[发明专利]一种基于模型自适应汽轮机调门流量特性优化方法

说明书

本发明公开了一种基于模型自适应汽轮机调门流量特性优化方法，通过建立顺序阀控制方式下汽轮机高调门流量特性数学模型，引入模型因子实现模型分段；再根据目标函数D(X)进行分段线性化；引入反馈机制ΔG，对分段模型误差进行校正，直到满足精度要求，获得最优调门控制函数H_i′(x)，最终实现汽轮机流量指令与实际流量之间正比例关系。本发明实现了调门流量特性线性度与重叠度的解耦，即所优化的结果近似理想的正比例函数关系的同时，获得最佳的调门重叠度；从理论上求得最优调门控制函数和最佳重叠度。避免机组反复进行流量特性试验，减少机组不稳定运行因素。

技术领域

本发明涉及一种汽轮机自动控制技术，尤其涉及的是一种基于模型自适应汽轮机调门流量特性优化方法。

背景技术

采用喷嘴调节的汽轮机，调门控制方式分为：单阀方式和顺序阀方式。单阀方式下，所有高压调门同时开启、保持同样的开度，节流损失大，机组效率低。顺序阀方式下，各高压调门按照调门控制函数，依次开启(一般前两个调门同时开启)，调门之间存在重叠度，即前一调门尚未达到全开状态，后一调门便开启。通常考虑到机组经济效益，采用顺序阀方式运行。因此，本发明所述汽轮机调门流量特性优化系指顺序阀方式下，优化调门控制函数，使得机组流量指令与实际流量成正比例函数关系，线性度为1。调门控制函数由机组流量指令与各调门开度，各调门开度与实际流量之间的函数映射组成。

现有的优化技术，大都采用试凑法和作图法，根据技术人员的经验，选取几个调门控制函数特征点进行整定，观测机组流量指令与实际流量之间的线性度，直到满足控制要求。但这种方法往往无法得到理论上最优的调门流量特性，也无法同时兼顾流量特性线性度和调门重叠度。通过采用无重叠度方式进行优化试验，每个调门逐点进行优化，工作量大。该方法获取原始数据时需要负荷从0至100％的负荷变化，影响机组运行的安全性。该方法的目标参数仅考虑了流量指令与实际流量的线性度，没能解决重叠度与线性度之间的耦合难题。

如图1所示，顺序阀方式下汽轮机流量指令与实际流量之间存在着非线性、强耦合的关系。各调门通过调门控制函数控制各调门开度，根据各调门开度最终计算实际流量。各调门之间存在着重叠区域(即重叠度)，由于调门的固有特性，当前一调门开启到一定值时，对应的调门流量便不再变化，对于汽轮机控制系统而言，需要此时开启下一调门来弥补该流量需求，即是调门重叠度。汽轮机调门流量特性优化目标是为了实现流量指令与实际流量之间的函数映射关系为正比例关系，即通过优化各调门控制函数来实现这种函数映射关系。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于模型自适应汽轮机调门流量特性优化方法，实现汽轮机流量指令与实际流量之间正比例关系。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

(1)将各个调门控制函数整合成一个函数H_i(x)，各调门权值函数W_i(x)通常采用定值函数，即W_i(x)＝β_i，β_i根据顺序阀方式下调门流量特性试验数据求得：

Q(X)为实际流量，计算得到W_i(x)；

(2)引入控制因子ε作为分段模型控制量；

(3)设置各个调门的初始控制因子，将控制因子映射到输入X的维度上的值记作模型因子，有

其中，H_i^-1(·)指第i个调门控制函数H_i(x)的反函数，δ表示调门开度限值，求解第i个调门δ-ε_i开度值所对应的调门流量值；

(4)根据模型因子，将输入的流量指令X分为各分段模型，其中，X₁＝X₂；