陳宗金

摘?要：本文仔細(xì)分析了DEH系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的，為了掌握汽輪機(jī)電子式電液調(diào)速系統(tǒng)DEH的調(diào)速控制方法，首先大體上對DEH系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行了簡要的分析，有了這個(gè)基礎(chǔ)前提再對目前最為常用的串級PID調(diào)速控制模式下的關(guān)鍵調(diào)速參數(shù)P、I和D進(jìn)行了詳細(xì)的分析，然后以模糊控制法則為基礎(chǔ)制定出了PID參數(shù)自整定優(yōu)化設(shè)計(jì)的一整套實(shí)施步驟，這樣做的意義在于能為提高汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的調(diào)速控制水平提供好的模板。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);DEH系統(tǒng);參數(shù)優(yōu)化

就目前電廠生產(chǎn)過程中來看最為常用的設(shè)備就是汽輪機(jī)，而對于電力系統(tǒng)技術(shù)部門來說研究的核心內(nèi)容之一就是汽輪機(jī)的調(diào)速控制，以往因?yàn)榧夹g(shù)限制采用機(jī)械離心飛錘式調(diào)速器，后來則開發(fā)了以液壓技術(shù)為基礎(chǔ)而出現(xiàn)的液壓式調(diào)速系統(tǒng)，到了如今快速發(fā)展的電子電力技術(shù)和控制技術(shù)為汽輪機(jī)裝配上了電液調(diào)速系統(tǒng)。電液調(diào)速系統(tǒng)可以分為模擬式電液調(diào)速系統(tǒng)AEH和數(shù)字式電液調(diào)速系統(tǒng)DEH兩個(gè)部分，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，因?yàn)镈EH系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比其控制線性化、帶負(fù)載能力和控制精度都有較大的優(yōu)勢所以被研究人員廣泛關(guān)注和研究。

本文在進(jìn)行DEH的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的探討時(shí)使用了參數(shù)化設(shè)計(jì)的思想并與主要結(jié)合數(shù)字式電液調(diào)速系統(tǒng)DEH的實(shí)際設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)，希望能以此為基礎(chǔ)找出面向電廠熱工循環(huán)控制實(shí)際需求的汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的參數(shù)化優(yōu)化調(diào)速控制方法。

1.汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)組成

數(shù)字式電液調(diào)速系統(tǒng)DEH主要由五個(gè)部分組成，具體分析如下：

1.1電子控制器

準(zhǔn)確的來說電子控制器的控制系統(tǒng)具有小型的計(jì)算機(jī)功能，其內(nèi)部有完整的I/O接口，模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，以及必要的控制輸出模塊、電源模塊等。電子控制器主要功能是接受信號(hào)，這些信號(hào)來自汽輪機(jī)控制系統(tǒng)中的給定的或者反饋信號(hào)，然后電子控制器將這些信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換或者電氣隔離處理后按照一種特定的格式再輸送出來，這些特定的信號(hào)被傳送到主汽閥調(diào)節(jié)裝置中，來對汽輪機(jī)相關(guān)閥門進(jìn)行一定的控制。

1.2操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)就是人機(jī)交互的平臺(tái)，操作系統(tǒng)主要由操作盤、圖像顯示窗口及鍵盤等構(gòu)建組成。它可以讓人和機(jī)器進(jìn)行對話并操縱機(jī)器來完成任務(wù)。汽輪機(jī)中的DEH系統(tǒng)的通信功能的設(shè)置就是在操作系統(tǒng)的幫助下完成的。

1.3油系統(tǒng)

油系統(tǒng)氛圍兩個(gè)部分：高壓油控制系統(tǒng)和潤滑油系統(tǒng)，這兩者之間不會(huì)互相影響。高壓油控制系統(tǒng)主要是為汽輪機(jī)控制系統(tǒng)提供必要的動(dòng)力，汽輪機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候操作盤或者電子控制器會(huì)發(fā)出一系列的調(diào)節(jié)指令，然后高壓油控制系統(tǒng)接收到指令后對系統(tǒng)供油動(dòng)力壓力進(jìn)行操作。潤滑油系統(tǒng)則主要是為潤滑系統(tǒng)提供透平油。

1.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)

在操作盤或者電子控制器發(fā)出控制指令后，會(huì)有專門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)將這些指令轉(zhuǎn)換為模擬量驅(qū)動(dòng)指令，然后執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照指令來完成相應(yīng)的控制動(dòng)作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括電液伺服閥、伺服閥放大器，具有驅(qū)動(dòng)能力的油動(dòng)機(jī)組，其功能就是對高壓調(diào)節(jié)氣閥和中壓調(diào)節(jié)氣閥的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制。

1.5保護(hù)系統(tǒng)

顧名思義保護(hù)系統(tǒng)就是對DEH控制系統(tǒng)提高保護(hù)，它分成三個(gè)模塊：電路保護(hù)、油路保護(hù)及其他常規(guī)控制保護(hù)。保護(hù)系統(tǒng)提供保護(hù)的方式是電磁閥，它能實(shí)時(shí)監(jiān)控DEH系統(tǒng)中的電流、電壓、油壓等參數(shù)一旦某環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題能及時(shí)做出調(diào)控，從而保證DEH系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠工作。

2.汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化研究

2.1?DEH系統(tǒng)的關(guān)鍵控制參數(shù)分析

目前國內(nèi)使用的汽輪機(jī)大多數(shù)都是采用基于串級PID控制來進(jìn)行速率調(diào)控，因此為了更加貼合實(shí)際，本文將串級PID控制系統(tǒng)的汽輪機(jī)作為探討的對象。

串級PID控制系統(tǒng)在進(jìn)行調(diào)速的時(shí)候其主要控制的參數(shù)為比例系數(shù)P，積分系數(shù)I和微分系數(shù)D，在經(jīng)過對這三個(gè)參數(shù)的分析后，再進(jìn)行DEH系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。

（1）參數(shù)P——比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，當(dāng)系出現(xiàn)了偏差的時(shí)候，比例調(diào)節(jié)會(huì)按照比例來對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)來減少系統(tǒng)的偏差。但是比例作用也不能過大，比例作用合適的時(shí)候，調(diào)節(jié)的速度就會(huì)加快，減少誤差，但是比例超出了合理的范疇，就會(huì)動(dòng)搖系統(tǒng)的穩(wěn)定性，更加嚴(yán)重的就會(huì)造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

（2）參數(shù)I——積分調(diào)節(jié)作用：它的作用就是系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，減少誤差。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)誤差的時(shí)候，積分調(diào)節(jié)就會(huì)發(fā)揮作用，一直到消除誤差后才會(huì)停止運(yùn)行。但是積分調(diào)節(jié)會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，讓系統(tǒng)對動(dòng)態(tài)信息的反映變慢。所以在實(shí)際生產(chǎn)過程中會(huì)將積分作用與另兩種調(diào)節(jié)合理連接起來，這樣就組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。

（3）參數(shù)D——微分調(diào)節(jié)作用：微分作用就是講系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率呈現(xiàn)出來，而且它還具有一定的預(yù)見性，能將偏差變化的趨勢反映出來，因此它具有提前進(jìn)行調(diào)控的功能，就是在已經(jīng)有偏差出現(xiàn)的征兆的時(shí)候，微分調(diào)節(jié)作用就能消除這種隱患。因此，微分調(diào)節(jié)對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能有巨大的提升。

2.2優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

以往的PID調(diào)速，是通過監(jiān)測速度的輸出，和系統(tǒng)的速度輸入進(jìn)行對比，得到速度偏差e，然后對偏差e進(jìn)行監(jiān)測，對P、I、D三個(gè)參數(shù)的大小進(jìn)行科學(xué)合理的定值，這樣就可以對速度進(jìn)行合理的優(yōu)化控制。但是這種控制方式有一個(gè)缺點(diǎn)那就是不能對速度偏差進(jìn)行的實(shí)時(shí)調(diào)整，所以在進(jìn)行調(diào)控時(shí)往往是速度出現(xiàn)偏差之后的事了，因此，本文提出基于模糊控制實(shí)現(xiàn)的PID參數(shù)自整定控制方法。

3.結(jié)語

汽輪機(jī)在如今的電廠中是被運(yùn)用的最為廣泛的設(shè)備之一，汽輪機(jī)的優(yōu)化控制會(huì)對整個(gè)熱工循環(huán)控制的效率及控制系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生影響。本論文對國內(nèi)使用最為廣泛的串級PID控制的汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并提出了具體的優(yōu)化的具體方案，這對提高汽輪的工作效率有良好的幫助，因此，本文對于汽輪機(jī)在DEH系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化方面的探討是有一定的實(shí)用價(jià)值的，值得推廣應(yīng)用。當(dāng)然，本文只是簡要的對汽輪機(jī)的DEH系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行了論述，至于更多的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案需要廣大電力工程技術(shù)人員的共同努力，才能夠把汽輪機(jī)控制的水平進(jìn)行提高。

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