专利名称：涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法及实现该方法的喘振保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法及实现该方法的喘振保护装置，属于涡轮增压系统压气机的喘振保护领域。
背景技术：
增压锅炉是利用涡轮增压系统向炉膛输送一定压力助燃空气的蒸汽动力装置，它具有高可靠性、小重量尺寸和机动性良好等特点。但是增压锅炉的涡轮增压机组的压气机由于存在喘振问题，而具有稳定性比较差的缺陷。对于动力系统而言，燃气轮机和蒸汽轮机都存在喘振问题。比如地面燃气轮机、航空燃气轮机以及舰用燃气轮机等，从经济性角度考虑，使其压气机能运行在喘振边界附近会获取较高的效率。然而，对于这类直接输出动力的燃机而言，如果变工况过程控制不好， 极容易引发喘振问题，从而带来严重的破坏作用。因此在控制系统设计时都考虑喘振保护。 对于一般的燃气轮机，风油比远大于1，但通过一次空气参与燃烧、二次空气掺混冷却的方式可以保证燃烧的稳定和高效，即它具有独立的风油比控制手段。这样，对燃气轮机的控制，可不再强调风油比控制，而只需保证不发生贫富油熄火。而属于蒸汽轮机的涡轮增压系统，它虽然没有动力输出，甚至还需要外部动力输入，但也存在喘振问题。涡轮增压系统在运行过程中空气全部参与燃烧，并且没有在燃烧过程采用额外的风油比控制手段，风油比直接由燃油控制和压气机出口空气流量决定。此外，烟气的热量大部分要传递给汽水系统， 少量进入涡轮机做功，维持自身运行。这样相比一般的燃气轮机，即使不考虑热量输出带来的扰动，还多一项风油比的控制，这也是大多数西方国家舰船动力系统较少采用增压锅炉的主要原因之一。在目前的锅炉蒸汽动力装置控制系统设计中，都是以机组在最恶劣工况下都能保持足够的安全裕度来进行设计的。在这种高安全设计准则的指导下，锅炉蒸汽动力装置在最恶劣工况下的安全性和稳定性都得到保证，但是带来的弊端也很明显，那就是性能的下降。特别是当机组遭遇到大工况等状态时，所需要的安全裕度将非常大。然而在实际运行过程中，这些影响因素的最恶劣情况通常很少同时发生。综上，现有的涡轮增压系统压气机的喘振保护方法的安全裕度过于保守，无法快速响应当前的风量需求，导致锅炉性能降低，所以需要深入研究更合适的锅炉控制方案，更好地解决锅炉响应快速性与安全性之间的矛盾。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有涡轮增压系统压气机的喘振保护方法的安全裕度过于保守，使其无法快速响应当前的风量需求，导致锅炉性能降低的问题，提供一种涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法及实现该方法的喘振保护装置。本发明所述涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法，所述喘振保护方法在涡轮增压系统压气机的固有安全裕度所容许的通风量的基础之上进行调节，它包括以下步骤步骤一将设定的压气机风量给定信号和实时采集获得的压气机风量实际信号作差，再经过比例微分单元调节，生成风量控制信号；步骤二 通过交叉限幅单元对风量控制信号进行处理，输出待调节风量信号，并根据该待调节风量信号选择相应的风量分配方法，然后根据所选择的风量分配方法对压气机的风量进行调节。所述步骤二中根据待调节风量信号选择相应的风量分配方法，然后根据所选择的风量分配方法对压气机的风量进行调节的具体方法为当风量控制信号大于0时，将待调节风量信号作为压气机待增加的风量信号，同时执行下述两步步骤二 A 将该压气机待增加的风量信号与当前旁通阀的允许通风量减量信号相比较，将数值小的信号作为旁通阀的风量减量信号，该旁通阀的风量减量信号依次经积分和标定函数标定后获得所需的旁通阀的阀门位置信号，将该旁通阀的阀门位置信号与原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号相比较，将数值大的信号输入给旁通阀执行器， 旁通阀执行器根据输入的信号输出对旁通阀的控制信号，使旁通阀关小，直至关闭；步骤二 B:所述压气机待增加的风量信号与当前旁通阀的风量减量信号作差后， 得到辅助汽轮机的风量增量信号，该辅助汽轮机的风量增量信号依次进行积分和标定函数标定后获得辅助汽轮机的阀门位置信号，辅助汽轮机执行器根据该辅助汽轮机的阀门位置信号输出对辅助汽轮机的控制信号，使辅助汽轮机动作；当风量控制信号小于0时，将待调节风量信号作为压气机待减小的风量信号，同时执行下述两步步骤二 C 将该压气机待减小的风量信号取反后与当前辅助汽轮机的风量信号相比较，将数值小的信号作为辅助汽轮机的风量减量信号，该辅助汽轮机的风量减量信号依次经积分和标定函数标定后获得辅助汽轮机的阀门位置信号，辅助汽轮机执行器根据该辅助汽轮机的阀门位置信号输出对辅助汽轮机阀门的控制信号，使辅助汽轮机阀门关小，直至关闭；步骤二 D 所述压气机待减小的风量信号取反后与辅助汽轮机的风量减量信号作差后，得到旁通阀的风量增量信号，该旁通阀的风量增量信号依次经积分和标定函数标定后获得所需的旁通阀的阀门位置信号，将该旁通阀的阀门位置信号与原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号相比较，将数值大的位置信号输入给旁通阀执行器，旁通阀执行器根据输入的信号输出对旁通阀的控制信号，使旁通阀动作。本发明所述实现上述涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法的喘振保护装置，所述喘振保护装置包括第一减法器、比例微分单元、交叉限幅单元、第一 Min单元、第一积分单元、第一标定函数单元、Max单元、旁通阀执行器、第二减法器、第二积分单元、第二标定函数单元、辅助汽轮机执行器、第二 Min单元、第三减法器和取反单元，设定的压气机风量给定信号和实时采集获得的压气机风量实际信号经第一减法器作差后，再经比例微分单元生成风量控制信号；风量控制信号输入给交叉限幅单元，所述交叉限幅单元对输入的风量控制信号进行判断，并获得待调节风量信号，所述交叉限幅单元输出端有两条信号处理通路，当风量控制信号大于0时，选择第一条信号处理通路，当风量控制信号小于 0时，选择第二条信号处理通路，其中第一条信号通路为所述交叉限幅单元将待调节风量信号作为压气机待增加的风量信号与当前旁通阀的允许通风量减量信号同时输入给第一 Min单元，所述第一 Min单元取两个输入信号中的数值小的信号作为旁通阀的风量减量信号，该旁通阀的风量减量信号输入给第一积分单元积分，该第一积分单元输出积分结果给第一标定函数单元标定，该第一标定函数单元输出旁通阀的阀门位置信号，该旁通阀的阀门位置信号与原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号同时输入给Max单元，所述Max单元将输入的两个信号中的数值大的位置信号输入给旁通阀执行器，旁通阀执行器根据输入的信号输出对旁通阀的控制信号控制旁通阀关小；所述压气机待增加的风量信号与当前旁通阀的风量减量信号同时输入给第二减法器，经该第二减法器作差后，得到辅助汽轮机的风量增量信号输入给第二积分单元积分， 该第二积分单元输出积分结果给第二标定函数单元标定，该第二标定函数单元输出辅助汽轮机的阀门位置信号，该辅助汽轮机的阀门位置信号输出给辅助汽轮机执行器，该辅助汽轮机执行器输出控制信号给辅助汽轮机，使辅助汽轮机动作；所述第二条信号通路为所述交叉限幅单元将待调节风量信号作为压气机待减小的风量信号输入给取反单元，该取反单元输出的信号与当前辅助汽轮机的风量信号同时输出给第二 Min单元，该第二 Min单元取输入的两个信号的数值小的风量信号作为辅助汽轮机的风量减量信号，该辅助汽轮机的风量减量信号输入给第二积分单元积分，该第二积分单元输出积分结果给第二标定函数单元标定，该第二标定函数单元输出辅助汽轮机的阀门位置信号给辅助汽轮机执行器，该辅助汽轮机执行器输出控制信号给辅助汽轮机，使辅助汽轮机阀门关小；所述取反单元输出的信号还与辅助汽轮机的风量减量信号同时输入给第三减法器，该第三减法器输出旁通阀的风量增量信号给第一积分单元积分，该第一积分单元输出积分结果给第一标定函数单元标定，该第一标定函数单元输出旁通阀的阀门位置信号，该旁通阀的阀门位置信号与原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号同时输出给Max 单元，该Max单元取输入的两个信号的数值大的位置信号输入给旁通阀执行器，该旁通阀执行器输出控制信号给旁通阀，使旁通阀动作。本发明的优点是本发明方法通过对压气机的风量调节通路进行切换，保证了锅炉系统的最大性能。本发明方法在对压气机进行喘振保护的同时，使锅炉系统的性能大大提高，从而提高了锅炉系统的经济性。它通过风量分配，使旁通阀与辅助汽轮机同时动作， 以加速风量的响应，使风量能够尽快满足当前的需求，提高了锅炉系统的性能，并且在惯性环节的作用下，保证某一执行机构优先动作。
图1为本发明方法的流程框图；图2为本发明装置的流程框图。
具体实施方式
具体实施方式
一下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述喘振保护方法在涡轮增压系统压气机的固有安全裕度所容许的通风量的基础之上进行调节，它包括以下步骤步骤一将设定的压气机风量给定信号和实时采集获得的压气机风量实际信号作差，再经过比例微分单元调节，生成风量控制信号；步骤二 通过交叉限幅单元对风量控制信号进行处理，输出待调节风量信号，并根据该待调节风量信号选择相应的风量分配方法，然后根据所选择的风量分配方法对压气机的风量进行调节。
具体实施方式
二 下面结合图1说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述步骤二中根据待调节风量信号选择相应的风量分配方法，然后根据所选择的风量分配方法对压气机的风量进行调节的具体方法为当风量控制信号大于0时，将待调节风量信号作为压气机待增加的风量信号，同时执行下述两步步骤二 A 将该压气机待增加的风量信号与当前旁通阀的允许通风量减量信号相比较，将数值小的信号作为旁通阀的风量减量信号，该旁通阀的风量减量信号依次经积分和标定函数标定后获得所需的旁通阀的阀门位置信号，将该旁通阀的阀门位置信号与原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号相比较，将数值大的信号输入给旁通阀执行器， 旁通阀执行器根据输入的信号输出对旁通阀的控制信号，使旁通阀关小，直至关闭；步骤二 B:所述压气机待增加的风量信号与当前旁通阀的风量减量信号作差后， 得到辅助汽轮机的风量增量信号，该辅助汽轮机的风量增量信号依次进行积分和标定函数标定后获得辅助汽轮机的阀门位置信号，辅助汽轮机执行器根据该辅助汽轮机的阀门位置信号输出对辅助汽轮机的控制信号，使辅助汽轮机动作；当风量控制信号小于0时，将待调节风量信号作为压气机待减小的风量信号，同时执行下述两步步骤二 C 将该压气机待减小的风量信号取反后与当前辅助汽轮机的风量信号相比较，将数值小的信号作为辅助汽轮机的风量减量信号，该辅助汽轮机的风量减量信号依次经积分和标定函数标定后获得辅助汽轮机的阀门位置信号，辅助汽轮机执行器根据该辅助汽轮机的阀门位置信号输出对辅助汽轮机阀门的控制信号，使辅助汽轮机阀门关小，直至关闭；步骤二 D 所述压气机待减小的风量信号取反后与辅助汽轮机的风量减量信号作差后，得到旁通阀的风量增量信号，该旁通阀的风量增量信号依次经积分和标定函数标定后获得所需的旁通阀的阀门位置信号，将该旁通阀的阀门位置信号与原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号相比较，将数值大的位置信号输入给旁通阀执行器，旁通阀执行器根据输入的信号输出对旁通阀的控制信号，使旁通阀动作。
具体实施方式
三下面结合图1说明本实施方式，本实施方式为对实施方式二的进一步说明，所述步骤二 B中，所述压气机待增加的风量信号与旁通阀的风量减量信号作差，该旁通阀的风量减量信号是经过惯性环节的作用后的风量减量信号。本实施方式所述惯性环节的加入，能够保证在旁通阀优先动作的同时，增大辅助汽轮机的增量指令信号，使辅助汽轮机阀门开大，有助于加速风量响应。
具体实施方式
四下面结合图1说明本实施方式，本实施方式为对实施方式二或三的进一步说明，所述步骤二 D中，所述压气机待减小的风量信号取反后与辅助汽轮机的风量减量信号作差，该辅助汽轮机的风量减量信号是经过惯性环节的作用后的风量减量信号。本实施方式所述惯性环节的加入，能够保证在辅助汽轮机优先动作的同时，增大旁通阀的增量指令，使旁通阀开大，以助于加速风量响应。本发明所述的保护方法，在锅炉系统的风油比控制回路中，油量的控制仍采用开环控制，即由负荷指令(主锅炉的控制器生成)生成油量信号，油量信号或油量测量信号直接或通过交叉限幅生成风量信号，通过间接手段测量风量实现闭环控制跟踪这一信号，同时测量风量也可能对油量信号构成限幅。这样，对风量的闭环控制就是风油比控制的主要内容。基于此，本发明方法在动态过程中，使旁通阀和辅助汽轮机共同完成风量的加减任务，优先考虑通过旁通阀增加空气量和通过辅助汽轮机减少风量。从而在保证稳态经济性的同时，提高响应速度。在风油比控制回路的基础上，本发明提供了基于切换控制和风量指令分配控制的喘振保护方案。此时，旁通阀能否关小，不是取决于旁通阀是否处于关闭状态，而是取决于旁通阀的容许风量减量和由比例微分环节得到的当前风量信号的较小值。容许风量减量定义为旁通阀当前风量与喘振保护控制器容许的风量之差。同时需要对最终的喘振保护控制器输出和正常控制器输出取大，以避免旁通阀进入喘振区。
具体实施方式
五本实施方式为对实施方式一至四的进一步说明，所述当前旁通阀的允许通风量减量信号为当前旁通阀的通风量信号与原系统的安全裕度所容许的最小通风量信号作差得到；当前旁通阀的通风量信号是由当前旁通阀的阀门开度经反标定函数标定获得，原系统的安全裕度所容许的最小通风量信号是由原系统的安全裕度所容许的阀门位置经反标定函数标定获得。
具体实施方式
六本实施方式为对实施方式一至五的进一步说明，所述当前辅助汽轮机的风量信号为辅助汽轮机执行器输出的对辅助汽轮机阀门的控制信号经反标定函数标定后获得。
具体实施方式
七下面结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种实现实施方式一或二所述的涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法的喘振保护装置，所述喘振保护装置包括第一减法器1、比例微分单元2、交叉限幅单元3、第一 Min单元4、第一积分单元5、第一标定函数单元6、Max单元7、旁通阀执行器8、第二减法器9、第二积分单元 10、第二标定函数单元11、辅助汽轮机执行器12、第二 Min单元13、第三减法器14和取反单元20，设定的压气机风量给定信号和实时采集获得的压气机风量实际信号经第一减法器 1作差后，再经比例微分单元2生成风量控制信号；风量控制信号输入给交叉限幅单元3， 所述交叉限幅单元3对输入的风量控制信号进行判断，并获得待调节风量信号，所述交叉限幅单元3输出端有两条信号处理通路，当风量控制信号大于0时，选择第一条信号处理通路，当风量控制信号小于0时，选择第二条信号处理通路，其中第一条信号通路为所述交叉限幅单元3将待调节风量信号作为压气机待增加的风量信号与当前旁通阀的允许通风量减量信号同时输入给第一 Min单元4，所述第一 Min 单元4取两个输入信号中的数值小的信号作为旁通阀的风量减量信号，该旁通阀的风量减量信号输入给第一积分单元5积分，该第一积分单元5输出积分结果给第一标定函数单元 6标定，该第一标定函数单元6输出旁通阀的阀门位置信号，该旁通阀的阀门位置信号与原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号同时输入给Max单元7，所述Max单元7将输入的两个信号中的数值大的位置信号输入给旁通阀执行器8，旁通阀执行器8根据输入的信号输出对旁通阀的控制信号控制旁通阀关小；所述压气机待增加的风量信号与当前旁通阀的风量减量信号同时输入给第二减法器9，经该第二减法器9作差后，得到辅助汽轮机的风量增量信号输入给第二积分单元10 积分，该第二积分单元10输出积分结果给第二标定函数单元11标定，该第二标定函数单元 11输出辅助汽轮机的阀门位置信号，该辅助汽轮机的阀门位置信号输出给辅助汽轮机执行器12，该辅助汽轮机执行器12输出控制信号给辅助汽轮机，使辅助汽轮机动作；所述第二条信号通路为所述交叉限幅单元3将待调节风量信号作为压气机待减小的风量信号输入给取反单元20，该取反单元20输出的信号与当前辅助汽轮机的风量信号同时输出给第二 Min单元13，该第二 Min单元13取输入的两个信号的数值小的风量信号作为辅助汽轮机的风量减量信号，该辅助汽轮机的风量减量信号输入给第二积分单元10 积分，该第二积分单元10输出积分结果给第二标定函数单元11标定，该第二标定函数单元 11输出辅助汽轮机的阀门位置信号给辅助汽轮机执行器12，该辅助汽轮机执行器12输出控制信号给辅助汽轮机，使辅助汽轮机阀门关小；所述取反单元20输出的信号还与辅助汽轮机的风量减量信号同时输入给第三减法器14，该第三减法器14输出旁通阀的风量增量信号给第一积分单元5积分，该第一积分单元5输出积分结果给第一标定函数单元6标定，该第一标定函数单元6输出旁通阀的阀门位置信号，该旁通阀的阀门位置信号与原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号同时输出给Max单元7，该Max单元7取输入的两个信号的数值大的位置信号输入给旁通阀执行器8，该旁通阀执行器8输出控制信号给旁通阀，使旁通阀动作。
具体实施方式
八下面结合图2说明本实施方式，本实施方式是对实施方式七的进一步说明，它还包括第一惯性环节15，第一 Min单元4输出的旁通阀的风量减量信号还输入给第一惯性环节15，所述压气机待增加的风量信号与该第一惯性环节15输出的信号同时输入给第二减法器9。本实施方式所述第一惯性环节15的加入，能够保证在旁通阀优先动作的同时，增大辅助汽轮机的增量指令信号，使辅助汽轮机阀门开大，有助于加速风量响应。
具体实施方式
九下面结合图2说明本实施方式，本实施方式是对实施方式七或八的进一步说明，它还包括第二惯性环节16，第二 Min单元13输出的辅助汽轮机的风量减量信号还输入给第二惯性环节16，所述取反单元20输出的信号与该第二惯性环节16输出的信号同时输入给第三减法器14。本实施方式所述第二惯性环节16的加入，能够保证在辅助汽轮机优先动作的同时，增大旁通阀的增量指令，使旁通阀开大，以助于加速风量响应。
具体实施方式
十下面结合图2说明本实施方式，本实施方式是对实施方式七、八或九的进一步说明，本实施方式还包括第一反标定函数21和喘振保护单元18，所述喘振保护单元18由第四减法器17、喘振保护控制器19、第二反标定函数22和第五减法器23组成，原涡轮增压系统的喘振保护单元18的给定喘振裕度信号与实际喘振裕度信号经第四减法器17作差后，得到的信号输入给喘振保护控制器19，喘振保护控制器19输出的原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号同时输入给Max单元7和第二反标定函数22，旁通阀执行器8输出的对旁通阀的控制信号输入给第一反标定函数21，该第一反标定函数21输出的信号与第二反标定函数22输出的信号经第五减法器23作差，第五减法器23输出的信号为当前旁通阀的允许通风量减量信号。当前辅助汽轮机的风量信号是由辅助汽轮机执行器12输出的控制信号经过反标定函数处理后获得。
权利要求
1.一种涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法，其特征在于所述喘振保护方法在涡轮增压系统压气机的固有安全裕度所容许的通风量的基础之上进行调节，它包括以下步骤步骤一将设定的压气机风量给定信号和实时采集获得的压气机风量实际信号作差， 再经过比例微分单元调节，生成风量控制信号；步骤二 通过交叉限幅单元对风量控制信号进行处理，输出待调节风量信号，并根据该待调节风量信号选择相应的风量分配方法，然后根据所选择的风量分配方法对压气机的风量进行调节。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法，其特征在于所述步骤二中根据待调节风量信号选择相应的风量分配方法，然后根据所选择的风量分配方法对压气机的风量进行调节的具体方法为当风量控制信号大于0时，将待调节风量信号作为压气机待增加的风量信号，同时执行下述两步步骤二 A 将该压气机待增加的风量信号与当前旁通阀的允许通风量减量信号相比较，将数值小的信号作为旁通阀的风量减量信号，该旁通阀的风量减量信号依次经积分和标定函数标定后获得所需的旁通阀的阀门位置信号，将该旁通阀的阀门位置信号与原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号相比较，将数值大的信号输入给旁通阀执行器，旁通阀执行器根据输入的信号输出对旁通阀的控制信号，使旁通阀关小，直至关闭；步骤二 B:所述压气机待增加的风量信号与当前旁通阀的风量减量信号作差后，得到辅助汽轮机的风量增量信号，该辅助汽轮机的风量增量信号依次进行积分和标定函数标定后获得辅助汽轮机的阀门位置信号，辅助汽轮机执行器根据该辅助汽轮机的阀门位置信号输出对辅助汽轮机的控制信号，使辅助汽轮机动作；当风量控制信号小于0时，将待调节风量信号作为压气机待减小的风量信号，同时执行下述两步步骤二 C 将该压气机待减小的风量信号取反后与当前辅助汽轮机的风量信号相比较，将数值小的信号作为辅助汽轮机的风量减量信号，该辅助汽轮机的风量减量信号依次经积分和标定函数标定后获得辅助汽轮机的阀门位置信号，辅助汽轮机执行器根据该辅助汽轮机的阀门位置信号输出对辅助汽轮机阀门的控制信号，使辅助汽轮机阀门关小，直至关闭；步骤二 D 所述压气机待减小的风量信号取反后与辅助汽轮机的风量减量信号作差后，得到旁通阀的风量增量信号，该旁通阀的风量增量信号依次经积分和标定函数标定后获得所需的旁通阀的阀门位置信号，将该旁通阀的阀门位置信号与原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号相比较，将数值大的位置信号输入给旁通阀执行器，旁通阀执行器根据输入的信号输出对旁通阀的控制信号，使旁通阀动作。
3.根据权利要求2所述的涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法，其特征在于所述步骤二 B中，所述压气机待增加的风量信号与旁通阀的风量减量信号作差，该旁通阀的风量减量信号是经过惯性环节的作用后的风量减量信号。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法，其特征在于所述步骤二 D中，所述压气机待减小的风量信号取反后与辅助汽轮机的风量减量信号作差，该辅助汽轮机的风量减量信号是经过惯性环节的作用后的风量减量信号。
5.根据权利要求1所述的涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法，其特征在于所述当前旁通阀的允许通风量减量信号为当前旁通阀的通风量信号与原系统的安全裕度所容许的最小通风量信号作差得到；当前旁通阀的通风量信号是由当前旁通阀的阀门开度经反标定函数标定获得，原系统的安全裕度所容许的最小通风量信号是由原系统的安全裕度所容许的阀门位置经反标定函数标定获得。
6.根据权利要求1所述的涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法，其特征在于所述当前辅助汽轮机的风量信号为辅助汽轮机执行器输出的对辅助汽轮机阀门的控制信号经反标定函数标定后获得。
7.一种实现权利要求2所述的涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法的喘振保护装置，所述喘振保护装置包括第一减法器(1)、比例微分单元O)、交叉限幅单元 (3)、第一 Min单元(4)、第一积分单元(5)、第一标定函数单元(6) ,Max单元(7)、旁通阀执行器(8)、第二减法器(9)、第二积分单元(10)、第二标定函数单元(11)、辅助汽轮机执行器 (12)、第二 Min单元(13)、第三减法器(14)和取反单元(20)，其特征在于设定的压气机风量给定信号和实时采集获得的压气机风量实际信号经第一减法器(1)作差后，再经比例微分单元( 生成风量控制信号；风量控制信号输入给交叉限幅单元(3)，所述交叉限幅单元 (3)对输入的风量控制信号进行判断，并获得待调节风量信号，所述交叉限幅单元C3)输出端有两条信号处理通路，当风量控制信号大于0时，选择第一条信号处理通路，当风量控制信号小于0时，选择第二条信号处理通路，其中第一条信号通路为所述交叉限幅单元( 将待调节风量信号作为压气机待增加的风量信号与当前旁通阀的允许通风量减量信号同时输入给第一 Min单元(4)，所述第一 Min单元(4)取两个输入信号中的数值小的信号作为旁通阀的风量减量信号，该旁通阀的风量减量信号输入给第一积分单元( 积分，该第一积分单元( 输出积分结果给第一标定函数单元(6)标定，该第一标定函数单元(6)输出旁通阀的阀门位置信号，该旁通阀的阀门位置信号与原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号同时输入给Max单元(7)，所述Max单元(7)将输入的两个信号中的数值大的位置信号输入给旁通阀执行器(8)，旁通阀执行器(8)根据输入的信号输出对旁通阀的控制信号控制旁通阀关小；所述压气机待增加的风量信号与当前旁通阀的风量减量信号同时输入给第二减法器(9)，经该第二减法器(9)作差后，得到辅助汽轮机的风量增量信号输入给第二积分单元(10)积分，该第二积分单元(10)输出积分结果给第二标定函数单元(11)标定，该第二标定函数单元(11)输出辅助汽轮机的阀门位置信号，该辅助汽轮机的阀门位置信号输出给辅助汽轮机执行器(12)，该辅助汽轮机执行器(12)输出控制信号给辅助汽轮机，使辅助汽轮机动作；所述第二条信号通路为所述交叉限幅单元( 将待调节风量信号作为压气机待减小的风量信号输入给取反单元(20)，该取反单元00)输出的信号与当前辅助汽轮机的风量信号同时输出给第二Min单元(13)，该第二Min单元(1 取输入的两个信号的数值小的风量信号作为辅助汽轮机的风量减量信号，该辅助汽轮机的风量减量信号输入给第二积分单元(10)积分，该第二积分单元(10)输出积分结果给第二标定函数单元(11)标定，该第二标定函数单元(11)输出辅助汽轮机的阀门位置信号给辅助汽轮机执行器(12)，该辅助汽轮机执行器(1 输出控制信号给辅助汽轮机，使辅助汽轮机阀门关小；所述取反单元00)输出的信号还与辅助汽轮机的风量减量信号同时输入给第三减法器(14)，该第三减法器(14)输出旁通阀的风量增量信号给第一积分单元( 积分，该第一积分单元( 输出积分结果给第一标定函数单元(6)标定，该第一标定函数单元(6)输出旁通阀的阀门位置信号，该旁通阀的阀门位置信号与原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号同时输出给Max单元(7)，该Max单元(7)取输入的两个信号的数值大的位置信号输入给旁通阀执行器(8)，该旁通阀执行器(8)输出控制信号给旁通阀，使旁通阀动作。
8.根据权利要求7所述的涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护装置，其特征在于它还包括第一惯性环节(15)，第一 Min单元(4)输出的旁通阀的风量减量信号还输入给第一惯性环节(15)，所述压气机待增加的风量信号与该第一惯性环节(1 输出的信号同时输入给第二减法器(9)。
9.根据权利要求7所述的涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护装置，其特征在于它还包括第二惯性环节(16)，第二 Min单元(13)输出的辅助汽轮机的风量减量信号还输入给第二惯性环节(16)，所述取反单元00)输出的信号与该第二惯性环节(16)输出的信号同时输入给第三减法器(14)。
10.根据权利要求7、8或9所述的涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护装置， 其特征在于它还包括第一反标定函数和喘振保护单元(18)，所述喘振保护单元(18) 由第四减法器(17)、喘振保护控制器(19)、第二反标定函数0 和第五减法器组成，原涡轮增压系统的喘振保护单元(18)的给定喘振裕度信号与实际喘振裕度信号经第四减法器(17)作差后，得到的信号输入给喘振保护控制器(19)，喘振保护控制器(19)输出的原系统的安全裕度所容许的旁通阀的位置信号同时输入给Max单元(7)和第二反标定函数(22)，旁通阀执行器(8)输出的对旁通阀的控制信号输入给第一反标定函数(21)，该第一反标定函数输出的信号与第二反标定函数02)输出的信号经第五减法器03)作差，第五减法器输出的信号为当前旁通阀的允许通风量减量信号。
全文摘要
涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法及实现该方法的喘振保护装置，属于涡轮增压系统压气机的喘振保护领域。它解决了现有涡轮增压系统压气机的喘振保护方法的安全裕度过于保守，使其无法快速响应当前的风量需求，导致锅炉性能降低的问题。它将设定的压气机风量给定信号和实时采集获得的压气机风量实际信号作差，再经过比例微分单元调节，生成风量控制信号；通过交叉限幅单元对风量控制信号进行处理，输出待调节风量信号，并根据该待调节风量信号选择相应的风量分配方法，然后根据所选择的风量分配方法对压气机的风量进行调节。本发明适用于涡轮增压系统压气机的喘振保护。
文档编号F04D27/00GK102182700SQ201110130910
公开日2011年9月14日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者于达仁, 刘金福, 徐志强, 范轶 申请人:哈尔滨工业大学