令值,BI(kT-T)为上一次运算周期的闭锁增指令,LLBD为闭锁减低限值,LL为PID运算输出的低限值,BD(kT)为本次运算周期的闭锁减指令,BD(kT-T)为上一次运算周期的闭锁减指令。在其中一实施例中,指令控制模块170中根据运算输出和前馈指令生成输出指令,具体为:OUT=CO+FF;其中,OUT为输出指令,CO为运算输出,FF为前馈指令。上述电站锅炉风烟系统的控制系统,控制偏差获取模块110根据获取的自动控制系统的设定值、过程变量值来得到控制偏差,闭锁指令获取模块130根据预设正数阈值、预设负数阈值、获取的执行机构设备阀位控制指令、执行机构设备阀位反馈值和执行机构设备手动/自动状态量获取闭锁增指令和闭锁减指令,PID运算模块150根据闭锁增指令和闭锁减指令,对控制偏差进行具有闭锁增和闭锁减功能的PID运算处理后得到运算输出,指令控制模块170根据运算输出和前馈指令生成输出指令,对自动控制系统的执行机构设备阀位进行控制。当出现执行机构设备阀位反馈值跟踪不上执行机构设备阀位控制指令的变化时,闭锁增指令和闭锁减指令分别暂停阀位控制指令的增大方向或减少方向的变化。因此,根据PID运算中结合闭锁增指令和闭锁减指令得到的运算输出和前馈指令生成输出指令,可以实现将过程变量值控制到设定值附近,能够很好地抑制由于执行机构故障而引发的自动控制系统振荡,从而提高稳定性,同时保证火电机组的安全运行。本发明的电站锅炉风烟系统的控制方法可以在DCS(DistributedControlSystem,分布式控制系统)、PLC(ProgrammableLogicController,可编程逻辑控制器)、单片机或计算机上编程实现。参考图9,为本发明应用于炉膛负压控制系统的一个具体实施例方案图,其中“风烟系统控制器”为根据本发明电站锅炉风烟系统的控制方法进行封装后的一个宏算法块(以下简称2号宏算法块);“闭锁功能判断”为根据本发明的闭锁增指令和闭锁减指令产生方法进行封装后的一个宏算法块(以下简称1号宏算法块)。将炉膛压力测量值FURNPRS连接到2号宏算法块的PV输入端,为过程变量值;将炉膛压力设定值FURNPRSs连接到2号宏算法块的SP输入端,为设定值;送风机导叶指令平均值FDF经过一个一维折线函数f(x)后,连接到2号宏算法块的FF输入端,为前馈指令。2号宏算法块的输出指令OUT分出两路,一路叠加上“导叶偏置设置回路”的输出BIAS后,得到A侧引风机导叶的自动控制指令IDA_C,另一路减去“导叶设置回路”的输出BIAS后,得到B侧引风机导叶的自动控制指令IDB_C。A侧引风机导叶的自动控制指令IDA_C分出两路,一路送到1号宏算法块的SET1_C输入端,为执行机构设备阀位控制指令,另一路送到引风机A导叶手操站M/A。引风机A导叶手操站M/A的输出指令IDA_CO通过AO通道输出到现场,对引风机A入口导叶开度进行控制;引风机A导叶手操站M/A的自动状态输出量连接到1号宏算法块的SET1_AUTO输入端,为执行机构设备自动状态量;引风机A入口导叶的位置反馈信号IDA_POSITION连接到1号宏算法块的SET1_P输入端,为执行机构设备阀位反馈值。B侧引风机导叶的自动控制指令IDB_C分出两路,一路送到1号宏算法块的SET2_C输入端,为执行机构设备阀位控制指令,另一路送到引风机B导叶手操站M/A,引风机B导叶手操站M/A的输出指令IDB_CO通过AO通道输出到现场,对引风机B入口导叶开度进行控制;引风机B导叶手操站M/A的自动状态输出量连接到1号宏算法块的SET2_AUTO输入端,为执行机构设备自动状态量;引风机B入口导叶的位置反馈信号IDB_POSITION连接到1号宏算法块的SET2_P输入端,为执行机构设备阀位反馈值。1号宏算法块的BI输出信号连接到2号宏算法块的BI输入端;1号宏算法块的BD输出信号连接到2号宏算法块的BD输入端。参考图10,为本发明应用于送风量控制系统的一个实施例方案图,其中,被控参数的设定值为风量指令AIR_FLOW_SET,送风量控制系统的前馈指令由风量指令经过一维折线函数f(x)后产生,其余连接方式与图9中的相似,在此不做赘述。其中,AIR_FLOW指总风量测量值,为过程变量值;FDA_C为A侧送风机导叶的自动控制指令,FDB_C为B侧送风机导叶的自动控制指令,FDA_CO为送风机A导叶手操站M/A的输出指令,FDB_CO为引风机B导叶手操站M/A的输出指令,FDA_POSITION为送风机A入口导叶的位置反馈信号,FDB_POSITION为送风机B入口导叶的位置反馈信号。采用风量指令前馈的方式,能够加快风量控制系统的响应速度,从而能够减弱PID控制的作用,提高送风量控制系统的稳定性能。参考图11,为本发明应用于脱硫增压风机入口烟气压力控制系统的一个实施例方案图。图11中只有一台增压风机对脱硫增压风机入口烟气压力进行控制,1号宏算法块的SET2_C、SET2_AUTO、SET2_P信号连接到常数0即可。其中,脱硫增压风机入口烟气压力控制系统的前馈指令由引风控制平均指令IDF_FF经过一维折线函数f(x)后产生。PRESS脱硫增压风机入口烟气压力测量值,为脱硫增压风机入口烟气压力控制系统的过程变量值,PRESS_SET为脱硫增压风机入口烟气压力设定值,为脱硫增压风机入口烟气压力控制系统的设定值,FFD_CO为脱硫增压风机导叶手操站M/A的输出指令,FFD_POSITION为脱硫增压风机入口导叶的位置反馈信号。其余连接方式与图9中的相似,在此不做赘述。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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