一种抑制间歇性内扰的大型调相机润滑油温度控制方法与流程

本发明属于热工自动控制技术领域，涉及调相机润滑油温度控制技术，具体为一种抑制间歇性内扰的大型调相机润滑油温度控制方法。

背景技术：

近年来，特高压输电系统引起了电网特性的变化。由于常规电力和电子设备响应速度慢，在故障期间无法快速为系统提供足够的无功支持，导致系统电压稳定度降低，调相机固有的无功输出特性恰好可以弥补这个缺点。因此，调相机在“大电网”时代重获启用。调相机系统的常规控制策略需要专业的运行维护队伍和更多的人力资源，而电网对旋转设备和热力系统的技术储备相对不足。为了解决上述矛盾，需要实现少人值守功能，提高调相机主辅机设备控制策略的自动化水平，在保证系统正常运行的前提下，保持系统在最优区间运行。本发明主要是针对调相机润滑油温度控制作出的研究成果。

调相机润滑油系统的主要作用包括：1)润滑：调相机各轴承和盘车装置；2)建立油膜：在轴承中形成稳定的油膜，维持转子的良好旋转；3)循环换热：转子的热传导、表面摩檫以及油涡流会产生相当大的热量，为始终保持油温合适，就需要一部分油量来进行换热；4)作为其他系统油源：盘车系统、顶轴油系统提供稳定可靠的油源。润滑油系统内的润滑油通过在换热器中与外冷水换热来维持其冷却能力。对润滑油温度的常规控制方式如图1所示，pid控制器结合润滑油温度设定值和其实际的测量值，对润滑油温度调节阀的开度实施控制。所述润滑油温度调节阀设置在外冷水的流道中，其开度决定了换热器中外冷水的进水流量，通过对润滑油调节阀开度的控制，可实现对换热后润滑油温度的调节。而所述外冷水则是在机械通风冷却塔中，通过联动变频冷却风机增加液态水相变成气态水的量来促进吸热，从而快速降低外冷水温度，短时提高外冷水冷却能力进而满足调相机润滑油热交换的需求。

当调相机在夏季高温天气运行时，外冷水温度大概率会进入30～35℃区间，常规控制方式将面临大频率的风机启停内部扰动，不利于润滑油温度的稳定控制。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：优化调相机润滑油温度控制策略，提供一种能够在外冷水温度快速变化时，既能使润滑油温度调节阀响应润滑油温度变化进行连续偏差调节，又能快速响应外冷水水汽相变吸热的温度变化，从而保证润滑油温度维持小幅波动、平抑润滑油温度，抑制系统内扰，提高调相机运行稳定性的润滑油温度优化控制方法。

为达成上述技术目的，本发明提供的技术方案为：

一种抑制间歇性内扰的大型调相机润滑油温度控制方法，用在润滑油系统pid控制器对润滑油温度调节阀的控制中，其特征在于，包括以下步骤：

步骤s1,将润滑油温度设定值sp，加上启、停冷却风机对所述设定值的修正量△sp，得到得到计算值a；

步骤s2，将润滑油温度过程值pv减去上述计算值a得到温度偏差信号△t，所述润滑油温度过程值pv即润滑油温度的实际测量值；

步骤s3,将△t输入所述pid控制器，pid控制器基于预设的控制参数，计算pid运算输出量u；

步骤s4，将所述pid运算输出量u作用于润滑油温度调节阀，调节润滑油温度；

上述步骤s1中：

启、停冷却风机对润滑油温度设定值设定值的修正量△sp由基于实际微分的动态前馈技术确定，修正量△sp为：

△sp＝(△sp+)-(△sp-)

式中，△sp+为停风机对润滑油温度设定值的修正量△sp+，△sp-为启风机对润滑油温度设定值的修正量△sp-；

(△sp+)＝step+

(△sp-)＝step-

所述step+为停止风机时，针对从0到d的阶跃变化所选定的实际微分模块；

所述step-为启动风机时，针对从0到c的阶跃变化所选定的实际微分模块；

其传递函数分别为：

上式中，td为停止风机时的微分时间，tc为启动风机时的微分时间，s为拉普拉斯算子；

td＝60～80sec，d＝4～6

tc＝300～400sec，c＝2～5。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

进一步的，设置pid控制器的控制参数中比例增益kp的值为第一预设值b1、积分时间ti的值为第二预设值b2、微分系数kd的值为第三预设值b3。

进一步的，比例增益kp的预设值b1为0.2～0.3，积分时间ti的预设值b2为10～20s。

进一步的，所述第三预设值b3的值为0。

有益效果：

本发明一种抑制间歇性内扰的大型调相机润滑油温度控制方法，能够在机械通风冷却塔的冷却风机联锁启、停时，既使润滑油温度调节阀响应调相机内部产热变化对润滑油温度的影响，进行连续偏差调节，又能快速响应由于风机启、停造成大幅水汽相变吸热引起的外冷水温度剧变，保证润滑油温度维持较高的控制精度，抑制系统内扰，提高调相机运行稳定性。并能减少润滑油温度调节阀的频繁动作，延长润滑油温度调节阀的使用寿命。

附图说明

图1为润滑油温度常规控制方式的原理图；

图2为本发明控制方法的流程图；

图3为本发明控制方法的原理图。

具体实施方式

为阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的介绍。

如图2、图3所示的一种抑制间歇性内扰的大型调相机润滑油温度控制方法，用在润滑油系统的pid控制器对润滑油温度调节阀的控制中。升温后的润滑油通过在换热器中与外冷水换热维持合适的油温。所述润滑油温度调节阀安装在换热器外冷水的进水管道上，通过开度控制换热器外冷水管路的进水流量，以实现对换热器润滑油管路出口油温的调节。

本实施例控制方法的具体过程包括以下步骤：

步骤s1，将换热器润滑油管路出口的润滑油温度设定值sp，加上启、停冷却风机对所述润滑油温度设定值的修正量△sp，得到计算值a；

所述修正量△sp由基于实际微分的动态前馈技术确定，以抵消启风机时的温度骤降或停风机时的温度突升，从而抑制启、停冷却风机过程对润滑油温度的影响。

启、停冷却风机对温度设定值的修正量△sp为：

△sp＝(△sp+)-(△sp-)

式中，△sp+为停风机对润滑油温度设定值的修正量△sp+，△sp-为启风机对润滑油温度设定值的修正量△sp-

(△sp+)＝step+(从0到d的阶跃变化)停风机时

(△sp-)＝step-(从0到c的阶跃变化)启风机时

step+为停止冷却风机时，针对从0到d的阶跃变化所选定的实际微分模块；

step-为启动冷却风机时，针对从0到c的阶跃变化所选定的实际微分模块；

其传递函数分别为：

上式中，td为停止风机时的微分时间，tc为启动风机时的微分时间，s为拉普拉斯算子；

td＝60～80sec，d＝4～6

tc＝300～400sec，c＝2～5。

步骤s2，将润滑油温度过程值pv减去所述计算值a得到温度偏差信号△t，所述润滑油温度过程值pv即温度变送器向pid控制器实时反馈的换热器润滑油管路出口的油温实际测量值；

步骤s3，将△t输入pid控制器，pid控制器基于预设的控制参数，计算pid运算输出量u；

所述控制参数包括比例增益kp、积分时间ti和微分系数kd，设比例增益kp的值为第一预设值b1、积分时间ti的值为第二预设值b2、微分系数kd的值为第三预设值b3。本实施例中，作为优选，将比例增益kp的预设值b1设为0.2～0.3，积分时间ti的预设值b2设为10～20s，所述第三预设值b3的值设为0。

步骤4)将pid运算输出量u作用于润滑油温度调节阀，实现对换热后润滑油温度的调节；

本发明一种抑制间歇性内扰的大型调相机润滑油温度控制方法，可在各类分散控制系统dcs中直接通过组态方式实现。

本实施例控制方法已在某换流站配套建设的300mvar调相机组上成功应用。在试验过程中，当调相机外冷水供水温度达到35℃时，三台冷却风机延时十秒变频启动，启动频率迅速拉升至30hz，通过水汽相变模式大量吸热，外冷水温度迅速下降。当水温降到30℃时，冷却风机变频指令归零，三台风机延时十秒停止，水汽相变吸热模式切换为对流换热方式，当调相机在夏季高温天气运行时，外冷水温度大概率会进入30～35℃区间，常规控制方式将面临大频率的风机启停内部扰动，不利于润滑油温度的稳定控制。在采用本发明之前，机组在大部分的运行时间里润滑油温度均在(-2～2)℃之间波动，且无法镇定收敛。而采用本发明后，润滑油温度的波动能稳定控制在(-1～1)℃区间，有效抑制三台风机启、停产生的偶发性内扰，提高了润滑油温度的控制精度，减缓了润滑油温度调节阀的动作频率，延长了润滑油温度调节阀的使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。