发电站调节的自动适配的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种技术设备，特别是发电站的调节的自动适配。按照本发明，对于技术设备的调节建立（200）调节回路，在该调节回路中在使用退耦环节（25，26）的条件下至少退耦第一调节回路（30）和第二调节回路（50）。该退耦环节（25，26）在此具有至少一个可适配的参数（28）。将退耦环节（25，26）的至少一个可适配的参数（28）自动地在技术设备的在线运行中与技术设备的实际的动力学的过程特性（74，75）相匹配（自动在线适配）（300）。
【专利说明】发电站调节的自动适配
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于自动适配技术设备、特别是发电站的调节的方法，以及一种具有对技术设备的调节的自动化系统。
【背景技术】
[0002]为了自动化，特别是为了在技术设备、例如蒸汽发电站中自动控制和/或调节方法技术的过程，通常采用自动化系统。
[0003]这样的用于技术设备的、以控制系统中实施的软件的形式提供的自动化系统(以单环或多环的调节回路的形式)包含调节系统，借助该调节系统在该技术设备中(大多在子系统层级上)描绘方法技术的过程，并且借助该调节系统通过由调节系统控制的执行环节/机构来调节/控制技术设备。
[0004]在此，例如单环的调节回路由模拟测量技术地采集待调节的过程参量(调节参量)以及将所测量的过程参量经由模/数(A/D)转换读入自动化系统来组成。此外，调节回路大多设置滤波器，借助其清除所测量的过程参量的噪声。调节回路预先给定用于过程参量的额定值(主导参量)并且形成调节参量与额定值的偏差(调节差)。调节算法(调节器)根据调节差确定，如何操纵调节环节/机构以使得调节参量与主导参量接近(执行信号)。通过数/模(D/A)转换将调整信号输出到技术系统的执行环节/机构。
[0005]在建立这样的调节回路的情况下此外在用户侧选择或设置调节回路参数，诸如传递环节、时间常数和/或放大系数。
[0006]为了使技术设备的子系统、例如蒸汽发电站的蒸汽发电机组自动化，在此需要的是，对于该要自动化的子系统构造多个这样的调节回路。
[0007]子系统的、例如蒸汽发电机组的调节回路在此不是彼此独立的而是基于方法/过程技术的情况(过程技术地)强烈彼此关联。
[0008]例如，通过在蒸汽发电机组中经由新鲜空气通风装置调节新鲜空气馈送来强烈地影响经过抽吸而对蒸汽发电站模块的燃烧室中的压力进行的调节。同样，在蒸汽发电机组中的提高的燃料物料流量不仅导致提高的蒸汽产量，而且其还影响蒸汽发电机组中的蒸汽温度，该蒸汽温度应当借助喷射装置保持恒定。借助给水泵对给水物料流量进行的调节以及借助给水调节阀对给水压力进行的调节也彼此相关。
[0009]为了能够达到高的调节品质以及高的设备稳定性，必须在观察的子系统中按照调节技术再次退耦或断开这样的通过过程技术给出的(横向)耦合。这在调节技术上通过使用具有在调节结构中或在调节回路之间的退耦支路的所谓退耦网络来进行。这些退耦支路在此包含所谓的退稱环节，例如DTl提前(Vorhalte-)和/或PTn延迟环节。
[0010]根据实际存在的、过程技术的耦合的类型必须通过延迟环节或者提前环节退耦。
[0011]通过具有提前/延迟环节的提前/延迟支路，在此特定的过程参量的调节差由此不再仅作用于待分配给其的执行环节，而且还作用于所耦合的调节回路的执行环节。
[0012]通过与多个执行环节协调的动作可以确保，仅影响当前受调节差影响的那个过程参量，并且另一个(过程技术地耦合的)过程参数能够保持其额定值或者与额定值的偏差尽可能小。
[0013]退耦支路的设计、即参数化取决于观察的系统的实际动力学过程特性并且必须在发电站调节启动时执行。
[0014]在参数化的情况下执行设备试验。分析试验结果然后提供如下结果:哪些参数应被何种程度地改变。然后一直手动地调节参数，直至调节达到最佳可能的退耦。
[0015]参数化耗费时间地实施并且相应地是昂贵的。
[0016]在试验实施的时间段内技术设备、例如蒸汽发电站按照通过蒸汽发电站提供电功率的电网的当前功率要求可能不是经济地，例如不是低成本地运行。
[0017]过程的动力学通常取决于设备的当前运行状态，从而必须在多个时间点或关于多个时间点执行参数化。
[0018]此外、技术设备，如发电站过程的动力学特性通过采用不同的燃料种类、通过磨损、通过弄脏等而随时间变化。
[0019]一次设置到特定的设备特性的退耦支路随着时间而不再是最优。调节特性因此随时间变差，设备稳定性降低。
[0020]基于此，由此需要用于耦合的多参量系统的待简单建立的设备调节。
[0021]按照现有技术，对于所耦合的多参量系统的所谓的多参量调节是公知的。
[0022]在多参量调节的情况下观察具有多个调节参量和多个执行环节的总系统，如技术设备或技术设备的仅一个子系统。在此，每个执行环节理论上可以作用于每个调节参量，由此，考虑在子系统中的过程的理论上多维的过程技术耦合。
[0023]由此在这样的多参数调节的情况下/通过这样的多参数调节，模拟耦合的多参量系统。
[0024]如果多参量调节器针对耦合的多参数系统设计，则由此也自动地产生退耦结构。
[0025]但这样的多参量调节器或这样的多参量调节具有一个或多个以下缺陷，这些缺陷使得其不适用于技术设备，如发电站的调节。
[0026]多参量调节器基于不能在发电站控制系统的功能规划中示出的数学算法。因此其是不透明的并且对于设备运营者由此不能维护，即不可改变并且不可扩展。
[0027]多参量调节器的缺少的透明性还导致，调试工程师不能构造附加结构，利用所述附加结构可以考虑特别的运行条件。
[0028]但这样的非线性的边界条件，例如泵的边界曲线在每个技术设备中出现。
[0029]可以一次性地对于特定的过程结构和过程动力学在技术设备中设计多参量调节器。但其不能够自动地与不断变换的边界条件相匹配。
[0030]多参量调节器本身具有难以确定的、必要时仅在使用特殊工具的条件下才能确定的参数。因此不能实现调试开销的力求和期望的减小。
[0031]多参量调节器的实施此外还与高的计算开销和存储器容量要求相连，并且其因此不能在自动化系统，特别是在发电站控制系统中使用。
[0032]因为多参量调节器的这些缺陷使得其不适于在技术设备的或发电站控制系统中的自动化中使用，所以具有退耦支路的单环调节回路的应用和用于参数化退耦环节的设备试验的实施是通常的实践。[0033]在手动参数化的情况下目前限于应用低阶的退耦环节，因为否则若在调节试验中设置过多的参数，则在实践中最终不能控制。
[0034]但在该情况下由此必须接受较小的调节品质，因为不能手动地设置可能调节技术地更合适的较高阶的退耦环节。
[0035]还公知的是，自动化系统，特别是设备技术的控制和/或调节(大多以软件形式)在设备的控制技术中实施。
[0036]设备的控制技术，特别是过程控制技术是指用于控制、调节和确保这样的过程或方法技术的设备的通常的措施和方法。
【发明内容】
[0037]因此，本发明要解决的技术问题是，实现一种用于建立技术设备的调节的方法以及一种用于调节技术设备的自动化系统，其克服了现有技术中描述的缺陷。
[0038]特别地，本发明应当一方面降低针对发电站调节回路启动的开销并且另一方面提高技术设备的长时间稳定性。
[0039]此外，本发明要解决的技术问题是，实现一种用于建立技术设备的调节的方法以及一种用于调节技术设备的自动化系统，其允许退耦支路的参数在在线运行时与设备技术过程的动力学特性自动匹配。
[0040]上述技术问题通过按照相应独立权利要求的用于自动适配技术设备、特别是发电站的调节的方法以及具有对调节技术设备进行的调节的自动化系统来解决。
[0041]按照本发明的自动化系统适合用于实施按照本发明的方法或其随后描述的改进方案，同样按照本发明的方法也特别适合在按照本发明的自动化系统或其随后描述的改进方案中实施。
[0042]本发明的有利扩展也由从属权利要求得出。改进方案既涉及按照本发明的方法也涉及按照本发明的自动化系统。
[0043]本发明和所描述的改进方案例如在使用特殊的电路的条件下可以既以软件又以硬件实现。
[0044]此外，本发明或所描述的改进方案的实现能够通过计算机可读的在其上存储了计算机程序的存储介质实施，该计算机程序实施本发明或改进方案。
[0045]本发明和/或每个描述的改进方案也可以通过计算机程序产品实现，其具有在其上存储了计算机程序的存储介质，该计算机程序实施本发明和/或改进方案。
[0046]按照本发明的用于自动适配技术设备的调节的方法基于用于调节技术设备的调节回路。首先设置这样的用于调节技术设备的调节回路，或替换地其作为已经设置的调节回路存在。
[0047]两者在本发明的范围内被理解为调节回路建立。
[0048]在设置调节回路时规定或确定调节回路的通常的参数，诸如传递环节、用于传递环节的时间常数和/或放大系数。
[0049]基于设置的调节回路，从其中首先识别和选择至少一个第一调节回路和与第一调节回路耦合的第二调节回路，其耦合通过由第一和第二调节回路共同影响的过程参量给出。[0050]然后(考虑该耦合地)确定退耦第一和第二调节回路的退耦环节，该退耦环节具有至少一个可适配的参数，例如时间常数、放大系数或者其它系数或常数。
[0051]在本发明中现在还将退耦环节的至少一个可适配的参数自动地在技术设备的在线运行中与技术设备的实际动力学过程特性相匹配(自动的在线适配)。
[0052]在此，技术设备的在线运行应当被理解为实际地运行技术设备，例如在技术设备正常运行中但也可以在技术设备启动的情况下，并且由此产生技术设备的实际的动力学过程特性。
[0053]自动的在线适配现在如下地进行，即测量技术地确定技术设备的实际的动力学的过程特性。此外，在使用技术设备的模型的条件下还通过仿真来确定技术设备的理论上的(最优的)过程特性。
[0054]然后一直改变(适配)退耦环节的至少一个可适配的参数，直至技术设备的实际的动力学过程特性在可预定的范围或品质中相应于技术设备的理论上的(最优的)过程特性。
[0055]由此，在本发明中利用第一调节回路以及利用(在使用具有自动在线适配的参数的退耦环节的条件下耦合的)第二调节回路提供用于技术设备的自动适配的调节。
[0056]可以优选地首先基于理论上的退耦环节进行该退耦环节的确定。
[0057]该理论上的退耦环节的确定可以基于通过技术设备预先给出的(实际的)设备动力学进行。简单地说，在使用预先给出的设备动力学的条件下可以确定理论上的退耦环节。
[0058]这种退耦两个调节回路的、理论上的退耦环节可以是提前环节或延迟环节。
[0059]延迟环节E Cs)通过如下关系式确定，例如在(一阶的)PTl线路具有较小的时间常数TPTl并且(三阶的)PT3线路具有较大的时间常数TPT3 (TPTKTPT3)的情况下
【权利要求】
1.一种用于自动适配技术设备的调节的方法， -其中对于技术设备的调节建立(200)调节回路，在该调节回路中在使用退耦环节(25,26)的条件下至少退耦第一调节回路(30)和第二调节回路(50)，该退耦环节具有至少一个能够适配的参数(28)，和 -将所述退耦环节(25，26 )的所述至少一个能够适配的参数(28 )自动地在所述技术设备的在线运行中适配(300)于所述技术设备的实际的动力学的过程特性(74，75)，其中 -以测量技术确定(310)所述技术设备的实际的动力学过程特性(74，75)， -在使用所述技术设备的模型(29，22)的条件下通过仿真来确定(320)所述技术设备的理论上的最优的过程特性(73)， -一直改变所述退耦环节(25，26)的所述至少一个可适配的参数(28)，直至所述技术设备的实际的动力学的过程特性(74，75)在能够预先给出的范围或品质中相应于(330)所述技术设备的理论上的最优的过程特性(73)。
2.根据上述权利要求中至少一项所述的用于自动适配技术设备的调节的方法，其中，所述退耦环节(25，26)包含提前环节或延迟环节，和/或其中，在使用预先给出的设备动力学的条件下确定所述退耦环节(25，26 )。
3.根据上述权利要求中至少一项所述的用于自动适配技术设备的调节的方法，其中，所述退耦环节(25)具有噪声补偿环节。
4.根据上述权利要求中至少一项所述的用于自动适配技术设备的调节的方法，其中，所述退耦环节(25 )具有静力学环节(27 )。
5.根据上述权利要求中至少一项所述的用于自动适配技术设备的调节的方法，其中，这样匹配所述静力学环节(27)，使得噪声补偿的理论上的退耦环节(25)的输出信号在所述第一调节回路(30)的变化对所述第二调节回路(50)产生影响并且所述第二调节回路(50)相应地作出反应的程度上被减小。
6.根据上述权利要求中至少一项所述的用于自动适配技术设备的调节的方法，其中，在所述退耦环节(25)中将能够自动适配的退耦系数V (28)看做所述技术设备的在线运行中的所述至少一个能够自动适配的参数(28)。
7.根据上述权利要求中至少一项所述的用于自动适配技术设备的调节的方法，其中，在自动的在线适配(300)的情况下考虑在所述技术设备的理论上的最优的过程特性(73)的情况下的死区(76)，和/或其中，当实际的动力学的过程特性(74，75)位于在所述理论上的最优的过程特性(73)的情况下考虑的死区(76)内时，则结束所述自动在线适配(300)。
8.根据上述权利要求中至少一项所述的用于自动适配技术设备的调节的方法，其中，所述技术设备是发电站，特别是蒸汽发电站。
9.根据上述权利要求中至少一项所述的用于自动适配技术设备的调节的方法，将该方法用于所述第一调节回路(30)和所述第二调节回路(50)的自动退耦。
10.根据上述权利要求中至少一项所述的用于自动适配技术设备的调节的方法，在所述技术设备启动的情况下和/或在所述技术设备运行期间将该方法用于调节的适配(300)。
11.一种具有对技术设备进行的调节的自动化系统，在该自动化系统中实施根据上述权利要求中至少一项所述的方法和/或通过根据上述权利要求中至少一项所述的方法自动适配过的调节。
【文档编号】G05B13/04GK103782244SQ201280043167
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年4月11日 优先权日:2011年7月13日
【发明者】J.格罗甘兹, J.鲁普, K.温德尔伯格 申请人:西门子公司