一种基于MMC多变量解耦控制的汽机阀门开度方法

技术领域

本发明涉及汽机控制技术领域，尤其是涉及一种基于MMC多变量解耦控制的汽机阀门开度方法。

背景技术

随着电网容量的增长和各区域时间用电负荷要求不同的动态要求调整，为了维持电网的安全稳定，电网对发电端电厂机组的AGC要求越来越高。目前国内火电机组的AGC控制策略主要以国外各大DCS厂商提供的组态逻辑为基础做一定程度的改进，其本质上还是属于以常规PID控制，通常采用锅炉主控和汽机主控两套独立的PID来分别调节锅炉和汽机的运行状态，但锅炉和汽机的运行状态之间存在关联，两者是相互影响的，因此，单独对锅炉和汽机进行调节效果并不佳，因此，亟需一种基于MMC多变量解耦控制的汽机阀门开度方法，解决锅炉和汽机之间的相互影响问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于MMC多变量解耦控制的汽机阀门开度方法，解决解决锅炉和汽机运行状态之间的相互影响问题，提高机组负荷响应速率，同时稳定汽机主汽压力。

本发明提供了一种基于MMC多变量解耦控制的汽机阀门开度方法，包括：

获取发电机组的历史供电负荷和历史用电负荷，根据所述历史供电负荷和所述历史用电负荷确定发电机组的发电负荷；

基于所述发电负荷设定发电机组的目标发电负荷，并根据所述目标发电负荷设定锅炉的锅炉负荷；

获取汽机的实时主汽压力，确定所述锅炉负荷与所述实时主汽压力之间的比值，根据所述比值确定汽机的阀门开度；

根据所述目标发电负荷预设定汽机的目标主汽压力，获取所述目标主汽压力与所述实时主汽压力之间的差值，根据所述差值调整所述汽机的阀门开度。

在本申请的一些实施例中，所述目标发电负荷大于所述发电机组的发电负荷。

在本申请的一些实施例中，所述历史供电负荷为单位时间内电网最大用电负荷；

所述历史用电负荷为单位时间内发电机组最大自用电负荷。

在本申请的一些实施例中，预设和值矩阵S0，设定S0(S1，S2，S3，S4)，其中，S1为第一预设和值，S2为第二预设和值，S3为第三预设和值，S4为第四预设和值，且S1＜S2＜S3＜S4；

预设发电负荷矩阵E0，设定E0(E1，E2，E3，E4)，其中，E1为第一预设发电负荷，E2为第二预设发电负荷，E3为第三预设发电负荷，E4为第四预设发电负荷，且E1＜E2＜E3＜E4；

获取发电机组的历史供电负荷和历史用电负荷，确定所述历史供电负荷和历史用电负荷的和值s，根据所述和值s与各预设和值之间的关系设定发电机组的发电负荷；

当s＜S1时，设定所述第一预设发电负荷E1作为所述发电机组的发电负荷；

当S1≤s＜S2时，设定所述第二预设发电负荷E2作为所述发电机组的发电负荷；

当S2≤s＜S3时，设定所述第三预设发电负荷E3作为所述发电机组的发电负荷；

当S3≤s＜S4时，设定所述第四预设发电负荷E4作为所述发电机组的发电负荷。

在本申请的一些实施例中，根据所述目标发电负荷设定锅炉的锅炉负荷之后，还包括：

根据所述锅炉负荷确定锅炉的燃料量，根据所述锅炉的燃料量控制所述锅炉的进料量，

基于目标锅炉燃烧率，根据所述锅炉的燃料量确定锅炉的总风量，并根据所述总风量控制锅炉的进风量。

在本申请的一些实施例中，所述汽机内设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测汽机的实时主汽压力。

在本申请的一些实施例中，预设比值矩阵B0，设定B0(B1，B2，B3，B4)，其中，B1为第一预设比值，B2为第二预设比值，B3为第三预设比值，B4为第四预设比值，且B1＜B2＜B3＜B4；

预设阀门开度矩阵P0，设定P0(P1，P2，P3，P4)，其中，P1为第一预设阀门开度，P2为第二预设阀门开度，P3为第三预设阀门开度，P4为第四预设阀门开度，且P1＜P2＜P3＜P4；

获取汽机的实时主汽压力，确定所述锅炉负荷与所述实时主汽压力之间的比值b，根据所述比值b与各预设比值之间的关系设定汽机的阀门开度；

当b＜B1时，设定所述第一预设阀门开度P1作为所述汽机的阀门开度；

当B1≤b＜B2时，设定所述第二预设阀门开度P2作为所述汽机的阀门开度；

当B2≤b＜B3时，设定所述第三预设阀门开度P3作为所述汽机的阀门开度；

当B3≤b＜B4时，设定所述第四预设阀门开度P4作为所述汽机的阀门开度。

在本申请的一些实施例中，根据所述差值调整所述汽机的阀门开度，包括：

将所述目标主汽压力与所述实时主汽压力进行对比；

若所述目标主汽压力大于所述实时主汽压力，则增大所述汽机的阀门开度；

若所述目标主汽压力小于所述实时主汽压力，则减小所述汽机的阀门开度。

在本申请的一些实施例中，预设差值矩阵D0，设定D0(D1，D2，D3，D4)，其中，D1为第一预设差值，D2为第二预设差值，D3为第三预设差值，D4为第四预设差值，且D1＜D2＜D3＜D4；

预设阀门开度修正矩阵h0，设定h0(h1，h2，h3，h4，h5，h6，h7，h8)，其中，h1为第一预设修正系数，h2为第二预设修正系数，h3为第三预设修正系数，h4为第四预设修正系数，h5为第五预设修正系数，h6为第六预设修正系数，h7为第七预设修正系数，h8为第八预设修正系数，且0.8＜h1＜h2＜h3＜h4＜1＜h5＜h6＜h7＜h8＜1.2；

当根据所述锅炉负荷与所述实时主汽压力之间的比值b，设定第i预设阀门开度Pi作为所述汽机的阀门开度后，此时，i＝1，2，3，4；

获取所述实时主汽压力，当所述目标主汽压力小于所述实时主汽压力，所述差值为d1，根据所述差值d1与各位预设差值之间的关系选择相应的修正系数，对所述第i预设阀门开度Pi进行修正；

当所述目标主汽压力大于所述实时主汽压力，所述差值为d2，根据所述差值d2与各位预设差值之间的关系选择相应的修正系数，对所述第i预设阀门开度Pi进行修正；

当d1＜D1时，选定第四预设修正系数h4对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h4；

当D1≤d1＜D2时，选定第三预设修正系数h3对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h3；

当D2≤d1＜D3时，选定第二预设修正系数h2对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h2；

当D3≤d1＜D4时，选定第一预设修正系数h1对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h1；

当d2＜D1时，选定第五预设修正系数h5对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h5；

当D1≤d2＜D2时，选定第六预设修正系数h6对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h6；

当D2≤d2＜D3时，选定第七预设修正系数h7对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h7；

当D3≤d2＜D4时，选定第八预设修正系数h8对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h8。

本发明提供了一种基于MMC多变量解耦控制的汽机阀门开度方法，包括：获取发电机组的历史供电负荷和历史用电负荷，根据所述历史供电负荷和所述历史用电负荷确定发电机组的发电负荷；基于所述发电负荷设定发电机组的目标发电负荷，并根据所述目标发电负荷设定锅炉的锅炉负荷；获取汽机的实时主汽压力，确定所述锅炉负荷与所述实时主汽压力之间的比值，根据所述比值确定汽机的阀门开度；根据所述目标发电负荷预设定汽机的目标主汽压力，获取所述目标主汽压力与所述实时主汽压力之间的差值，根据所述差值调整所述汽机的阀门开度。

本发明通过根据历史供电负荷和历史用电负荷设定发电机组的目标发电负荷，并基于目标发电负荷确定锅炉负荷和目标主汽压力，根据锅炉负荷与实时主汽压力之间的比值确定汽机的阀门开度，并根据目标主汽压力与实时主汽压力之间的差值，对汽机的阀门开度进行调整，减少锅炉运行状态对汽机运行状态的影响，消除两者之间的耦合，使发电机组处于最佳的运行状态，提高机组负荷响应速率，同时稳定汽机主汽压力。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种基于MMC多变量解耦控制的汽机阀门开度方法的流程示意图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的通常意义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合，而不排除其他元件或者物件。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指发明中任一部件或元件，不能理解为对发明的限制。术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

实施例

本发明提供了一种基于MMC多变量解耦控制的汽机阀门开度方法，如图1所示，包括：

S100，获取发电机组的历史供电负荷和历史用电负荷，根据所述历史供电负荷和所述历史用电负荷确定发电机组的发电负荷。

S200，基于所述发电负荷设定发电机组的目标发电负荷，并根据所述目标发电负荷设定锅炉的锅炉负荷。

S300，获取汽机的实时主汽压力，确定所述锅炉负荷与所述实时主汽压力之间的比值，根据所述比值确定汽机的阀门开度。

S400，根据所述目标发电负荷预设定汽机的目标主汽压力，获取所述目标主汽压力与所述实时主汽压力之间的差值，根据所述差值调整所述汽机的阀门开度。

本发明通过根据历史供电负荷和历史用电负荷设定发电机组的目标发电负荷，并基于目标发电负荷确定锅炉负荷和目标主汽压力，根据锅炉负荷与实时主汽压力之间的比值确定汽机的阀门开度，并根据目标主汽压力与实时主汽压力之间的差值，对汽机的阀门开度进行调整，减少锅炉运行状态对汽机运行状态的影响，消除两者之间的耦合，使发电机组处于最佳的运行状态，提高机组负荷响应速率，同时稳定汽机主汽压力。

在本实施例中，所述历史供电负荷为发电厂对电网承担的供电负荷(即输送到线路上的负荷，也称为“上网负荷”)，历史用电负荷为同一时刻发电厂的厂用电负荷以及自发自用负荷。锅炉负荷就是指单位时间产生蒸汽的能力。

在本申请的一些实施例中，改进了所述目标发电负荷，以使发电机组的发电量能够满足发电厂的供电需求和自用电需求，所述目标发电负荷大于所述发电机组的发电负荷。

在本申请的一些实施例中，改进了所述历史供电负荷和所述历史用电负荷，保证发电机组的发电负荷满足需要，所述历史供电负荷为单位时间内电网最大用电负荷。

所述历史用电负荷为单位时间内发电机组最大自用电负荷。

在本申请的一些实施例中，公开了所述发电机组的发电负荷的确定方法，预设和值矩阵S0，设定S0(S1，S2，S3，S4)，其中，S1为第一预设和值，S2为第二预设和值，S3为第三预设和值，S4为第四预设和值，且S1＜S2＜S3＜S4。

预设发电负荷矩阵E0，设定E0(E1，E2，E3，E4)，其中，E1为第一预设发电负荷，E2为第二预设发电负荷，E3为第三预设发电负荷，E4为第四预设发电负荷，且E1＜E2＜E3＜E4。

获取发电机组的历史供电负荷和历史用电负荷，确定所述历史供电负荷和历史用电负荷的和值s，根据所述和值s与各预设和值之间的关系设定发电机组的发电负荷。

当s＜S1时，设定所述第一预设发电负荷E1作为所述发电机组的发电负荷。

当S1≤s＜S2时，设定所述第二预设发电负荷E2作为所述发电机组的发电负荷。

当S2≤s＜S3时，设定所述第三预设发电负荷E3作为所述发电机组的发电负荷。

当S3≤s＜S4时，设定所述第四预设发电负荷E4作为所述发电机组的发电负荷。

在本实施例中，历史供电负荷和历史用电负荷的和值为发电机组发电量的全部用电量，保证发电机组的发电负荷大于和值，才能保证发电厂的发电量满足供电需求和用电需求。

在本申请的一些实施例中，根据所述目标发电负荷设定锅炉的锅炉负荷之后，还包括：

根据所述锅炉负荷确定锅炉的燃料量，根据所述锅炉的燃料量控制所述锅炉的进料量。

基于目标锅炉燃烧率，根据所述锅炉的燃料量确定锅炉的总风量，并根据所述总风量控制锅炉的进风量。

在本实施例中，设定锅炉的锅炉负荷后还需要保证锅炉负荷能够达到所需的要求，影响锅炉负荷的主要因素为燃料量和送风量，锅炉负荷与燃烧所需的风量及燃料消耗量之间呈正比关系，当锅炉需要调整负荷时则必须调整风量及燃料量。在调整风量及燃料量时，要注意保持床温在规定的范围内，防止因调整不当造成超温结焦或低温熄火，而且一定要保持一次风量不可低于流化风量。通过调整锅炉的运行状态保证锅炉负荷达到目标负荷。

在本申请的一些实施例中，改进了所述实时主汽压力的检测方法，所述汽机内设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测汽机的实时主汽压力。

在本实施例中，通过设置压力传感器，实现汽机的主汽压力的实时检测，便于后续汽机阀门开度的控制调整，进而实现主汽压力的达到目标主汽压力。

在本申请的一些实施例中，公开了所述汽机的阀门开度的确定具体方法，预设比值矩阵B0，设定B0(B1，B2，B3，B4)，其中，B1为第一预设比值，B2为第二预设比值，B3为第三预设比值，B4为第四预设比值，且B1＜B2＜B3＜B4。

预设阀门开度矩阵P0，设定P0(P1，P2，P3，P4)，其中，P1为第一预设阀门开度，P2为第二预设阀门开度，P3为第三预设阀门开度，P4为第四预设阀门开度，且P1＜P2＜P3＜P4。

获取汽机的实时主汽压力，确定所述锅炉负荷与所述实时主汽压力之间的比值b，根据所述比值b与各预设比值之间的关系设定汽机的阀门开度。

当b＜B1时，设定所述第一预设阀门开度P1作为所述汽机的阀门开度。

当B1≤b＜B2时，设定所述第二预设阀门开度P2作为所述汽机的阀门开度。

当B2≤b＜B3时，设定所述第三预设阀门开度P3作为所述汽机的阀门开度。

当B3≤b＜B4时，设定所述第四预设阀门开度P4作为所述汽机的阀门开度。

在本实施例中，因主汽压力不仅与阀门开度相关，当锅炉负荷发生变化时，同样影响主汽压力，因此通过根据锅炉负荷与实时主汽压力之间的比值确定汽机的阀门开度，减小锅炉运行状态对汽机主汽压力的影响，稳定汽机的主汽压力，发电机组处于最佳的运行状态。

在本申请的一些实施例中，根据所述差值调整所述汽机的阀门开度，包括：

将所述目标主汽压力与所述实时主汽压力进行对比。

若所述目标主汽压力大于所述实时主汽压力，则增大所述汽机的阀门开度。

若所述目标主汽压力小于所述实时主汽压力，则减小所述汽机的阀门开度。

在本实施例中，若实时主汽压力大于目标主汽压力时需要减小阀门开度，保证主汽压力达到目标主汽压力，同时也要保证实时主汽压力不超过限值，汽机在设计时是根据额定主汽压力来考虑各部件的强度的，因此在主汽压力高于额定值时，使主蒸汽管及管道上的阀门、调速汽门的蒸汽室和叶片等过负荷，甚至会引起各部件的损坏。另外，主汽压力超过额定值，使汽机末几级蒸汽工作温度增加，造成末几级叶片工作条件恶化。若主汽压力低于设计值时，将使汽机的效率降低，在同一负荷下所需的蒸汽量增加，引起轴向推力增加。同时，使后面几级叶片所承受的应力增加，严重时会使叶片变形。另外，汽压过低将使喷嘴达到阻塞状态，使汽机功率达不到额定数值。

在本申请的一些实施例中，公开了调整所述汽机的阀门开度的具体方法，预设差值矩阵D0，设定D0(D1，D2，D3，D4)，其中，D1为第一预设差值，D2为第二预设差值，D3为第三预设差值，D4为第四预设差值，且D1＜D2＜D3＜D4。

预设阀门开度修正矩阵h0，设定h0(h1，h2，h3，h4，h5，h6，h7，h8)，其中，h1为第一预设修正系数，h2为第二预设修正系数，h3为第三预设修正系数，h4为第四预设修正系数，h5为第五预设修正系数，h6为第六预设修正系数，h7为第七预设修正系数，h8为第八预设修正系数，且0.8＜h1＜h2＜h3＜h4＜1＜h5＜h6＜h7＜h8＜1.2。

当根据所述锅炉负荷与所述实时主汽压力之间的比值b，设定第i预设阀门开度Pi作为所述汽机的阀门开度后，此时，i＝1，2，3，4；

获取所述实时主汽压力，当所述目标主汽压力小于所述实时主汽压力，所述差值为d1，根据所述差值d1与各位预设差值之间的关系选择相应的修正系数，对所述第i预设阀门开度Pi进行修正。

当所述目标主汽压力大于所述实时主汽压力，所述差值为d2，根据所述差值d2与各位预设差值之间的关系选择相应的修正系数，对所述第i预设阀门开度Pi进行修正。

当d1＜D1时，选定第四预设修正系数h4对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h4。

当D1≤d1＜D2时，选定第三预设修正系数h3对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h3。

当D2≤d1＜D3时，选定第二预设修正系数h2对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h2。

当D3≤d1＜D4时，选定第一预设修正系数h1对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h1。

当d2＜D1时，选定第五预设修正系数h5对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h5。

当D1≤d2＜D2时，选定第六预设修正系数h6对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h6。

当D2≤d2＜D3时，选定第七预设修正系数h7对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h7。

当D3≤d2＜D4时，选定第八预设修正系数h8对所述第i预设阀门开度Pi进行修正，修正后为Pi*h8。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。