给水泵最小流量再循环阀的控制原则及控制方法的改进

20150320-8

1、再循环阀控制原则

再循环阀控制的基本原则为,避免给水泵低于最小流量运行,保证给水泵自身安全可靠运行;流量测点实际使用过程中为连续变化量,且会受环境影响出现波动情况,控制方法应可以屏蔽流量小幅波动造成的再循环阀调整,避免再循环阀开度随流量波动,降低再循环阀故障率。控制再循环阀调整给水泵再循环流量的同时,锅炉给水流量随之发生的变化,影响锅炉给水自动控制,再循环阀的自动控制应尽可能减小对锅炉给水自动控制的影响。

2、控制方法的改进

2.1 回滞函数控制方法
此控制方法基于回滞函数控制再循环阀门开度,根据给水泵的运行安全区域,确定再循环阀的关闭和开启方向函数F1(x)和F2(x),随着再循环流量的增加,F1(x)给定阀门关闭方向的开度;随着再循环流量的减小,F2(x)给定阀门开启方向的开度。F1(x)与F2(x)之间的间隙区域为再循环阀关闭与开启方向转换过程中的间隙大小,在该间隙范围的流量变动不改变阀门开度,相当于给再循环阀的控制特性增加了具有非线性的间隙环节,间隙特性可消除流量测量误差以及给水流量波动对再循环阀控制的影响,避免再循环阀的频繁调整,影响锅炉给水流量,提高了给水系统的稳定性,有利于给水自动控制稳定运行;再循环阀调整次数减少,使阀门的故障率降低。间隙特性环节由F1(x)和F2(x)组成,控制曲线见图2,控制的逻辑实现。
实际应用中,根据给水泵的运行安全区域初步确定F1(x),且F1(x)应大于再循环阀开启保护特性函数(给水泵厂提供),以保证给水泵的安全运行。给水泵设有入口流量低于190t/h时联开再循环阀联锁,F1(x)对应阀门全开位置的流量应大于190t/h,并保留间隙特性所需余量,因此确定F1(x)对应阀门全开位置的流量220t/h;给水泵要求流量大于400t/h时联关再循环阀,依次确定F1(x)对应阀门全关位置的流量400t/h,最终确定函数F1(x),见表1。
给水泵入口流量测点的波动值随入口流量变化的函数,应通过试验测量流量测点在各种流量下的实际波动值得到;b(x)为给水泵入口流量波动时,保证再循环阀不作调整的安全余量函数,设置中随给水泵入口流量而增加,与泵的额定流量成比例,可根据泵的运行情况修改参数。
2.2 增大单一函数曲线死区
在单一线性函数控制方法的基础上,增大流量变量的相应死区,以避免流量波动引起再循环调门频繁调整,减少给水流量的波动。
采用单一曲线函数F(x),增大流量变量的死区α,相当于将函数F(x)左右平移,形成两条新的曲线F(x+α)、F(x-α),假充流量为x1,阀门开度为F(x1),当流量在死区范围内(x1-α和x1+α之间)波动时,阀门开度始终保持为F(x1);当流量大于x1+α并持续增大时,阀门开度按F(x-α)曲线调整;若流量小于x1-α并持续降低时,阀门开度按F(x+α)曲线调整。
由于死区的影响,降低了系统的跟踪精度。另外,当系统输入端存在较小扰动信号时,可以减小扰动信号的影响。此方法控制逻辑简单,参数设置方便。
给水泵的再循环阀控制单一函数,根据各给水泵的运行特性曲线选取,也可根据给水泵运行说明书中给定的再循环阀参数增加一定安全余量设置。
死区的选择应根据给水泵入口流量测点的波动情况,取各种工况流量波动最大值。