[发明专利]一种变积分压力跟踪控制方法

说明书

本发明提供了一种变积分压力跟踪控制方法。本发明的变积分压力跟踪控制方法应用于火电机组锅炉的主汽压力控制，基于主汽压力偏差的大小和变化方向，在控制周期采用特定策略调节积分作用以使得主汽压力的波动在预设范围内。本发明的变积分压力跟踪控制方法有效克服大惯性系统易震荡，具有快速稳定PID控制器输出的有益技术效果。

技术领域

本发明涉及火电机组主汽压力控制领域，具体涉及一种变积分压力跟踪控制方法。

背景技术

主蒸汽压力(以下称主汽压力)是衡量锅炉产汽量与汽轮机蒸汽消耗量是否平衡的重要指标，是锅炉蒸汽的重要工艺参数。必须控制在允许的范围内。主汽压力过高，会导致锅炉管壁受损，寿命减少，严重的会导致爆管事故；主汽压力过低，就无法提供足够质量合格的蒸汽。主汽压力变化过大，会导致锅炉和汽轮机金属管材及部件的疲劳，危及机组的安全。

根据PID控制器的计算公式，三种作用的相位是各不相同的，比例作用和偏差同相，微分作用有90°的相位超前，而积分作用有90°的相位滞后。因此，积分作用的相位滞后特性对于大惯性、大滞后系统的控制是非常不利的。锅炉主汽压力的控制对象具有惯性大、滞后大、非线性和时变性等特点。当出现大幅扰动时，由于短时间内出现较大偏差，加上系统本身的惯性和滞后，在积分项的作用下，会引起主汽压力产生较大的超调和长时间的波动。对于惯性和滞后越大的系统，主汽压力波动的现象越明显，主要原因是积分作用的相位滞后特性。

如图1所示。现有的火电机组锅炉主汽压力PID控制的积分作用，在第1阶段还会继续减煤，由于主汽压力控制系统的滞后性，会导致主汽压力穿越并远离设定值SP，进入第2阶段，使主汽压力偏差由正偏差转为负偏差。同理，当进入第3阶段时，积分作用还会继续加煤，由于主汽压力控制系统的滞后性，会导致主汽压力穿越并远离设定值SP，进入第4阶段，使主汽压力偏差由负偏差转为正偏差。如此循环往复，主汽压力和煤量就会一直波动。

目前，火电机组主汽压力控制系统存在以下缺陷：

(1)由于常规PID算法的积分作用存在滞后性，对于惯性和滞后性大的主汽压力控制系统，常导致主汽压力和煤量波动大，煤耗偏高，不符合节能减排要求。

(2)主汽压力波动大，会导致锅炉和汽轮机金属管材及部件的疲劳，影响设备寿命，危及机组的安全。

(3)国内的大型火电机组基本上都需要参与电网调峰，机组负荷变化非常频繁，在加上锅炉燃料的热值参差不齐，导致主汽压力大幅波动。当波动幅度超出机组正常运行的允许范围时，需要运行人员手动干预，极大的增加了运行人员的劳动强度。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种变积分压力跟踪控制方法。为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下。

一种变积分压力跟踪控制方法，所述变积分压力跟踪控制方法应用于火电机组锅炉的主汽压力控制，所述变积分压力跟踪控制方法包括：

基于主汽压力偏差的大小和变化方向，在控制周期实时调节积分作用以使得主汽压力的波动在预设范围内；其中，所述控制周期包括第1阶段、第2阶段、第3阶段和第4阶段；

并且，在第1阶段，主汽压力测量值PV满足SPPVSP+P1；其中，SP为设定的目标值，P1为主汽压力的第一阈值，

在第2阶段，主汽压力测量值PVSP；

在第3阶段，主汽压力测量值PV满足SP-P2PVSP；其中，P2为主汽压力的第二阈值；

在第4阶段，主汽压力测量值PVSP。

优选的，在控制周期内火电机组锅炉的主汽压力控制过程依次进入第1阶段、第2阶段、第3阶段和第4阶段。

优选的，在控制周期实时调节积分作用包括：