外置蒸汽冷却器回热系统的控制方法及其装置与流程

本发明涉及火力发电领域，特别涉及一种外置蒸汽冷却器回热系统的控制方法及其装置。

背景技术：

外置蒸汽冷却器回热系统，就是利用汽轮机的高过热度抽汽加热高加疏水，疏水被加热汽化后，产生的蒸汽用于加热给水。图1是该外置蒸汽冷却器回热系统的结构示意图。如图1所示，该外置蒸汽冷却器回热系统为双列高加配置，该外置蒸汽冷却器回热系统包括：外置蒸汽冷却器、#1高压加热器a和#1高压加热器b。

该外置蒸汽冷却器回热系统在提高热力系统效率的同时，显著降低设备和管系的造价，提高机组的效益，该方案正逐步推广应用于火电厂，并已经有部分应用案例。

该外置蒸汽冷却器回热系统的已有的控制方案，如图2所示。#1高压加热器a疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a与#1高加b疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b联合控制外置蒸汽冷却器液位lw，两调节阀指令相互独立。此外，#1高压加热器a液位由#1高压加热器a疏水调节阀v1a调节，#1高压加热器a液位控制图如图3所示。#1高加b液位由#1高压加热器b疏水调节阀v1b调节，控制方式与#1高压加热器a相同，控制图略。

通过实践总结，现有技术中还存在以下问题：

1)#1高加a疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a与#1高加b疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b在控制外置蒸汽冷却器液位lw时，两阀门相互独立，使得相互之间易于干扰，使得外置蒸汽冷却器液位lw调节波动大，稳定性差。

2)#1高压加热器a液位控制仅靠#1高压加热器a疏水调节阀v1a调节，使得疏水至外置蒸汽冷却器的分流不能得到实时的跟踪，外置蒸汽冷却器液位lw对#1高压加热器a液位l1a的影响不能指导#1高压加热器a疏水调节阀v1a的动作，使得#1高压加热器a液位l1a的控制存在很大的滞后和不稳定。

3)本外置蒸汽冷却器回热系统为双列高加配置，为了系统的平衡，需要高效地保证双列高加的同步一致运行，这就对两高加水位同步平衡控制提出更高的要求，而现有技术方案没有该方面的措施。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种外置蒸汽冷却器回热系统的控制方法及其装置，用于解决控制外置蒸汽冷却器液位与高压加热器液位难以统一协调以及双列高加液位平衡问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种外置蒸汽冷却器回热系统的控制方法，该外置蒸汽冷却器回热系统包括：外置蒸汽冷却器、#1高压加热器a和#1高压加热器b，所述控制方法包括以下步骤：

计算所述外置蒸汽冷却器液位的设定值与所述外置蒸汽冷却器液位的反馈值之差，作为第一差值；

将所述第一差值进行pid控制，并输出第一pid控制结果；

将所述第一pid控制结果平均分成两份，从而生成外置蒸汽冷却器液位控制指令；

根据所述外置蒸汽冷却器液位控制指令分别同步控制所述#1高压加热器a至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a和所述#1高压加热器b至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b，从而控制所述外置蒸汽冷却器液位。

本发明的实施方式还公开了一种外置蒸汽冷却器回热系统的控制装置，该外置蒸汽冷却器回热系统包括：外置蒸汽冷却器、#1高压加热器a和#1高压加热器b，所述控制装置包括：第一反馈单元、第一减法器、第一pid调节器、除法器和第一控制单元；

所述第一反馈单元的输出端与所述第一减法器的输入端连接，所述第一减法器的输出端与所述第一pid调节器的输入端连接，所述第一pid调节器的输出端与所述除法器的输入端连接，所述除法器的输出端与所述第一控制单元的输入端连接，所述第一控制单元的输出端分别与所述#1高压加热器a至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a和所述#1高压加热器b至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b连接；

所述第一反馈单元，用于根据所述外置蒸汽冷却器液位生成所述外置蒸汽冷却器液位的反馈值，并输出给所述第一减法器；

所述第一减法器，用于计算所述外置蒸汽冷却器液位的设定值与所述外置蒸汽冷却器液位的反馈值之差，作为第一差值，并将所述第一差值输出给所述第一pid调节器；

所述第一pid调节器，用于将所述第一差值进行pid控制，并输出第一pid控制结果给所述除法器；

所述除法器，用于将所述第一pid控制结果平均分成两份，并输出结果给所述第一控制单元；

所述第一控制单元，用于根据所述除法器的输出结果生成所述外置蒸汽冷却器液位控制指令，并根据所述外置蒸汽冷却器液位控制指令分别同步控制所述#1高压加热器a至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a和所述#1高压加热器b至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b，从而控制所述外置蒸汽冷却器液位。

本发明的实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

#1高压加热器a疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a和#1高压加热器b疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b，两阀接收控制指令一致，动作一致，使得两阀在控制同一参数“外置蒸汽冷却器液位lw”时，联合、同步控制，简单、精确。

进一步地，#1高压加热器a疏水调节阀v1a调节#1高压加热器a液位l1a引入基于外置蒸汽冷却器液位变化的疏水分流影响，既保证回热系统的运行效率和稳定，又使得控制执行的相互协调，稳定高效。

进一步地，为保证双列高压加热器的同步一致运行，控制方案中引入两高压加热器液位偏差的控制，使得系统平衡稳定地运行。

附图说明

图1是一种外置蒸汽冷却器回热系统的结构示意图；

图2是现有技术中一种外置蒸汽冷却器回热系统的控制方案的示意图；

图3是现有技术中一种外置蒸汽冷却器回热系统中高压加热器液位的控制方案的示意图；

图4是本发明第一实施方式中一种外置蒸汽冷却器回热系统的控制方案示意图；

图5是本发明第一实施方式中一种外置蒸汽冷却器回热系统的控制方法的流程示意图；

图6是本发明第一实施方式中一种外置蒸汽冷却器回热系统中高压加热器液位的控制方案示意图；

图7是本发明第一实施方式中一种外置蒸汽冷却器回热系统中高压加热器液位的控制方法的流程示意图；

图8是本发明第二实施方式中一种外置蒸汽冷却器回热系统的控制装置的结构示意图；

图9是本发明第二实施方式中一种外置蒸汽冷却器回热系统中高压加热器液位的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种外置蒸汽冷却器回热系统的控制方法。图4是该外置蒸汽冷却器回热系统的控制方案的示意图；图5是该外置蒸汽冷却器回热系统的控制方法的流程示意图。

如图1所示，该外置蒸汽冷却器回热系统包括：外置蒸汽冷却器、#1高压加热器a和#1高压加热器b。

具体地说，如图4和图5所示，该外置蒸汽冷却器回热系统的控制方法包括以下步骤：

在步骤501中，计算外置蒸汽冷却器液位lw的设定值与所述外置蒸汽冷却器液位lw的反馈值之差，作为第一差值。

此后进入步骤502，将第一差值进行pid控制，并输出第一pid控制结果。

pid控制，是指比例-积分-微分控制。

在本实施方式中，优选地，在步骤502之后，还可以包括以下步骤：

将第一pid控制结果与预先设定的第一偏置值相加。然后，再将相加的结果平均分成两份，从而生成外置蒸汽冷却器液位控制指令，如图4所示。

此后进入步骤503，将述第一pid控制结果平均分成两份，从而生成外置蒸汽冷却器液位控制指令。

此后进入步骤504，根据外置蒸汽冷却器液位控制指令分别同步控制#1高压加热器a至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a和#1高压加热器b至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b，从而控制外置蒸汽冷却器液位lw。

外置蒸汽冷却器液位lw设定值与反馈值之差送入pid调节器，实际运行时，运行人员可以根据不同情况，设置偏置，计算输出的控制指令进行平均后同时送至#1高加a疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a和#1高加b疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b，两阀接收指令一致，动作一致，使得两阀在控制同一参数“外置蒸汽冷却器液位lw”时，联合、同步控制，简单、精确。

此后结束本流程。

进一步地，在本实施方式中，所述控制方法还包括#1高压加热器a的液位l1a和#1高压加热器b的液位l1b的控制。

图6是该外置蒸汽冷却器回热系统中高压加热器液位的控制方案示意图；图7是该外置蒸汽冷却器回热系统中高压加热器液位的控制方法的流程示意图。

具体地说，如图7所示，所述控制方法还包括：

在步骤701中，计算高压加热器液位的设定值与高压加热器液位的反馈值之差，作为第二差值。

需要说明的是，这里所说的高压加热器包括#1高压加热器a和#1高压加热器b。

此后进入步骤702，将第二差值进行pid控制，并输出第二pid控制结果。

此后进入步骤703，计算第二pid控制结果与外置蒸汽冷却器液位变化影响因数之差，作为第三差值。

此后进入步骤706，根据第三差值控制对应的高压加热器的疏水调节阀v1a或v1b，从而控制对应的高压加热器液位l1a或l1b。

#1高加a液位l1a设定值与反馈值之差送入pid调节器，pid调节器输出作疏水分流。以#1高压加热器a为例，这里考虑了外置蒸汽冷却器液位变化而对应的#1高加a疏水至外置蒸汽冷却器的疏水分流量，由于#1高加a疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a与#1高加b疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b采用联合、同步控制，使得这里外置蒸汽冷却器液位变化计算对应分流量变得简单、准确。仅需要将液位变化对应流量值取平均用作疏水分流的影响。该处引入疏水分流的影响，使得#1高加a液位l1a的控制能及早地引入分流的影响加速控制系统的相应时间，同时，也有效地消除疏水分流所带来的系统扰动。

更进一步地，在本实施方式中，优选地，在步骤706之前，还可以包括以下步骤：

在步骤704中，判断所述#1高压加热器a液位l1a与#1高压加热器b液位l1b之差是否大于第一阈值(即图6中所示的，判断l1a-l1b﹥＝设定值)。

若是，则进入步骤705；若否，则进入步骤706。

在步骤705中，将第三差值与预先设定的第二偏置值相加，并根据相加的结果控制对应的高压加热器的疏水调节阀，从而控制对应的高压加热器液位。

本外置蒸汽冷却器回热系统为双列高加配置，为了系统的平衡，需要高效地保证双列高加的同步一致运行，因此对于高加疏水而言，即要保持两者的同步。为此，该控制方案中引入两高加液位偏差的判定条件，当两者液位偏差超过设定值时，可采取设置偏置的方式调整两阀门，使其恢复同步运行。

此后结束本流程。

#1高加a疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a和#1高加b疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b同步控制外置蒸汽冷却器液位lw，两阀接收指令一致，动作一致，使得两阀在控制同一参数“外置蒸汽冷却器液位lw”时，简单、精确。此控制方案使得#1高加a疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a和#1高加b疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b两阀有“一体双阀”之功效，解决了同一被控参数由两执行体控制时相互协调难的问题。

为了更好地发挥该外置蒸汽冷却器回热系统的系统效率，本控制方案采取了以高加疏水至外置蒸汽冷却器量首导的思路，以保证充分利用抽汽热量加热足够、合适的高加疏水量，排除该疏水量影响的高加液位变化，由高加疏水阀伺职，该种设计既保证回热系统的运行效率和稳定，又使得控制执行的相互协调，稳定高效。

该外置蒸汽冷却器回热系统的双列高加配置方案提出了双列高加的同步运行要求，本控制方案引入双列高加液位偏差的控制手段，使得系统平衡稳定地运行。

本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(programmablearraylogic，简称“pal”)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称“ram”)、可编程只读存储器(programmablereadonlymemory，简称“prom”)、只读存储器(read-onlymemory，简称“rom”)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammablerom，简称“eeprom”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(digitalversatiledisc，简称“dvd”)等等。

本发明第二实施方式涉及一种外置蒸汽冷却器回热系统的控制装置。图8是该外置蒸汽冷却器回热系统的控制装置的结构示意图，图9是该外置蒸汽冷却器回热系统中#1高压加热器a液位的控制装置的结构示意图。

如图1所示，该外置蒸汽冷却器回热系统包括：外置蒸汽冷却器、#1高压加热器a和#1高压加热器b。

具体地说，如图8所示，该外置蒸汽冷却器回热系统的控制装置包括：

第一反馈单元、第一减法器、第一pid调节器、除法器和第一控制单元；

第一反馈单元的输出端与第一减法器的输入端连接，第一减法器的输出端与第一pid调节器的输入端连接，第一pid调节器的输出端与除法器的输入端连接，除法器的输出端与第一控制单元的输入端连接，第一控制单元的输出端分别与#1高压加热器a至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a和#1高压加热器b至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b连接；

第一反馈单元，用于根据外置蒸汽冷却器液位生成所述外置蒸汽冷却器液位的反馈值，并输出给第一减法器；

需要说明的是在本发明的各实施方式中，优选地，反馈单元可以由具有超前或滞后功能的模块实现。

第一减法器，用于计算外置蒸汽冷却器液位的设定值与外置蒸汽冷却器液位的反馈值之差，作为第一差值，并将第一差值输出给第一pid调节器；

第一pid调节器，用于将第一差值进行pid控制，并输出第一pid控制结果给除法器；

除法器，用于将第一pid控制结果平均分成两份，并输出结果给第一控制单元；

第一控制单元，用于根据除法器的输出结果生成外置蒸汽冷却器液位控制指令，并根据外置蒸汽冷却器液位控制指令分别同步控制#1高压加热器a至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a和#1高压加热器b至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b，从而控制外置蒸汽冷却器液位。

在本实施方式中，优选地，还包括：第一加法器，该第一加法器的输入端与第一pid调节器的输出端连接，该第一加法器的输出端与除法器的输入端连接；

第一加法器，用于将第一pid控制结果与预先设定的第一偏置值相加，并将相加的结果输出给除法器；

除法器，用于将第一加法器的输出结果平均分成两份，并输出结果给第一控制单元。

外置蒸汽冷却器液位lw设定值与反馈值之差送入pid调节器，实际运行时，运行人员可以根据不同情况，设置偏置，计算输出的控制指令进行平均后同时送至#1高加a疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a和#1高加b疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b，两阀接收指令一致，动作一致，使得两阀在控制同一参数“外置蒸汽冷却器液位lw”时，联合、同步控制，简单、精确。

进一步地，优选地，在本实施方式中，该外置蒸汽冷却器回热系统的控制装置还包括：#1高压加热器a液位的控制装置和#1高压加热器b液位的控制装置。

具体地说，如图9所示，#1高压加热器a液位的控制装置包括：第二反馈单元a、第二减法器a、第二pid调节器a、第三减法器a和第二控制单元a；

第二反馈单元a的输出端与第二减法器a的输入端连接，第二减法器a的输出端与第二pid调节器a的输入端连接，第二pid调节器a的输出端与第三减法器a的输入端连接，第三减法器a的输出端与第二控制单元a的输入端连接，第二控制单元a的输出端与#1高压加热器a的疏水调节阀v1a连接；

第二反馈单元a，用于根据#1高压加热器a液位l1a生成#1高压加热器a液位l1a的反馈值，并输出给第二减法器a；

第二减法器a，用于计算#1高压加热器a液位l1a的设定值与#1高压加热器a液位l1a的反馈值之差，作为第二差值a，并将第二差值a输出给第二pid调节器a；

第二pid调节器a，用于将第二差值a进行pid控制，并输出第二pid控制结果a给第三减法器a；

第三减法器a，用于计算第二pid控制结果a与外置蒸汽冷却器液位变化影响因数之差，作为第三差值a，并将第三差值a输出给第二控制单元a；

第二控制单元a，用于根据第三差值a生成#1高压加热器a液位控制指令，并根据#1高压加热器a液位控制指令控制#1高压加热器a的疏水调节阀v1a，从而#1高压加热器a液位l1a。

将高压加热器液位设定值与反馈值之差送入pid调节器，pid调节器输出作疏水分流。以#1高压加热器a为例，这里考虑了外置蒸汽冷却器液位变化而对应的#1高加a疏水至外置蒸汽冷却器的疏水分流量，由于#1高加a疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1a与#1高加b疏水至外置蒸汽冷却器调节阀vw1b采用联合、同步控制，使得这里外置蒸汽冷却器液位变化计算对应分流量变得简单、准确。仅需要将液位变化对应流量值取平均用作疏水分流的影响。该处引入疏水分流的影响，使得#1高加a液位l1a的控制能及早地引入分流的影响加速控制系统的相应时间，同时，也有效地消除疏水分流所带来的系统扰动。

此外，在本实施方式中，优选地，还包括：判断单元a和第二加法器a；

判断单元a的输出端与第二加法器a连接，第二加法器a的输入端与第三减法器a的输出端连接，第二加法器a的输出端与第二控制单元a的输入端连接；

判断单元a，用于判断#1高压加热器a液位l1a与#1高压加热器b液位l1b之差是否大于第一阈值。即图6中所示的，判断l1a-l1b﹥＝设定值；

当判断#1高压加热器a液位l1a与所述#1高压加热器b液位l1b之差大于第一阈值时，判断单元a向第二加法器a发送触发指令。

第二加法器a，用于在接收到判断单元a的触发指令后，将第三差值与预先设定的第二偏置值a相加，并将相加的结果输出给第二控制单元a。

然后，第二控制单元a，根据第二加法器a的输出结果，生成#1高压加热器a液位控制指令，并根据#1高压加热器a液位控制指令控制#1高压加热器a的疏水调节阀v1a，从而#1高压加热器a液位l1a。

本外置蒸汽冷却器回热系统为双列高加配置，为了系统的平衡，需要高效地保证双列高加的同步一致运行，因此对于高加疏水而言，即要保持两者的同步。为此，该控制方案中引入两高加液位偏差的判定条件，当两者液位偏差超过设定值时，可采取设置偏置的方式调整两阀门，使其恢复同步运行。

同样地，#1高压加热器b液位的控制装置包括：第二反馈单元b、第二减法器b、第二pid调节器b、第三减法器b和第二控制单元b；

第二反馈单元b的输出端与第二减法器b的输入端连接，第二减法器b的输出端与第二pid调节器b的输入端连接，第二pid调节器b的输出端与第三减法器b的输入端连接，第三减法器b的输出端与第二控制单元b的输入端连接，第二控制单元b的输出端与#1高压加热器b的疏水调节阀v1b连接；

第二反馈单元b，用于根据#1高压加热器b液位l1b生成#1高压加热器b液位l1b的反馈值，并输出给第二减法器b；

第二减法器b，用于计算#1高压加热器b液位l1b的设定值与#1高压加热器b液位l1b的反馈值之差，作为第二差值b，并将第二差值b输出给第二pid调节器b；

第二pid调节器b，用于将第二差值b进行pid控制，并输出第二pid控制结果b给第三减法器b；

第三减法器b，用于计算第二pid控制结果b与外置蒸汽冷却器液位变化影响因数之差，作为第三差值b，并将第三差值b输出给第二控制单元b；

第二控制单元b，用于根据第三差值b生成所述#1高压加热器b液位控制指令，并根据所述#1高压加热器b液位控制指令控制#1高压加热器b的疏水调节阀v1b，从而#1高压加热器b液位l1b。

此外，在本实施方式中，优选地，还包括：判断单元b和第二加法器b；

判断单元b的输出端与第二加法器b连接，第二加法器b的输入端与第三减法器b的输出端连接，第二加法器b的输出端与第二控制单元b的输入端连接；

判断单元b，用于判断#1高压加热器a液位l1a与#1高压加热器b液位l1b之差是否大于第一阈值；

当判断#1高压加热器a液位l1a与所述#1高压加热器b液位l1b之差大于第一阈值时，判断单元b向第二加法器b发送触发指令。

第二加法器b，用于在接收到判断单元b的触发指令后，将第三差值与预先设定的第二偏置值b相加，并将相加的结果输出给第二控制单元b。

然后，第二控制单元b，根据第二加法器b的输出结果，生成#1高压加热器b液位控制指令，并根据#1高压加热器b液位控制指令控制#1高压加热器b的疏水调节阀v1b，从而#1高压加热器b液位l1b。

本实施方式是与第一实施方式相对应的装置实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

需要说明的是，本发明各装置实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各装置实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。