一种给水泵再循环阀自适应控制系统及方法与流程

本发明属于火力发电厂的自动控制领域，具体涉及一种给水泵再循环阀自适应控制系统及方法，适用于火电机组运行过程中的给水泵再循环阀开启及关闭过程。

背景技术：

1、随着我国电力产业机构的升级与可再生能源的快速发展，火电机组将承担电网深度调峰的功能角色，以低负荷至中高负荷的灵活性调节为其主要的运行模式，而频繁低负荷的运行工况对机炉设备及控制系统都提出更高的要求。常规给水泵再循环阀控制给水泵入口流量需大于最小流量以保证低负荷下给水泵的安全运行，该系统包括再循环管、给水泵再循环阀、再循环调节前、后电动截止阀、差压变送器及过程控制器等，其中给水泵再循环阀门是最为关键的设备。在机组低负荷运行过程中，若锅炉实际的给水流量持续降低，当给水泵的出口流量低于再循环阀开启限值时，再循环阀门将自动开启，旁路部分给水回到除氧器，从而增加流经给水泵的工质流量，避免给水泵发生过热和汽蚀，减轻泵体的运行损害。

2、在深度调峰运行工况下，机组负荷频繁触及30％pe以下负荷点，给水泵流量偏低的工况持续存在，使得再循环阀门的动作频繁，从而造成给水流量波动大、最小流量阀磨损严重等问题：

3、常规再循环阀控制策略无法适应深度调峰运行，并可能加剧给水控制回路的扰动。给水泵再循环阀常规逻辑采用基础pid控制方式，手动设置的定值作为流量控制目标。当给水泵出口流量小于设定值时，再循环阀开度增大，提高给水泵的入口流量；当实际流量高于设定值后，再通过pid拉回作用关小再循环阀。而长期低负荷运行下，给水泵经常在最小流量附近工作，pid控制过程存在的超调现象，会频繁触发最小流量阀的开关，不利于给水系统的稳定运行及给水泵的安全运行。当再循环阀门开度瞬时开大或关死时，给水流量的突变将对给水系统带来不可避免的控制扰动，甚至会引起系统的震荡和发散。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提供了一种给水泵再循环阀自适应控制系统及方法，在保护给水泵低负荷运行安全的前提下，通过给水泵出口压力得到给水泵最小流量基准值，并将测量的给水泵入口流量与给水泵最小流量基准值比较以此得到给水泵再循环阀的目标指令。当给水泵入口流量与给水泵最小流量基准值的差值在某一范围时，给水再循环阀门指令保持当前指令不变。根据给水泵入口流量与给水泵最小流量基准值的差值以及机组给水流量指令与给水母管流量的差值等限制给水再循环阀门的开、关指令速率。减少给水再循环阀门指令反复开关动作，减小机组在低负荷下由于给水再循环阀门大幅动作对给水系统带来的控制扰动，从而实现低负荷下给水系统的安全、节能与提升控制稳定性的综合目标。

2、本发明采用如下技术方案来实现的：

3、一种给水泵再循环阀自适应控制系统，包括除氧器、变速给水泵、给水再循环阀门、给水泵入口流量测量装置、给水泵出口压力测量装置、给水母管流量测量装置、给水流量调节装置和再循环阀自适应控制器；

4、除氧器出口通过管道连通至变速给水泵入口，变速给水泵出口的一个支路管路连通至给水再循环阀门入口，给水再循环阀门出口连通至除氧器入口，变速给水泵出口的另一个支路管路连通至给水母管入口，使得除氧器出口的给水，能够进入变速给水泵，变速给水泵出口的一部分水工质回到除氧器中，另一部分水工质进入给水母管；

5、除氧器出口至给水泵入口阀门的管道上设置给水泵入口流量测量装置，靠近变速给水泵出口的处设置给水泵出口压力测量装置，给水母管上设置给水母管流量测量装置，用于驱动调节给水泵转速的给水流量调节装置连接至变速给水泵，给水流量调节装置输出的机组给水流量指令信号fdmd接入通过再循环阀自适应控制器，给水泵入口流量测量装置输出的给水泵入口流量信号fin接入通过再循环阀自适应控制器，给水泵出口压力测量装置输出的给水泵出口压力信号pout接入通过再循环阀自适应控制器，给水母管流量测量装置输出的给水母管流量信号fout接入通过再循环阀自适应控制器，再循环阀自适应控制器计算得到再循环阀的开度指令接入给水再循环阀门的输入端。

6、本发明进一步的改进在于，还包括给水泵入口阀门，除氧器出口通过管道连通至给水泵入口阀门入口，给水泵入口阀门的出口连通至变速给水泵入口。

7、本发明进一步的改进在于，还包括给水泵出口阀门，变速给水泵出口的另一部分水工质通过给水泵出口阀门进入给水母管。

8、一种给水泵再循环阀自适应控制方法，其特征在于，该方法基于所述的一种给水泵再循环阀自适应控制系统，包括以下步骤：

9、s1、根据变速给水泵的设备要求及给水泵出口压力pout，得到给水泵流量基准值fref1、fref2；

10、s2、根据给水泵入口流量fin和给水泵流量基准值fref1、fref2，得到给水泵再循环阀指令的目标值dtar；

11、s3、计算得到当前控制周期速率限速后的给水泵再循环阀指令自适应指令d(n)。

12、本发明进一步的改进在于，步骤s3中，当给水泵再循环阀指令的目标值dtar与上一控制周期的自适应指令输出d(n-1)相等时，给水泵再循环阀指令的当前控制周期的自适应指令d(n)保持为上一控制周期的自适应指令d(n-1)。

13、本发明进一步的改进在于，步骤s3中，当给水泵再循环阀指令的目标值dtar大于上一控制周期的自适应指令d(n-1)时，给水泵再循环阀指令在上一控制周期的自适应指令d(n-1)的基础上增加，指令增加的速率为给水泵入口流量fin的函数。

14、本发明进一步的改进在于，步骤s3中，当给水泵再循环阀指令的目标值dtar小于上一控制周期的自适应指令d(n-1)时，给水泵再循环阀指令在上一控制周期的自适应指令d(n-1)的基础上减小，指令减小的速率为机组给水流量指令fdmd与给水母管流量fout信号差值的函数。

15、本发明进一步的改进在于，该方法步骤以循环的方式执行，计算的内部信号目标值dtar、指令增加速率r1和指令减小速率r2均为实时计算并变化的，并计算得到给水泵再循环阀指令的连续输出，并将输出信号送至给水泵再循环阀执行单元以实现整个控制过程。

16、本发明至少具有如下有益的技术效果：

17、常规的给水泵最小流量防汽蚀保护中，采用给水泵额定转速下的一固定最小流量值作为控制目标。然而，给水泵工艺要求泵体的实际最小给水流量限值应随着泵运行时的泵出口压力变化。本发明提出根据给水泵的出口压力进行给水泵流量基准值计算。系统投入时，当给水泵入口流量小于计算的给水泵流量基准值fref1时，再循环阀门指令趋于开大，使给水泵入口流量趋于变大并使给水泵入口流量进入给水泵流量基准值fref1～fref2范围内；当给水泵入口流量大于计算的给水泵流量基准值fref2时，再循环阀门指令趋于关小，使给水泵入口流量趋于变小并使给水泵入口流量进入给水泵流量基准值fref1～fref2内。当给水泵的入口流量在给水泵流量基准值fref1～fref2范围内时，系统输出的给水再循环阀门指令保持与上周期的输出指令值不动。即在保证了系统安全的前提下，减少给水再循环阀门的不必要开关次数。同时对再循环阀门开关指令进行自适应速率限制，有效避免再循环阀大幅度动作引起给水流量的突变对给水系统带来的控制扰动。一种给水泵再循环阀自适应控制系统及方法适应机组深度调峰运行，减小机组在低负荷下由于给水再循环阀门大幅动作对给水系统带来的控制扰动，从而实现低负荷下给水系统的安全性与控制稳定性。