[发明专利]抽汽式供热机组LV‑EV非线性联合补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抽汽式供热机组LV(汽轮机低压缸进汽调节蝶阀)-EV(供热抽汽调节蝶阀)非线性的联合补偿方法，属于发电技术领域。

背景技术

随着风电等可再生能源的规模化并网，其发电负荷的随机性波动对电网稳定性产生的影响越来越大，电网需要随时调度水电、燃气、火电等可调性电源的发电负荷来补偿风电扰动。受发电原理的制约，火电机组难以快速调整发电负荷，一般情况下发电负荷变化速率很难超过2％额定发电负荷每分钟。加之若地区火电机组中的供热机组装机容量占据很大比例时，供热季内供热机组发电负荷调节范围和调节速率会进一步降低，而供热季又恰逢风电高负荷运行的时期，电网消纳风电扰动能力不足的矛盾尤其突出，也是造成当前“弃风”现象的重要原因。

抽汽式供热机组在一定范围内具有独立调节发电负荷和供热负荷的能力，供热热网具有巨大的蓄热容量，通过优化控制系统设计，供热机组可以利用这部分蓄热提高发电负荷响应速率并且不会对热用户产生可察觉的影响。例如，增加发电负荷时，控制系统可在增加燃料量的同时瞬时减小供热负荷，使原本用于供热的能量转而用于发电，发电负荷迅速增加，待燃料燃烧放热锅炉蒸发量增加后，再逐渐恢复供热负荷，这一过程在几到十几分钟内完成，不会对供热负荷产生实质性影响。

通过改进控制系统设计实现利用热网蓄热提高供热机组发电负荷响应速率并瞬时提高发电负荷调节范围，关键在于对汽轮机内蒸汽流动过程实施有效的控制。抽汽式供热机组汽轮机供热部分蒸汽流程如图1所示。蒸汽自汽轮机中压缸引出，进入中压缸与低压缸之间的三通管，一部分经过LV(汽轮机低压缸进汽调节蝶阀)进入汽轮机低压缸，这部分蒸汽称为低压缸进汽，另一部分经过EV(供热抽汽调节蝶阀)进入热网加热器，这部分蒸汽称为供热抽汽。

当机组需要单独增加供热负荷时，可以关小LV或开大EV，使部分原本进入汽轮机低压缸作功的蒸汽转变为供热抽汽从而增加供热负荷。但是，由于供热负荷同发电负荷蒸汽流程存在耦合，机组实际调节过程相对复杂。同样增加供热负荷，关小LV开大EV增加供热抽汽流量时，必然导致汽轮机低压缸进汽流量减小，导致机组发电负荷降低。为了维持发电负荷不变，还需要增加汽轮机进汽量，以弥补低压缸作功减少而降低的发电负荷。与此类似，当机组发电负荷增加时，汽轮机中压缸排汽量增加，会同时导致汽轮机低压缸进汽量和供热抽汽流量增加，为了保持供热负荷不变，需要开大LV关小EV。

为了利用热网蓄热，需要将供热侧的控制回路纳入到机组协调控制系统中，由机-炉协调控制系统转变为机-炉-热协调控制系统。LV、EV均为调节蝶阀，蝶阀开度与流量之间存在严重的非线性。一般情况下阀门小开度时执行机构增益大，阀门大开度时增益小。如果不对执行机构非线性进行补偿，机-炉-热协调控制系统被控对象将同时具有多变量强耦合、大惯性大迟延、对象系统非线性和执行机构本质非线性等诸多难以控制的特性，使控制系统设计、调试更加困难。

对LV、EV进行非线性补偿的困难在于：机组调节供热、发电负荷时，需要LV、EV协同动作。LV开度大小不同时，对EV流量特性的影响也不尽相同；同样EV开度大小不同时，对LV流量特性的影响也并不相同，两者的非线性会产生耦合迭加，形成一个复杂的二维非线性补偿的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种抽汽式供热机组LV-EV非线性联合补偿方法，以避免两个非线性执行机构协同动作导致的非线性耦合迭加的问题，实现供热抽汽流量的线性化调节。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种抽汽式供热机组LV-EV非线性联合补偿方法，所述方法将机-炉-热协调控制系统给出的调节蝶阀的自动开度指令偏置值分为两路，一路乘以EV实际开度指令经过多点折线函数运算所生成的信号，再经过高低限幅后与EV开度指令基本值求和，得到EV实际开度指令信号；另一路经过增益修正后先乘以LV实际开度指令经过多点折线函数运算所生成的信号，再经过高低限幅后与LV开度指令基本值求和，得到LV实际开度指令信号。

上述抽汽式供热机组LV-EV非线性联合补偿方法，所述多点折线函数为调节蝶阀开度与流量之间相对增益函数的倒数，所述调节蝶阀开度与流量之间相对增益函数通过以下方法获取：

首先对调节蝶阀流量特性曲线进行多项式拟合，得到调节蝶阀流量特性函数，然后对调节蝶阀流量特性函数求导数，得到不同开度位置下的调节蝶阀开度与流量之间相对增益函数。