基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010260114.5 (22)申请日 2020.04.03 (71)申请人 中国大唐集团科学技术研究院有限 公司西北电力试验研究院 地址 710021 陕西省西安市经开区凤城七 路155号 (72)发明人 邹包产刘永红李云赵宇 陈鹏原郭楚珊 (74)专利代理机构 西安弘理专利事务所 61214 代理人 曾庆喜 (51)Int.Cl. F22B 35/18(2006.01) (54)发明名称 基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的 微分计算方法 (57)摘要 本发明公开的基于。

2、锅炉主蒸汽压力调节偏 差实时修正的微分计算方法， 包括获取锅炉主蒸 汽压力调节偏差的理论微分计算量； 根据锅炉主 蒸汽压力调节偏差大小与其变化方向， 对理论微 分计算量的微分调节幅值进行修正， 得到限幅微 分调节量； 根据限幅微分调节量的正负值与锅炉 主蒸汽压力调节偏差大小， 对限幅微分调节量的 微分调节衰减速率进行修正， 得到限速微分调节 量； 之后对其增加高限和低限限幅功能， 最终得 到实际微分输出量。 本发明的基于锅炉主蒸汽压 力调节偏差实时修正的微分计算方法， 根据系统 调节偏差大小、 变化方向和变化速率综合判断实 时自动校正微分调节作用量， 提高微分调节作用 适应性， 真正达到超前控。

3、制， 最终改善系统动态 调节性能。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 111520700 A 2020.08.11 CN 111520700 A 1.基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤1： 获取锅炉主蒸汽压力调节偏差的理论微分计算量D0； 步骤2： 根据锅炉主蒸汽压力调节偏差大小与其变化方向， 对理论微分计算量D0的微 分调节幅值进行修正， 得到限幅微分调节量D1； 步骤3： 根据限幅微分调节量D1的正负值与锅炉主蒸汽压力调节偏差大小， 对限幅微 分调节量D1的微分调节衰减速率进行修正， 得到限速微分调节量D2； 步骤4： 对限速。

4、微分调节量D2增加高限和低限限幅功能， 最终得到实际微分输出量D。 2.如权利要求1所述的基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法， 其特 征在于， 所述步骤1中获取的理论微分计算量其中： 为设定值SP减去 实际值PV， k为微分调节增益、 T为微分调节时间、 s为拉普拉斯算子。 3.如权利要求2所述的基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法， 其特 征在于， 所述步骤2具体包括： 当锅炉主蒸汽压力调节偏差小于设定的调节偏差负向报警值L， 且锅炉主蒸汽压 力调节偏差呈现出逐渐变大趋势， 此时对理论微分计算量D0乘以修正微分调节幅值函数 f1()， 函数f1()根据锅炉主蒸汽压力。

5、调节偏差确定， 锅炉主蒸汽压力调节偏差越小 则输出函数f1()越小； 当锅炉主蒸汽压力调节偏差大于设定的调节偏差正向报警值H， 且锅炉主蒸汽压 力调节偏差呈现出逐渐变小趋势， 此时对理论微分计算量D0乘以修正微分调节幅值函数 f2()， 函数f2()根据锅炉主蒸汽压力调节偏差确定， 锅炉主蒸汽压力调节偏差越大 则输出函数f2()越小； 当锅炉主蒸汽压力调节偏差在调节偏差负向报警值L和调节偏差正向报警值H 之间时， 不进行系统校正， 维持正常调节。 4.如权利要求3所述的基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法， 其特 征在于， 所述步骤3具体包括： 当限幅微分调节量D1小于-0.1， 。

6、且得到的限速微分调节量D2不大于-0.01， 限幅微分调 节量D1衰减时升速率切换至修正微分调节衰减速率函数f3()， 函数f3()根据锅炉主蒸 汽压力调节偏差确定， 锅炉主蒸汽压力调节偏差越大则函数f3()输出对应升速率越 慢； 当限幅微分调节量D1大于0.1， 且得到的限速微分调节量D2不小于0.01， 限幅微分调节 量D1衰减时降速率切换至修正微分调节衰减速率函数f4()， 函数f4()根据锅炉主蒸汽 压力调节偏差确定， 锅炉主蒸汽压力调节偏差越小则函数f4()输出对应降速率越 慢； 当限幅微分调节量D1在-0.1至0.1之间时， 升速率和降速率均切换至1， 即不进行衰减速 率限制。 5。

7、.如权利要求4所述的基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法， 其特 征在于， 所述函数f1()、 f2()、 f3()和f4()的取值范围均为0到1之间。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111520700 A 2 基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法 技术领域 0001 本发明属于火力发电自动控制技术领域， 具体涉及一种基于锅炉主蒸汽压力调节 偏差实时修正的微分计算方法。 背景技术 0002 当前在火力发电自动控制技术工程实际中， 应用最为广泛的调节器控制规律为比 例P、 积分I、 微分D， 简称PID控制。 其中， 微分调节反映系统偏差信号的变化率， 能预见偏差 变。

8、化的趋势， 因此能产生超前的控制作用， 可以改善系统的动态性能， 所以对于发电系统中 大迟延、 大惯性系统微分调节作用必不可少。 但实际应用中微分调节只根据偏差变化速率 计算， 其动作幅值和衰减时间完全不考虑当前调节偏差， 导致实际应用效果差， 甚至部分区 域微分调节作用影响系统安全。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算 方法， 提高了微分调节适应性， 改善了系统动态调节性能。 0004 本发明所采用的技术方案是： 基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算 方法， 包括以下步骤： 0005 步骤1： 获取锅炉主蒸汽压力调节偏差的理论微分。

9、计算量D0； 0006 步骤2： 根据锅炉主蒸汽压力调节偏差大小与其变化方向， 对理论微分计算量D0 的微分调节幅值进行修正， 得到限幅微分调节量D1； 0007 步骤3： 根据限幅微分调节量D1的正负值与锅炉主蒸汽压力调节偏差大小， 对限 幅微分调节量D1的微分调节衰减速率进行修正， 得到限速微分调节量D2； 0008 步骤4： 对限速微分调节量D2增加高限和低限限幅功能， 最终得到实际微分输出量 D。 0009 本发明的特点还在于， 0010步骤1中获取的理论微分计算量其中： 为设定值SP减去实 际值PV， k为微分调节增益、 T为微分调节时间、 s为拉普拉斯算子。 0011 步骤2具体包。

10、括： 0012 当锅炉主蒸汽压力调节偏差小于设定的调节偏差负向报警值L， 且锅炉主蒸 汽压力调节偏差呈现出逐渐变大趋势， 此时对理论微分计算量D0乘以修正微分调节幅值 函数f1()， 函数f1()根据锅炉主蒸汽压力调节偏差确定， 锅炉主蒸汽压力调节偏差 越小则输出函数f1()越小； 0013 当锅炉主蒸汽压力调节偏差大于设定的调节偏差正向报警值H， 且锅炉主蒸 汽压力调节偏差呈现出逐渐变小趋势， 此时对理论微分计算量D0乘以修正微分调节幅值 函数f2()， 函数f2()根据锅炉主蒸汽压力调节偏差确定， 锅炉主蒸汽压力调节偏差 说明书 1/4 页 3 CN 111520700 A 3 越大则输出。

11、函数f2()越小； 0014 当锅炉主蒸汽压力调节偏差在调节偏差负向报警值L和调节偏差正向报警值 H之间时， 不进行系统校正， 维持正常调节。 0015 步骤3具体包括： 0016 当限幅微分调节量D1小于-0.1， 且得到的限速微分调节量D2不大于-0.01， 限幅微 分调节量D1衰减时升速率切换至修正微分调节衰减速率函数f3()， 函数f3()根据锅炉 主蒸汽压力调节偏差确定， 锅炉主蒸汽压力调节偏差越大则函数f3()输出对应升速 率越慢； 0017 当限幅微分调节量D1大于0.1， 且得到的限速微分调节量D2不小于0.01， 限幅微分 调节量D1衰减时降速率切换至修正微分调节衰减速率函数。

12、f4()， 函数f4()根据锅炉主 蒸汽压力调节偏差确定， 锅炉主蒸汽压力调节偏差越小则函数f4()输出对应降速率 越慢； 0018 当限幅微分调节量D1在-0.1至0.1之间时， 升速率和降速率均切换至1， 即不进行 衰减速率限制。 0019 函数f1()、 f2()、 f3()和f4()的取值范围均为0到1之间。 0020 本发明的有益效果是： 本发明的基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计 算方法， 根据系统调节偏差大小、 变化方向和变化速率综合判断实时自动校正微分调节作 用量， 提高微分调节作用适应性， 真正达到超前控制， 最终改善系统动态调节性能。 附图说明 0021 图1是本发。

13、明基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法的逻辑框 图。 具体实施方式 0022 下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。 0023 本发明提供了一种基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法， 如图 1所示， 包括： 0024 1.理论微分计算回路 0025 根据火力发电机组锅炉主蒸汽压力设定值与实际值偏差进行微分计算， 计算公 式为：其中： D0为理论微分计算输出量； 为系统调节偏差， 一般为设 定值SP减去实际值PV； k为微分调节增益； T为微分调节时间； s为拉普拉斯算子。 0026 2.微分调节幅值修正回路 0027 通过综合判断锅炉主蒸汽压力偏差大小与其变。

14、化方向， 根据偏差对微分调节 幅值进行修正， 得到限幅微分调节量D1。 主要包括如下回路： 0028 1)当锅炉主蒸汽压力调节偏差小于调节系统人为设定的偏差调节负向报警值 L， 且偏差呈现出逐渐变大趋势， 此时在理论微分计算回路中乘以修正函数f1()从而 自动校正理论微分计算量。 函数f1()根据输入偏差确定， 偏差越小说明实际值偏离 设定值越大， 偏差越小输出系数越小， 通过函数f1()校正使其微分反向调节作用减弱。 说明书 2/4 页 4 CN 111520700 A 4 例f1()如下表： 0029 0030 f1()k1+b1， 其中： f1()为偏差对应修正微分调节幅值函数； k1为。

15、斜率； b1 为偏置； k1、 b1根据不同系统调节特性和实时偏差综合得出， 最终满足f1()修正系数在0 到1之间。 0031 2)当锅炉主蒸汽压力调节偏差大于调节系统人为设定的偏差调节正向报警值 H， 且偏差呈现出逐渐变小趋势， 此时在理论微分计算回路中乘以修正函数f2()从而 自动校正理论微分计算量。 函数f2()根据输入偏差确定， 偏差越大说明实际值偏离 设定值越大， 偏差越大输出系数越小， 通过函数f2()校正使其反向调节作用减弱。 例f2 ()如下表： 0032 0033 f2()k2+b2， 其中： f2()为偏差对应修正微分调节幅值函数； k2为斜率； b2 为偏置； k2、 。

16、b2根据不同系统调节特性和实时偏差综合得出， 最终满足f2()修正系数在0 到1之间。 0034 3)当锅炉主蒸汽压力调节偏差在负向报警值L和正向报警值H之间时， 系统 修正系数为1.0不进行系统校正， 维持正常调节。 0035 3.微分衰减速率修正回路 0036 根据火电机组锅炉主蒸汽压力调节系统当前压力偏差对微分调节衰减速率进 行修正， 得到限速微分调节量D2。 主要包括如下回路： 0037 1)当幅值校正后的限幅微分调节量D1小于-0.1， 且限速后的限速微分调节量D2小 于等于-0.01， 此时微分限速功能块升速率切换至锅炉主蒸汽压力调节偏差对应函数f3 ()。 函数f3()根据偏差确。

17、定， 偏差越大说明实际压力值偏离设定值越大， 偏差越 大函数f3()输出升速率越慢， 通过校正使其微分调节作用衰减速率减弱。 例f3()如下 表： 0038 0039 f3()k3+b3， 其中： f3()为偏差对应修正微分调节衰减速率函数； k3为斜 率； b3为偏置； k3、 b3根据不同系统调节特性和实时偏差综合得出， 最终满足f3()升速率 在0到1之间。 0040 2)当幅值校正后的限幅微分调节量D1大于0.1， 且限速后的限速微分调节量D2大于 等于0.01， 此时微分限速功能块降速率切换至锅炉主蒸汽压力调节偏差对应函数f4 ()。 函数f4()根据偏差确定， 偏差越小说明实际值偏。

18、离设定值越大， 偏差越小函 数f4()输出对应降速率越慢， 通过校正使其微分调节作用衰减速率减弱。 例f4()如下 说明书 3/4 页 5 CN 111520700 A 5 表： 0041 0042 f4()k4+b4， 其中： f4()为偏差对应修正微分调节衰减速率函数； k4为斜 率； b4为偏置； k4、 b4根据不同系统调节特性和实时偏差综合得出， 最终满足f4()降速率 在0到1之间。 0043 3)当幅值校正后的限幅微分调节量D1大于等于-0.1小于等于0.1时， 升速率、 降速 率均切至1， 即不进行速率限制。 0044 4.微分限幅 0045 对限速微分调节量D2增加上限H、 。

19、下限L限幅功能， 最终得到实际微分输出量D， 防 止微分作用动作幅度过大影响系统安全。 0046 通过上述方式， 本发明技术方案的特点为： 0047 (1)在火力发电锅炉主蒸汽压力自动调节过程中， 根据调节系统实时压力偏差 的大小和变化趋势对微分调节幅值进行自动校正， 达到调节过程分区精确控制。 0048 (2)在火力发电锅炉主蒸汽压力自动调节过程中， 根据调节系统当前压力偏差 对微分调节衰减速率进行自动校正， 提高微分调节作用适应性。 0049 本发明一种基于锅炉主蒸汽压力调节偏差实时修正的微分计算方法， 据锅炉主蒸 汽压力调节系统当前偏差实时校正微分调节作用的幅值和衰减速率， 提高微分调节作用 适应性， 真正达到超前控制， 最终改善系统动态调节性能。 说明书 4/4 页 6 CN 111520700 A 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 111520700 A 7 。