發(fā)電站調(diào)節(jié)的自動適配的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種技術設備，特別是發(fā)電站的調(diào)節(jié)的自動適配。按照本發(fā)明，對于技術設備的調(diào)節(jié)建立（200）調(diào)節(jié)回路，在該調(diào)節(jié)回路中在使用退耦環(huán)節(jié)（25，26）的條件下至少退耦第一調(diào)節(jié)回路（30）和第二調(diào)節(jié)回路（50）。該退耦環(huán)節(jié)（25，26）在此具有至少一個可適配的參數(shù)（28）。將退耦環(huán)節(jié)（25，26）的至少一個可適配的參數(shù)（28）自動地在技術設備的在線運行中與技術設備的實際的動力學的過程特性（74，75）相匹配（自動在線適配）（300）。
【專利說明】發(fā)電站調(diào)節(jié)的自動適配
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于自動適配技術設備、特別是發(fā)電站的調(diào)節(jié)的方法，以及一種具有對技術設備的調(diào)節(jié)的自動化系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]為了自動化，特別是為了在技術設備、例如蒸汽發(fā)電站中自動控制和/或調(diào)節(jié)方法技術的過程，通常采用自動化系統(tǒng)。
[0003]這樣的用于技術設備的、以控制系統(tǒng)中實施的軟件的形式提供的自動化系統(tǒng)(以單環(huán)或多環(huán)的調(diào)節(jié)回路的形式)包含調(diào)節(jié)系統(tǒng)，借助該調(diào)節(jié)系統(tǒng)在該技術設備中(大多在子系統(tǒng)層級上)描繪方法技術的過程，并且借助該調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過由調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制的執(zhí)行環(huán)節(jié)/機構來調(diào)節(jié)/控制技術設備。
[0004]在此，例如單環(huán)的調(diào)節(jié)回路由模擬測量技術地采集待調(diào)節(jié)的過程參量(調(diào)節(jié)參量)以及將所測量的過程參量經(jīng)由模/數(shù)(A/D)轉換讀入自動化系統(tǒng)來組成。此外，調(diào)節(jié)回路大多設置濾波器，借助其清除所測量的過程參量的噪聲。調(diào)節(jié)回路預先給定用于過程參量的額定值(主導參量)并且形成調(diào)節(jié)參量與額定值的偏差(調(diào)節(jié)差)。調(diào)節(jié)算法(調(diào)節(jié)器)根據(jù)調(diào)節(jié)差確定，如何操縱調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)/機構以使得調(diào)節(jié)參量與主導參量接近(執(zhí)行信號)。通過數(shù)/模(D/A)轉換將調(diào)整信號輸出到技術系統(tǒng)的執(zhí)行環(huán)節(jié)/機構。
[0005]在建立這樣的調(diào)節(jié)回路的情況下此外在用戶側選擇或設置調(diào)節(jié)回路參數(shù)，諸如傳遞環(huán)節(jié)、時間常數(shù)和/或放大系數(shù)。
[0006]為了使技術設備的子系統(tǒng)、例如蒸汽發(fā)電站的蒸汽發(fā)電機組自動化，在此需要的是，對于該要自動化的子系統(tǒng)構造多個這樣的調(diào)節(jié)回路。
[0007]子系統(tǒng)的、例如蒸汽發(fā)電機組的調(diào)節(jié)回路在此不是彼此獨立的而是基于方法/過程技術的情況(過程技術地)強烈彼此關聯(lián)。
[0008]例如，通過在蒸汽發(fā)電機組中經(jīng)由新鮮空氣通風裝置調(diào)節(jié)新鮮空氣饋送來強烈地影響經(jīng)過抽吸而對蒸汽發(fā)電站模塊的燃燒室中的壓力進行的調(diào)節(jié)。同樣，在蒸汽發(fā)電機組中的提高的燃料物料流量不僅導致提高的蒸汽產(chǎn)量，而且其還影響蒸汽發(fā)電機組中的蒸汽溫度，該蒸汽溫度應當借助噴射裝置保持恒定。借助給水泵對給水物料流量進行的調(diào)節(jié)以及借助給水調(diào)節(jié)閥對給水壓力進行的調(diào)節(jié)也彼此相關。
[0009]為了能夠達到高的調(diào)節(jié)品質(zhì)以及高的設備穩(wěn)定性，必須在觀察的子系統(tǒng)中按照調(diào)節(jié)技術再次退耦或斷開這樣的通過過程技術給出的(橫向)耦合。這在調(diào)節(jié)技術上通過使用具有在調(diào)節(jié)結構中或在調(diào)節(jié)回路之間的退耦支路的所謂退耦網(wǎng)絡來進行。這些退耦支路在此包含所謂的退稱環(huán)節(jié)，例如DTl提前(Vorhalte-)和/或PTn延遲環(huán)節(jié)。
[0010]根據(jù)實際存在的、過程技術的耦合的類型必須通過延遲環(huán)節(jié)或者提前環(huán)節(jié)退耦。
[0011]通過具有提前/延遲環(huán)節(jié)的提前/延遲支路，在此特定的過程參量的調(diào)節(jié)差由此不再僅作用于待分配給其的執(zhí)行環(huán)節(jié)，而且還作用于所耦合的調(diào)節(jié)回路的執(zhí)行環(huán)節(jié)。
[0012]通過與多個執(zhí)行環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)的動作可以確保，僅影響當前受調(diào)節(jié)差影響的那個過程參量，并且另一個(過程技術地耦合的)過程參數(shù)能夠保持其額定值或者與額定值的偏差盡可能小。
[0013]退耦支路的設計、即參數(shù)化取決于觀察的系統(tǒng)的實際動力學過程特性并且必須在發(fā)電站調(diào)節(jié)啟動時執(zhí)行。
[0014]在參數(shù)化的情況下執(zhí)行設備試驗。分析試驗結果然后提供如下結果:哪些參數(shù)應被何種程度地改變。然后一直手動地調(diào)節(jié)參數(shù)，直至調(diào)節(jié)達到最佳可能的退耦。
[0015]參數(shù)化耗費時間地實施并且相應地是昂貴的。
[0016]在試驗實施的時間段內(nèi)技術設備、例如蒸汽發(fā)電站按照通過蒸汽發(fā)電站提供電功率的電網(wǎng)的當前功率要求可能不是經(jīng)濟地，例如不是低成本地運行。
[0017]過程的動力學通常取決于設備的當前運行狀態(tài)，從而必須在多個時間點或關于多個時間點執(zhí)行參數(shù)化。
[0018]此外、技術設備，如發(fā)電站過程的動力學特性通過采用不同的燃料種類、通過磨損、通過弄臟等而隨時間變化。
[0019]一次設置到特定的設備特性的退耦支路隨著時間而不再是最優(yōu)。調(diào)節(jié)特性因此隨時間變差，設備穩(wěn)定性降低。
[0020]基于此，由此需要用于耦合的多參量系統(tǒng)的待簡單建立的設備調(diào)節(jié)。
[0021]按照現(xiàn)有技術，對于所耦合的多參量系統(tǒng)的所謂的多參量調(diào)節(jié)是公知的。
[0022]在多參量調(diào)節(jié)的情況下觀察具有多個調(diào)節(jié)參量和多個執(zhí)行環(huán)節(jié)的總系統(tǒng)，如技術設備或技術設備的僅一個子系統(tǒng)。在此，每個執(zhí)行環(huán)節(jié)理論上可以作用于每個調(diào)節(jié)參量，由此，考慮在子系統(tǒng)中的過程的理論上多維的過程技術耦合。
[0023]由此在這樣的多參數(shù)調(diào)節(jié)的情況下/通過這樣的多參數(shù)調(diào)節(jié)，模擬耦合的多參量系統(tǒng)。
[0024]如果多參量調(diào)節(jié)器針對耦合的多參數(shù)系統(tǒng)設計，則由此也自動地產(chǎn)生退耦結構。
[0025]但這樣的多參量調(diào)節(jié)器或這樣的多參量調(diào)節(jié)具有一個或多個以下缺陷，這些缺陷使得其不適用于技術設備，如發(fā)電站的調(diào)節(jié)。
[0026]多參量調(diào)節(jié)器基于不能在發(fā)電站控制系統(tǒng)的功能規(guī)劃中示出的數(shù)學算法。因此其是不透明的并且對于設備運營者由此不能維護，即不可改變并且不可擴展。
[0027]多參量調(diào)節(jié)器的缺少的透明性還導致，調(diào)試工程師不能構造附加結構，利用所述附加結構可以考慮特別的運行條件。
[0028]但這樣的非線性的邊界條件，例如泵的邊界曲線在每個技術設備中出現(xiàn)。
[0029]可以一次性地對于特定的過程結構和過程動力學在技術設備中設計多參量調(diào)節(jié)器。但其不能夠自動地與不斷變換的邊界條件相匹配。
[0030]多參量調(diào)節(jié)器本身具有難以確定的、必要時僅在使用特殊工具的條件下才能確定的參數(shù)。因此不能實現(xiàn)調(diào)試開銷的力求和期望的減小。
[0031]多參量調(diào)節(jié)器的實施此外還與高的計算開銷和存儲器容量要求相連，并且其因此不能在自動化系統(tǒng)，特別是在發(fā)電站控制系統(tǒng)中使用。
[0032]因為多參量調(diào)節(jié)器的這些缺陷使得其不適于在技術設備的或發(fā)電站控制系統(tǒng)中的自動化中使用，所以具有退耦支路的單環(huán)調(diào)節(jié)回路的應用和用于參數(shù)化退耦環(huán)節(jié)的設備試驗的實施是通常的實踐。[0033]在手動參數(shù)化的情況下目前限于應用低階的退耦環(huán)節(jié)，因為否則若在調(diào)節(jié)試驗中設置過多的參數(shù)，則在實踐中最終不能控制。
[0034]但在該情況下由此必須接受較小的調(diào)節(jié)品質(zhì)，因為不能手動地設置可能調(diào)節(jié)技術地更合適的較高階的退耦環(huán)節(jié)。
[0035]還公知的是，自動化系統(tǒng)，特別是設備技術的控制和/或調(diào)節(jié)(大多以軟件形式)在設備的控制技術中實施。
[0036]設備的控制技術，特別是過程控制技術是指用于控制、調(diào)節(jié)和確保這樣的過程或方法技術的設備的通常的措施和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0037]因此，本發(fā)明要解決的技術問題是，實現(xiàn)一種用于建立技術設備的調(diào)節(jié)的方法以及一種用于調(diào)節(jié)技術設備的自動化系統(tǒng)，其克服了現(xiàn)有技術中描述的缺陷。
[0038]特別地，本發(fā)明應當一方面降低針對發(fā)電站調(diào)節(jié)回路啟動的開銷并且另一方面提高技術設備的長時間穩(wěn)定性。
[0039]此外，本發(fā)明要解決的技術問題是，實現(xiàn)一種用于建立技術設備的調(diào)節(jié)的方法以及一種用于調(diào)節(jié)技術設備的自動化系統(tǒng)，其允許退耦支路的參數(shù)在在線運行時與設備技術過程的動力學特性自動匹配。
[0040]上述技術問題通過按照相應獨立權利要求的用于自動適配技術設備、特別是發(fā)電站的調(diào)節(jié)的方法以及具有對調(diào)節(jié)技術設備進行的調(diào)節(jié)的自動化系統(tǒng)來解決。
[0041]按照本發(fā)明的自動化系統(tǒng)適合用于實施按照本發(fā)明的方法或其隨后描述的改進方案，同樣按照本發(fā)明的方法也特別適合在按照本發(fā)明的自動化系統(tǒng)或其隨后描述的改進方案中實施。
[0042]本發(fā)明的有利擴展也由從屬權利要求得出。改進方案既涉及按照本發(fā)明的方法也涉及按照本發(fā)明的自動化系統(tǒng)。
[0043]本發(fā)明和所描述的改進方案例如在使用特殊的電路的條件下可以既以軟件又以硬件實現(xiàn)。
[0044]此外，本發(fā)明或所描述的改進方案的實現(xiàn)能夠通過計算機可讀的在其上存儲了計算機程序的存儲介質(zhì)實施，該計算機程序?qū)嵤┍景l(fā)明或改進方案。
[0045]本發(fā)明和/或每個描述的改進方案也可以通過計算機程序產(chǎn)品實現(xiàn)，其具有在其上存儲了計算機程序的存儲介質(zhì)，該計算機程序?qū)嵤┍景l(fā)明和/或改進方案。
[0046]按照本發(fā)明的用于自動適配技術設備的調(diào)節(jié)的方法基于用于調(diào)節(jié)技術設備的調(diào)節(jié)回路。首先設置這樣的用于調(diào)節(jié)技術設備的調(diào)節(jié)回路，或替換地其作為已經(jīng)設置的調(diào)節(jié)回路存在。
[0047]兩者在本發(fā)明的范圍內(nèi)被理解為調(diào)節(jié)回路建立。
[0048]在設置調(diào)節(jié)回路時規(guī)定或確定調(diào)節(jié)回路的通常的參數(shù)，諸如傳遞環(huán)節(jié)、用于傳遞環(huán)節(jié)的時間常數(shù)和/或放大系數(shù)。
[0049]基于設置的調(diào)節(jié)回路，從其中首先識別和選擇至少一個第一調(diào)節(jié)回路和與第一調(diào)節(jié)回路耦合的第二調(diào)節(jié)回路，其耦合通過由第一和第二調(diào)節(jié)回路共同影響的過程參量給出。[0050]然后(考慮該耦合地)確定退耦第一和第二調(diào)節(jié)回路的退耦環(huán)節(jié)，該退耦環(huán)節(jié)具有至少一個可適配的參數(shù)，例如時間常數(shù)、放大系數(shù)或者其它系數(shù)或常數(shù)。
[0051]在本發(fā)明中現(xiàn)在還將退耦環(huán)節(jié)的至少一個可適配的參數(shù)自動地在技術設備的在線運行中與技術設備的實際動力學過程特性相匹配(自動的在線適配)。
[0052]在此，技術設備的在線運行應當被理解為實際地運行技術設備，例如在技術設備正常運行中但也可以在技術設備啟動的情況下，并且由此產(chǎn)生技術設備的實際的動力學過程特性。
[0053]自動的在線適配現(xiàn)在如下地進行，即測量技術地確定技術設備的實際的動力學的過程特性。此外，在使用技術設備的模型的條件下還通過仿真來確定技術設備的理論上的(最優(yōu)的)過程特性。
[0054]然后一直改變(適配)退耦環(huán)節(jié)的至少一個可適配的參數(shù)，直至技術設備的實際的動力學過程特性在可預定的范圍或品質(zhì)中相應于技術設備的理論上的(最優(yōu)的)過程特性。
[0055]由此，在本發(fā)明中利用第一調(diào)節(jié)回路以及利用(在使用具有自動在線適配的參數(shù)的退耦環(huán)節(jié)的條件下耦合的)第二調(diào)節(jié)回路提供用于技術設備的自動適配的調(diào)節(jié)。
[0056]可以優(yōu)選地首先基于理論上的退耦環(huán)節(jié)進行該退耦環(huán)節(jié)的確定。
[0057]該理論上的退耦環(huán)節(jié)的確定可以基于通過技術設備預先給出的(實際的)設備動力學進行。簡單地說，在使用預先給出的設備動力學的條件下可以確定理論上的退耦環(huán)節(jié)。
[0058]這種退耦兩個調(diào)節(jié)回路的、理論上的退耦環(huán)節(jié)可以是提前環(huán)節(jié)或延遲環(huán)節(jié)。
[0059]延遲環(huán)節(jié)E Cs)通過如下關系式確定，例如在(一階的)PTl線路具有較小的時間常數(shù)TPTl并且(三階的)PT3線路具有較大的時間常數(shù)TPT3 (TPTKTPT3)的情況下
【權利要求】
1.一種用于自動適配技術設備的調(diào)節(jié)的方法， -其中對于技術設備的調(diào)節(jié)建立(200)調(diào)節(jié)回路，在該調(diào)節(jié)回路中在使用退耦環(huán)節(jié)(25,26)的條件下至少退耦第一調(diào)節(jié)回路(30)和第二調(diào)節(jié)回路(50)，該退耦環(huán)節(jié)具有至少一個能夠適配的參數(shù)(28)，和 -將所述退耦環(huán)節(jié)(25，26 )的所述至少一個能夠適配的參數(shù)(28 )自動地在所述技術設備的在線運行中適配(300)于所述技術設備的實際的動力學的過程特性(74，75)，其中 -以測量技術確定(310)所述技術設備的實際的動力學過程特性(74，75)， -在使用所述技術設備的模型(29，22)的條件下通過仿真來確定(320)所述技術設備的理論上的最優(yōu)的過程特性(73)， -一直改變所述退耦環(huán)節(jié)(25，26)的所述至少一個可適配的參數(shù)(28)，直至所述技術設備的實際的動力學的過程特性(74，75)在能夠預先給出的范圍或品質(zhì)中相應于(330)所述技術設備的理論上的最優(yōu)的過程特性(73)。
2.根據(jù)上述權利要求中至少一項所述的用于自動適配技術設備的調(diào)節(jié)的方法，其中，所述退耦環(huán)節(jié)(25，26)包含提前環(huán)節(jié)或延遲環(huán)節(jié)，和/或其中，在使用預先給出的設備動力學的條件下確定所述退耦環(huán)節(jié)(25，26 )。
3.根據(jù)上述權利要求中至少一項所述的用于自動適配技術設備的調(diào)節(jié)的方法，其中，所述退耦環(huán)節(jié)(25)具有噪聲補償環(huán)節(jié)。
4.根據(jù)上述權利要求中至少一項所述的用于自動適配技術設備的調(diào)節(jié)的方法，其中，所述退耦環(huán)節(jié)(25 )具有靜力學環(huán)節(jié)(27 )。
5.根據(jù)上述權利要求中至少一項所述的用于自動適配技術設備的調(diào)節(jié)的方法，其中，這樣匹配所述靜力學環(huán)節(jié)(27)，使得噪聲補償?shù)睦碚撋系耐笋瞽h(huán)節(jié)(25)的輸出信號在所述第一調(diào)節(jié)回路(30)的變化對所述第二調(diào)節(jié)回路(50)產(chǎn)生影響并且所述第二調(diào)節(jié)回路(50)相應地作出反應的程度上被減小。
6.根據(jù)上述權利要求中至少一項所述的用于自動適配技術設備的調(diào)節(jié)的方法，其中，在所述退耦環(huán)節(jié)(25)中將能夠自動適配的退耦系數(shù)V (28)看做所述技術設備的在線運行中的所述至少一個能夠自動適配的參數(shù)(28)。
7.根據(jù)上述權利要求中至少一項所述的用于自動適配技術設備的調(diào)節(jié)的方法，其中，在自動的在線適配(300)的情況下考慮在所述技術設備的理論上的最優(yōu)的過程特性(73)的情況下的死區(qū)(76)，和/或其中，當實際的動力學的過程特性(74，75)位于在所述理論上的最優(yōu)的過程特性(73)的情況下考慮的死區(qū)(76)內(nèi)時，則結束所述自動在線適配(300)。
8.根據(jù)上述權利要求中至少一項所述的用于自動適配技術設備的調(diào)節(jié)的方法，其中，所述技術設備是發(fā)電站，特別是蒸汽發(fā)電站。
9.根據(jù)上述權利要求中至少一項所述的用于自動適配技術設備的調(diào)節(jié)的方法，將該方法用于所述第一調(diào)節(jié)回路(30)和所述第二調(diào)節(jié)回路(50)的自動退耦。
10.根據(jù)上述權利要求中至少一項所述的用于自動適配技術設備的調(diào)節(jié)的方法，在所述技術設備啟動的情況下和/或在所述技術設備運行期間將該方法用于調(diào)節(jié)的適配(300)。
11.一種具有對技術設備進行的調(diào)節(jié)的自動化系統(tǒng)，在該自動化系統(tǒng)中實施根據(jù)上述權利要求中至少一項所述的方法和/或通過根據(jù)上述權利要求中至少一項所述的方法自動適配過的調(diào)節(jié)。
【文檔編號】G05B13/04GK103782244SQ201280043167
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年4月11日 優(yōu)先權日:2011年7月13日
【發(fā)明者】J.格羅甘茲, J.魯普, K.溫德爾伯格 申請人:西門子公司