低加事故疏水阀逻辑优化

低加事故疏水阀逻辑优化

陈俊杰

（神华神东电力重庆万州港电有限责任公司重庆404027）

摘要：作为一种新的调频形式。通过凝结水节流来快速调整机组负荷的技术日益受到重视。凝结水节流调频技术需要进行理论分析，同时必须结合实际对象特性进行现场测试，作者介绍凝结水调试前所进行的现场特性试验，通过测试实例优化该电厂低加事故疏水阀自动控制整定逻辑；从基础上为凝结水节流调频评估及建立做好试验准备。

关键词：低加事故疏水；凝结水调负荷；增量型PID；位置型PID；

引言：为了快速响应机组自动发电控制（AGC），某2×1000MW发电厂满负荷运行，两个主调门开度控制在50%左右，这样会造成很大的截流损失，因此在寻求新调负荷方法——凝结水节流调负荷技术。凝结水节流调负荷是指在机组变负荷时，在凝汽器和除氧器允许的水位变化范围内，通过改变除氧器上水调节阀的开度，改变凝结水流量，从而改变抽汽量，暂时获得或释放一部分机组的负荷，弥补汽机调门全开、负荷响应慢的缺陷，满足机组变负荷性能要求的同时，实现节能的效果。在实际试验当中，手动改变低加水位设定值，实际水位未达到设定值，出现事故疏水阀门误开现象

1、原理介绍

初步原因怀疑可能为低加事故疏水PID的比例作用强于积分作用，水位快速上升过程中，事故疏水水位设定值与低加水位偏差迅速减小，由于事故疏水PID的比例作用强于积分作用，造成事故疏水阀慢慢开启。该厂采用ABB控制系统，PID算法采用带有前馈作用的自适应PID，可实现手自动无扰切换。经试验验证由于该PID为增量型PID，对每次采样偏差△e进行累加输出PI，虽然与位置型PID输出结果相同，但由于计算过程不同，有可能导致阀门误开。

1.1位置型PID

（1）

其中T为采样周期。

从（1）式可以看出比例与积分作用有很大不同：首先，比例系数kp只与当前偏差有关联，积分项是系统之前所有偏差的累加。

其次，算法在计算第m次的过程输出值u（m），需要存储e（0）至e（m）…每一次偏差，当很大时，则占用很大的内存空间，并且需要花费很多时间去计算，这是目前书籍及网络上普遍认为的位置式PI的缺点。由于输出有可能超过允许值，因此需要对输出进行限幅。

1.2增量型PID

由公式1可知，第m-1次输出为：

（2）

两式相减，得出输出增量

（3）

式（2）与式（3）相加即可得出：

（4）

推理得：

（5）

（6）

将（6）…（5）依次带入（4）得

（7）

最后得

（8）

可以看出：式（8）第m次输出是对每一次的进行累加得出输出值。对比（1）与（8），比例环节只与当前偏差有关联且在时，位置型PID与增量型PID输出相同，位置型PID输出不与阀门初始状态关联，当时，增量型PID输出与初始位置相关，低加PID逻辑中将低限幅设置为0，使得初始值不能为负值，从任何时刻开始计算只有负增量累加。由于凝结水造成的低加液位频繁波动，液位快速变化与长时间积分作用相结合大于比例作用，从而造成事故疏水频繁误开。可以初步得出阀门指令变化由于水位前后偏差累加再经阀门初始状态运算输出.

2低加事故疏水逻辑

如图（1）所示：该控制回路采用单回路控制选择后#5号低加水位经一小惯性环节[1]滤波作为PID过程值，设定值由M/A主站设定，经速率限定，被控对象为事故疏水气动执行机构。PID参数增益K=1，比例系数Kp=0.3，积分系数Ki=0.1

图1#5号低加事故疏水逻辑

3扰动实验

实验进行两次：

第一次未修改参数5号低加水位410mm，除氧器水位1169mm，5号低加事故疏水反馈阀位反馈0%，正常疏水阀位反馈31.4%。通过手动设定5号低加水位，由410mm降至380mm，然后再升至410mm观察阀门动作情况

第二次参数修改后5号低加水位410mm，除氧器水位1490mm，5号低加事故疏水反馈阀位反馈0%，正常疏水阀位反馈34.33%。通过手动设定5号低加水位，由410mm升至430mm，然后再降至410mm观察阀门动作情况

4实验结果

4.1参数修改前

图2K=1、Kp=0.3、Ki=0.1扰动曲线

图3K=1、Kp=0.4、Ki=0.05扰动曲线

如图2可以看出增益K=1，比例系数Kp=0.3，积分系数Ki=0.1满足系统误差与调节时间要求：当设定值由410mm降380mm时，水位超调9mm后稳定，调节时间正常动态误差且正常疏水门能快速响应水位变化，阀位由42.11%降至31.35%。再升至410mm时，实际水位405mm未达到设定值，事故疏水阀门指令输出3.3%，阀门实际反馈3%，造成事故疏水阀误开。水阀勿开严重影响凝结水调负荷功能投入，甚至造成低加解列，影响安全生产

4.2参数修改后

经理论分析应减小积分系数，增大比例响应速度不变，因此设定K=1、Kp=0.4、Ki=0.05，曲线如图3所示。

由图3可以看出，手动设定低加水位由410mm升至430mm，尽管有很小误差，但整体水位曲线平滑，水位波动很小，事故疏水阀输出指令为零，从而避免事故疏水频繁勿开，影响水位稳定

5结论

系统在选择用增量式数字PID校正过程中。系统的快速性、稳定性以及平稳性和准确性都是相互矛盾、不可同时兼得的，所以应根据实际情况合理选择kp、kI、kD参数优化系统性能[2]。某厂采用PID属于增量型PID，想增大kI，与初始状态相关的系统在相位裕量[3]有可能出现负值，导致系统不稳定，但液位快速的变化反而造成事故疏水频繁误开。因此首先在实际整定过程中应依据实际情况适当减小积分，防止勿动；其次针对事故疏水阀本身作用，不参数水位调节，当水位超过设定值，适当通过增大比例作用，使得阀门快速响应。

参考文献：

[1]胡寿松．自动控制原理[M]．北京：科学出版社，2013．

[2]任震宇增量式数字PID参数整定的频域分析[J].北京：微型机与应用，2015.

[3]ERICKSONRW，MAKSIMOVICD．FundamentalsofPowerE1ecnDnics[M]．USA：I（1uwerAcademicPllblishers，2001