專利名稱：渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法及實現(xiàn)該方法的喘振保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法及實現(xiàn)該方法的喘振保護裝置，屬于渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機的喘振保護領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
增壓鍋爐是利用渦輪增壓系統(tǒng)向爐膛輸送一定壓力助燃空氣的蒸汽動力裝置，它具有高可靠性、小重量尺寸和機動性良好等特點。但是增壓鍋爐的渦輪增壓機組的壓氣機由于存在喘振問題，而具有穩(wěn)定性比較差的缺陷。對于動力系統(tǒng)而言，燃?xì)廨啓C和蒸汽輪機都存在喘振問題。比如地面燃?xì)廨啓C、航空燃?xì)廨啓C以及艦用燃?xì)廨啓C等，從經(jīng)濟性角度考慮，使其壓氣機能運行在喘振邊界附近會獲取較高的效率。然而，對于這類直接輸出動力的燃機而言，如果變工況過程控制不好， 極容易引發(fā)喘振問題，從而帶來嚴(yán)重的破壞作用。因此在控制系統(tǒng)設(shè)計時都考慮喘振保護。 對于一般的燃?xì)廨啓C，風(fēng)油比遠(yuǎn)大于1，但通過一次空氣參與燃燒、二次空氣摻混冷卻的方式可以保證燃燒的穩(wěn)定和高效，即它具有獨立的風(fēng)油比控制手段。這樣，對燃?xì)廨啓C的控制，可不再強調(diào)風(fēng)油比控制，而只需保證不發(fā)生貧富油熄火。而屬于蒸汽輪機的渦輪增壓系統(tǒng)，它雖然沒有動力輸出，甚至還需要外部動力輸入，但也存在喘振問題。渦輪增壓系統(tǒng)在運行過程中空氣全部參與燃燒，并且沒有在燃燒過程采用額外的風(fēng)油比控制手段，風(fēng)油比直接由燃油控制和壓氣機出口空氣流量決定。此外，煙氣的熱量大部分要傳遞給汽水系統(tǒng)， 少量進入渦輪機做功，維持自身運行。這樣相比一般的燃?xì)廨啓C，即使不考慮熱量輸出帶來的擾動，還多一項風(fēng)油比的控制，這也是大多數(shù)西方國家艦船動力系統(tǒng)較少采用增壓鍋爐的主要原因之一。在目前的鍋爐蒸汽動力裝置控制系統(tǒng)設(shè)計中，都是以機組在最惡劣工況下都能保持足夠的安全裕度來進行設(shè)計的。在這種高安全設(shè)計準(zhǔn)則的指導(dǎo)下，鍋爐蒸汽動力裝置在最惡劣工況下的安全性和穩(wěn)定性都得到保證，但是帶來的弊端也很明顯，那就是性能的下降。特別是當(dāng)機組遭遇到大工況等狀態(tài)時，所需要的安全裕度將非常大。然而在實際運行過程中，這些影響因素的最惡劣情況通常很少同時發(fā)生。綜上，現(xiàn)有的渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機的喘振保護方法的安全裕度過于保守，無法快速響應(yīng)當(dāng)前的風(fēng)量需求，導(dǎo)致鍋爐性能降低，所以需要深入研究更合適的鍋爐控制方案，更好地解決鍋爐響應(yīng)快速性與安全性之間的矛盾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機的喘振保護方法的安全裕度過于保守，使其無法快速響應(yīng)當(dāng)前的風(fēng)量需求，導(dǎo)致鍋爐性能降低的問題，提供一種渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法及實現(xiàn)該方法的喘振保護裝置。本發(fā)明所述渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法，所述喘振保護方法在渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機的固有安全裕度所容許的通風(fēng)量的基礎(chǔ)之上進行調(diào)節(jié)，它包括以下步驟步驟一將設(shè)定的壓氣機風(fēng)量給定信號和實時采集獲得的壓氣機風(fēng)量實際信號作差，再經(jīng)過比例微分單元調(diào)節(jié)，生成風(fēng)量控制信號；步驟二 通過交叉限幅單元對風(fēng)量控制信號進行處理，輸出待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號，并根據(jù)該待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號選擇相應(yīng)的風(fēng)量分配方法，然后根據(jù)所選擇的風(fēng)量分配方法對壓氣機的風(fēng)量進行調(diào)節(jié)。所述步驟二中根據(jù)待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號選擇相應(yīng)的風(fēng)量分配方法，然后根據(jù)所選擇的風(fēng)量分配方法對壓氣機的風(fēng)量進行調(diào)節(jié)的具體方法為當(dāng)風(fēng)量控制信號大于0時，將待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號作為壓氣機待增加的風(fēng)量信號，同時執(zhí)行下述兩步步驟二 A 將該壓氣機待增加的風(fēng)量信號與當(dāng)前旁通閥的允許通風(fēng)量減量信號相比較，將數(shù)值小的信號作為旁通閥的風(fēng)量減量信號，該旁通閥的風(fēng)量減量信號依次經(jīng)積分和標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得所需的旁通閥的閥門位置信號，將該旁通閥的閥門位置信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號相比較，將數(shù)值大的信號輸入給旁通閥執(zhí)行器， 旁通閥執(zhí)行器根據(jù)輸入的信號輸出對旁通閥的控制信號，使旁通閥關(guān)小，直至關(guān)閉；步驟二 B:所述壓氣機待增加的風(fēng)量信號與當(dāng)前旁通閥的風(fēng)量減量信號作差后， 得到輔助汽輪機的風(fēng)量增量信號，該輔助汽輪機的風(fēng)量增量信號依次進行積分和標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得輔助汽輪機的閥門位置信號，輔助汽輪機執(zhí)行器根據(jù)該輔助汽輪機的閥門位置信號輸出對輔助汽輪機的控制信號，使輔助汽輪機動作；當(dāng)風(fēng)量控制信號小于0時，將待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號作為壓氣機待減小的風(fēng)量信號，同時執(zhí)行下述兩步步驟二 C 將該壓氣機待減小的風(fēng)量信號取反后與當(dāng)前輔助汽輪機的風(fēng)量信號相比較，將數(shù)值小的信號作為輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號，該輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號依次經(jīng)積分和標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得輔助汽輪機的閥門位置信號，輔助汽輪機執(zhí)行器根據(jù)該輔助汽輪機的閥門位置信號輸出對輔助汽輪機閥門的控制信號，使輔助汽輪機閥門關(guān)小，直至關(guān)閉；步驟二 D 所述壓氣機待減小的風(fēng)量信號取反后與輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號作差后，得到旁通閥的風(fēng)量增量信號，該旁通閥的風(fēng)量增量信號依次經(jīng)積分和標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得所需的旁通閥的閥門位置信號，將該旁通閥的閥門位置信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號相比較，將數(shù)值大的位置信號輸入給旁通閥執(zhí)行器，旁通閥執(zhí)行器根據(jù)輸入的信號輸出對旁通閥的控制信號，使旁通閥動作。本發(fā)明所述實現(xiàn)上述渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法的喘振保護裝置，所述喘振保護裝置包括第一減法器、比例微分單元、交叉限幅單元、第一 Min單元、第一積分單元、第一標(biāo)定函數(shù)單元、Max單元、旁通閥執(zhí)行器、第二減法器、第二積分單元、第二標(biāo)定函數(shù)單元、輔助汽輪機執(zhí)行器、第二 Min單元、第三減法器和取反單元，設(shè)定的壓氣機風(fēng)量給定信號和實時采集獲得的壓氣機風(fēng)量實際信號經(jīng)第一減法器作差后，再經(jīng)比例微分單元生成風(fēng)量控制信號；風(fēng)量控制信號輸入給交叉限幅單元，所述交叉限幅單元對輸入的風(fēng)量控制信號進行判斷，并獲得待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號，所述交叉限幅單元輸出端有兩條信號處理通路，當(dāng)風(fēng)量控制信號大于0時，選擇第一條信號處理通路，當(dāng)風(fēng)量控制信號小于 0時，選擇第二條信號處理通路，其中第一條信號通路為所述交叉限幅單元將待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號作為壓氣機待增加的風(fēng)量信號與當(dāng)前旁通閥的允許通風(fēng)量減量信號同時輸入給第一 Min單元，所述第一 Min單元取兩個輸入信號中的數(shù)值小的信號作為旁通閥的風(fēng)量減量信號，該旁通閥的風(fēng)量減量信號輸入給第一積分單元積分，該第一積分單元輸出積分結(jié)果給第一標(biāo)定函數(shù)單元標(biāo)定，該第一標(biāo)定函數(shù)單元輸出旁通閥的閥門位置信號，該旁通閥的閥門位置信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號同時輸入給Max單元，所述Max單元將輸入的兩個信號中的數(shù)值大的位置信號輸入給旁通閥執(zhí)行器，旁通閥執(zhí)行器根據(jù)輸入的信號輸出對旁通閥的控制信號控制旁通閥關(guān)?。凰鰤簹鈾C待增加的風(fēng)量信號與當(dāng)前旁通閥的風(fēng)量減量信號同時輸入給第二減法器，經(jīng)該第二減法器作差后，得到輔助汽輪機的風(fēng)量增量信號輸入給第二積分單元積分， 該第二積分單元輸出積分結(jié)果給第二標(biāo)定函數(shù)單元標(biāo)定，該第二標(biāo)定函數(shù)單元輸出輔助汽輪機的閥門位置信號，該輔助汽輪機的閥門位置信號輸出給輔助汽輪機執(zhí)行器，該輔助汽輪機執(zhí)行器輸出控制信號給輔助汽輪機，使輔助汽輪機動作；所述第二條信號通路為所述交叉限幅單元將待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號作為壓氣機待減小的風(fēng)量信號輸入給取反單元，該取反單元輸出的信號與當(dāng)前輔助汽輪機的風(fēng)量信號同時輸出給第二 Min單元，該第二 Min單元取輸入的兩個信號的數(shù)值小的風(fēng)量信號作為輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號，該輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號輸入給第二積分單元積分，該第二積分單元輸出積分結(jié)果給第二標(biāo)定函數(shù)單元標(biāo)定，該第二標(biāo)定函數(shù)單元輸出輔助汽輪機的閥門位置信號給輔助汽輪機執(zhí)行器，該輔助汽輪機執(zhí)行器輸出控制信號給輔助汽輪機，使輔助汽輪機閥門關(guān)??；所述取反單元輸出的信號還與輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號同時輸入給第三減法器，該第三減法器輸出旁通閥的風(fēng)量增量信號給第一積分單元積分，該第一積分單元輸出積分結(jié)果給第一標(biāo)定函數(shù)單元標(biāo)定，該第一標(biāo)定函數(shù)單元輸出旁通閥的閥門位置信號，該旁通閥的閥門位置信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號同時輸出給Max 單元，該Max單元取輸入的兩個信號的數(shù)值大的位置信號輸入給旁通閥執(zhí)行器，該旁通閥執(zhí)行器輸出控制信號給旁通閥，使旁通閥動作。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明方法通過對壓氣機的風(fēng)量調(diào)節(jié)通路進行切換，保證了鍋爐系統(tǒng)的最大性能。本發(fā)明方法在對壓氣機進行喘振保護的同時，使鍋爐系統(tǒng)的性能大大提高，從而提高了鍋爐系統(tǒng)的經(jīng)濟性。它通過風(fēng)量分配，使旁通閥與輔助汽輪機同時動作， 以加速風(fēng)量的響應(yīng)，使風(fēng)量能夠盡快滿足當(dāng)前的需求，提高了鍋爐系統(tǒng)的性能，并且在慣性環(huán)節(jié)的作用下，保證某一執(zhí)行機構(gòu)優(yōu)先動作。


圖1為本發(fā)明方法的流程框圖；圖2為本發(fā)明裝置的流程框圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述喘振保護方法在渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機的固有安全裕度所容許的通風(fēng)量的基礎(chǔ)之上進行調(diào)節(jié)，它包括以下步驟步驟一將設(shè)定的壓氣機風(fēng)量給定信號和實時采集獲得的壓氣機風(fēng)量實際信號作差，再經(jīng)過比例微分單元調(diào)節(jié)，生成風(fēng)量控制信號；步驟二 通過交叉限幅單元對風(fēng)量控制信號進行處理，輸出待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號，并根據(jù)該待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號選擇相應(yīng)的風(fēng)量分配方法，然后根據(jù)所選擇的風(fēng)量分配方法對壓氣機的風(fēng)量進行調(diào)節(jié)。
具體實施方式
二 下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一的進一步說明，所述步驟二中根據(jù)待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號選擇相應(yīng)的風(fēng)量分配方法，然后根據(jù)所選擇的風(fēng)量分配方法對壓氣機的風(fēng)量進行調(diào)節(jié)的具體方法為當(dāng)風(fēng)量控制信號大于0時，將待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號作為壓氣機待增加的風(fēng)量信號，同時執(zhí)行下述兩步步驟二 A 將該壓氣機待增加的風(fēng)量信號與當(dāng)前旁通閥的允許通風(fēng)量減量信號相比較，將數(shù)值小的信號作為旁通閥的風(fēng)量減量信號，該旁通閥的風(fēng)量減量信號依次經(jīng)積分和標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得所需的旁通閥的閥門位置信號，將該旁通閥的閥門位置信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號相比較，將數(shù)值大的信號輸入給旁通閥執(zhí)行器， 旁通閥執(zhí)行器根據(jù)輸入的信號輸出對旁通閥的控制信號，使旁通閥關(guān)小，直至關(guān)閉；步驟二 B:所述壓氣機待增加的風(fēng)量信號與當(dāng)前旁通閥的風(fēng)量減量信號作差后， 得到輔助汽輪機的風(fēng)量增量信號，該輔助汽輪機的風(fēng)量增量信號依次進行積分和標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得輔助汽輪機的閥門位置信號，輔助汽輪機執(zhí)行器根據(jù)該輔助汽輪機的閥門位置信號輸出對輔助汽輪機的控制信號，使輔助汽輪機動作；當(dāng)風(fēng)量控制信號小于0時，將待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號作為壓氣機待減小的風(fēng)量信號，同時執(zhí)行下述兩步步驟二 C 將該壓氣機待減小的風(fēng)量信號取反后與當(dāng)前輔助汽輪機的風(fēng)量信號相比較，將數(shù)值小的信號作為輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號，該輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號依次經(jīng)積分和標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得輔助汽輪機的閥門位置信號，輔助汽輪機執(zhí)行器根據(jù)該輔助汽輪機的閥門位置信號輸出對輔助汽輪機閥門的控制信號，使輔助汽輪機閥門關(guān)小，直至關(guān)閉；步驟二 D 所述壓氣機待減小的風(fēng)量信號取反后與輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號作差后，得到旁通閥的風(fēng)量增量信號，該旁通閥的風(fēng)量增量信號依次經(jīng)積分和標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得所需的旁通閥的閥門位置信號，將該旁通閥的閥門位置信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號相比較，將數(shù)值大的位置信號輸入給旁通閥執(zhí)行器，旁通閥執(zhí)行器根據(jù)輸入的信號輸出對旁通閥的控制信號，使旁通閥動作。
具體實施方式
三下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式為對實施方式二的進一步說明，所述步驟二 B中，所述壓氣機待增加的風(fēng)量信號與旁通閥的風(fēng)量減量信號作差，該旁通閥的風(fēng)量減量信號是經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)的作用后的風(fēng)量減量信號。本實施方式所述慣性環(huán)節(jié)的加入，能夠保證在旁通閥優(yōu)先動作的同時，增大輔助汽輪機的增量指令信號，使輔助汽輪機閥門開大，有助于加速風(fēng)量響應(yīng)。
具體實施方式
四下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式為對實施方式二或三的進一步說明，所述步驟二 D中，所述壓氣機待減小的風(fēng)量信號取反后與輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號作差，該輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號是經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)的作用后的風(fēng)量減量信號。本實施方式所述慣性環(huán)節(jié)的加入，能夠保證在輔助汽輪機優(yōu)先動作的同時，增大旁通閥的增量指令，使旁通閥開大，以助于加速風(fēng)量響應(yīng)。本發(fā)明所述的保護方法，在鍋爐系統(tǒng)的風(fēng)油比控制回路中，油量的控制仍采用開環(huán)控制，即由負(fù)荷指令(主鍋爐的控制器生成)生成油量信號，油量信號或油量測量信號直接或通過交叉限幅生成風(fēng)量信號，通過間接手段測量風(fēng)量實現(xiàn)閉環(huán)控制跟蹤這一信號，同時測量風(fēng)量也可能對油量信號構(gòu)成限幅。這樣，對風(fēng)量的閉環(huán)控制就是風(fēng)油比控制的主要內(nèi)容。基于此，本發(fā)明方法在動態(tài)過程中，使旁通閥和輔助汽輪機共同完成風(fēng)量的加減任務(wù)，優(yōu)先考慮通過旁通閥增加空氣量和通過輔助汽輪機減少風(fēng)量。從而在保證穩(wěn)態(tài)經(jīng)濟性的同時，提高響應(yīng)速度。在風(fēng)油比控制回路的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了基于切換控制和風(fēng)量指令分配控制的喘振保護方案。此時，旁通閥能否關(guān)小，不是取決于旁通閥是否處于關(guān)閉狀態(tài)，而是取決于旁通閥的容許風(fēng)量減量和由比例微分環(huán)節(jié)得到的當(dāng)前風(fēng)量信號的較小值。容許風(fēng)量減量定義為旁通閥當(dāng)前風(fēng)量與喘振保護控制器容許的風(fēng)量之差。同時需要對最終的喘振保護控制器輸出和正?？刂破鬏敵鋈〈?，以避免旁通閥進入喘振區(qū)。
具體實施方式
五本實施方式為對實施方式一至四的進一步說明，所述當(dāng)前旁通閥的允許通風(fēng)量減量信號為當(dāng)前旁通閥的通風(fēng)量信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的最小通風(fēng)量信號作差得到；當(dāng)前旁通閥的通風(fēng)量信號是由當(dāng)前旁通閥的閥門開度經(jīng)反標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定獲得，原系統(tǒng)的安全裕度所容許的最小通風(fēng)量信號是由原系統(tǒng)的安全裕度所容許的閥門位置經(jīng)反標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定獲得。
具體實施方式
六本實施方式為對實施方式一至五的進一步說明，所述當(dāng)前輔助汽輪機的風(fēng)量信號為輔助汽輪機執(zhí)行器輸出的對輔助汽輪機閥門的控制信號經(jīng)反標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得。
具體實施方式
七下面結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式所述一種實現(xiàn)實施方式一或二所述的渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法的喘振保護裝置，所述喘振保護裝置包括第一減法器1、比例微分單元2、交叉限幅單元3、第一 Min單元4、第一積分單元5、第一標(biāo)定函數(shù)單元6、Max單元7、旁通閥執(zhí)行器8、第二減法器9、第二積分單元 10、第二標(biāo)定函數(shù)單元11、輔助汽輪機執(zhí)行器12、第二 Min單元13、第三減法器14和取反單元20，設(shè)定的壓氣機風(fēng)量給定信號和實時采集獲得的壓氣機風(fēng)量實際信號經(jīng)第一減法器 1作差后，再經(jīng)比例微分單元2生成風(fēng)量控制信號；風(fēng)量控制信號輸入給交叉限幅單元3， 所述交叉限幅單元3對輸入的風(fēng)量控制信號進行判斷，并獲得待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號，所述交叉限幅單元3輸出端有兩條信號處理通路，當(dāng)風(fēng)量控制信號大于0時，選擇第一條信號處理通路，當(dāng)風(fēng)量控制信號小于0時，選擇第二條信號處理通路，其中第一條信號通路為所述交叉限幅單元3將待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號作為壓氣機待增加的風(fēng)量信號與當(dāng)前旁通閥的允許通風(fēng)量減量信號同時輸入給第一 Min單元4，所述第一 Min 單元4取兩個輸入信號中的數(shù)值小的信號作為旁通閥的風(fēng)量減量信號，該旁通閥的風(fēng)量減量信號輸入給第一積分單元5積分，該第一積分單元5輸出積分結(jié)果給第一標(biāo)定函數(shù)單元 6標(biāo)定，該第一標(biāo)定函數(shù)單元6輸出旁通閥的閥門位置信號，該旁通閥的閥門位置信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號同時輸入給Max單元7，所述Max單元7將輸入的兩個信號中的數(shù)值大的位置信號輸入給旁通閥執(zhí)行器8，旁通閥執(zhí)行器8根據(jù)輸入的信號輸出對旁通閥的控制信號控制旁通閥關(guān)??；所述壓氣機待增加的風(fēng)量信號與當(dāng)前旁通閥的風(fēng)量減量信號同時輸入給第二減法器9，經(jīng)該第二減法器9作差后，得到輔助汽輪機的風(fēng)量增量信號輸入給第二積分單元10 積分，該第二積分單元10輸出積分結(jié)果給第二標(biāo)定函數(shù)單元11標(biāo)定，該第二標(biāo)定函數(shù)單元 11輸出輔助汽輪機的閥門位置信號，該輔助汽輪機的閥門位置信號輸出給輔助汽輪機執(zhí)行器12，該輔助汽輪機執(zhí)行器12輸出控制信號給輔助汽輪機，使輔助汽輪機動作；所述第二條信號通路為所述交叉限幅單元3將待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號作為壓氣機待減小的風(fēng)量信號輸入給取反單元20，該取反單元20輸出的信號與當(dāng)前輔助汽輪機的風(fēng)量信號同時輸出給第二 Min單元13，該第二 Min單元13取輸入的兩個信號的數(shù)值小的風(fēng)量信號作為輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號，該輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號輸入給第二積分單元10 積分，該第二積分單元10輸出積分結(jié)果給第二標(biāo)定函數(shù)單元11標(biāo)定，該第二標(biāo)定函數(shù)單元 11輸出輔助汽輪機的閥門位置信號給輔助汽輪機執(zhí)行器12，該輔助汽輪機執(zhí)行器12輸出控制信號給輔助汽輪機，使輔助汽輪機閥門關(guān)?。凰鋈》磫卧?0輸出的信號還與輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號同時輸入給第三減法器14，該第三減法器14輸出旁通閥的風(fēng)量增量信號給第一積分單元5積分，該第一積分單元5輸出積分結(jié)果給第一標(biāo)定函數(shù)單元6標(biāo)定，該第一標(biāo)定函數(shù)單元6輸出旁通閥的閥門位置信號，該旁通閥的閥門位置信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號同時輸出給Max單元7，該Max單元7取輸入的兩個信號的數(shù)值大的位置信號輸入給旁通閥執(zhí)行器8，該旁通閥執(zhí)行器8輸出控制信號給旁通閥，使旁通閥動作。
具體實施方式
八下面結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式是對實施方式七的進一步說明，它還包括第一慣性環(huán)節(jié)15，第一 Min單元4輸出的旁通閥的風(fēng)量減量信號還輸入給第一慣性環(huán)節(jié)15，所述壓氣機待增加的風(fēng)量信號與該第一慣性環(huán)節(jié)15輸出的信號同時輸入給第二減法器9。本實施方式所述第一慣性環(huán)節(jié)15的加入，能夠保證在旁通閥優(yōu)先動作的同時，增大輔助汽輪機的增量指令信號，使輔助汽輪機閥門開大，有助于加速風(fēng)量響應(yīng)。
具體實施方式
九下面結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式是對實施方式七或八的進一步說明，它還包括第二慣性環(huán)節(jié)16，第二 Min單元13輸出的輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號還輸入給第二慣性環(huán)節(jié)16，所述取反單元20輸出的信號與該第二慣性環(huán)節(jié)16輸出的信號同時輸入給第三減法器14。本實施方式所述第二慣性環(huán)節(jié)16的加入，能夠保證在輔助汽輪機優(yōu)先動作的同時，增大旁通閥的增量指令，使旁通閥開大，以助于加速風(fēng)量響應(yīng)。
具體實施方式
十下面結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式是對實施方式七、八或九的進一步說明，本實施方式還包括第一反標(biāo)定函數(shù)21和喘振保護單元18，所述喘振保護單元18由第四減法器17、喘振保護控制器19、第二反標(biāo)定函數(shù)22和第五減法器23組成，原渦輪增壓系統(tǒng)的喘振保護單元18的給定喘振裕度信號與實際喘振裕度信號經(jīng)第四減法器17作差后，得到的信號輸入給喘振保護控制器19，喘振保護控制器19輸出的原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號同時輸入給Max單元7和第二反標(biāo)定函數(shù)22，旁通閥執(zhí)行器8輸出的對旁通閥的控制信號輸入給第一反標(biāo)定函數(shù)21，該第一反標(biāo)定函數(shù)21輸出的信號與第二反標(biāo)定函數(shù)22輸出的信號經(jīng)第五減法器23作差，第五減法器23輸出的信號為當(dāng)前旁通閥的允許通風(fēng)量減量信號。當(dāng)前輔助汽輪機的風(fēng)量信號是由輔助汽輪機執(zhí)行器12輸出的控制信號經(jīng)過反標(biāo)定函數(shù)處理后獲得。
權(quán)利要求
1.一種渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法，其特征在于所述喘振保護方法在渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機的固有安全裕度所容許的通風(fēng)量的基礎(chǔ)之上進行調(diào)節(jié)，它包括以下步驟步驟一將設(shè)定的壓氣機風(fēng)量給定信號和實時采集獲得的壓氣機風(fēng)量實際信號作差， 再經(jīng)過比例微分單元調(diào)節(jié)，生成風(fēng)量控制信號；步驟二 通過交叉限幅單元對風(fēng)量控制信號進行處理，輸出待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號，并根據(jù)該待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號選擇相應(yīng)的風(fēng)量分配方法，然后根據(jù)所選擇的風(fēng)量分配方法對壓氣機的風(fēng)量進行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法，其特征在于所述步驟二中根據(jù)待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號選擇相應(yīng)的風(fēng)量分配方法，然后根據(jù)所選擇的風(fēng)量分配方法對壓氣機的風(fēng)量進行調(diào)節(jié)的具體方法為當(dāng)風(fēng)量控制信號大于0時，將待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號作為壓氣機待增加的風(fēng)量信號，同時執(zhí)行下述兩步步驟二 A 將該壓氣機待增加的風(fēng)量信號與當(dāng)前旁通閥的允許通風(fēng)量減量信號相比較，將數(shù)值小的信號作為旁通閥的風(fēng)量減量信號，該旁通閥的風(fēng)量減量信號依次經(jīng)積分和標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得所需的旁通閥的閥門位置信號，將該旁通閥的閥門位置信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號相比較，將數(shù)值大的信號輸入給旁通閥執(zhí)行器，旁通閥執(zhí)行器根據(jù)輸入的信號輸出對旁通閥的控制信號，使旁通閥關(guān)小，直至關(guān)閉；步驟二 B:所述壓氣機待增加的風(fēng)量信號與當(dāng)前旁通閥的風(fēng)量減量信號作差后，得到輔助汽輪機的風(fēng)量增量信號，該輔助汽輪機的風(fēng)量增量信號依次進行積分和標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得輔助汽輪機的閥門位置信號，輔助汽輪機執(zhí)行器根據(jù)該輔助汽輪機的閥門位置信號輸出對輔助汽輪機的控制信號，使輔助汽輪機動作；當(dāng)風(fēng)量控制信號小于0時，將待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號作為壓氣機待減小的風(fēng)量信號，同時執(zhí)行下述兩步步驟二 C 將該壓氣機待減小的風(fēng)量信號取反后與當(dāng)前輔助汽輪機的風(fēng)量信號相比較，將數(shù)值小的信號作為輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號，該輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號依次經(jīng)積分和標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得輔助汽輪機的閥門位置信號，輔助汽輪機執(zhí)行器根據(jù)該輔助汽輪機的閥門位置信號輸出對輔助汽輪機閥門的控制信號，使輔助汽輪機閥門關(guān)小，直至關(guān)閉；步驟二 D 所述壓氣機待減小的風(fēng)量信號取反后與輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號作差后，得到旁通閥的風(fēng)量增量信號，該旁通閥的風(fēng)量增量信號依次經(jīng)積分和標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得所需的旁通閥的閥門位置信號，將該旁通閥的閥門位置信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號相比較，將數(shù)值大的位置信號輸入給旁通閥執(zhí)行器，旁通閥執(zhí)行器根據(jù)輸入的信號輸出對旁通閥的控制信號，使旁通閥動作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法，其特征在于所述步驟二 B中，所述壓氣機待增加的風(fēng)量信號與旁通閥的風(fēng)量減量信號作差，該旁通閥的風(fēng)量減量信號是經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)的作用后的風(fēng)量減量信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法，其特征在于所述步驟二 D中，所述壓氣機待減小的風(fēng)量信號取反后與輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號作差，該輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號是經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)的作用后的風(fēng)量減量信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法，其特征在于所述當(dāng)前旁通閥的允許通風(fēng)量減量信號為當(dāng)前旁通閥的通風(fēng)量信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的最小通風(fēng)量信號作差得到；當(dāng)前旁通閥的通風(fēng)量信號是由當(dāng)前旁通閥的閥門開度經(jīng)反標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定獲得，原系統(tǒng)的安全裕度所容許的最小通風(fēng)量信號是由原系統(tǒng)的安全裕度所容許的閥門位置經(jīng)反標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定獲得。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法，其特征在于所述當(dāng)前輔助汽輪機的風(fēng)量信號為輔助汽輪機執(zhí)行器輸出的對輔助汽輪機閥門的控制信號經(jīng)反標(biāo)定函數(shù)標(biāo)定后獲得。
7.一種實現(xiàn)權(quán)利要求2所述的渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法的喘振保護裝置，所述喘振保護裝置包括第一減法器(1)、比例微分單元O)、交叉限幅單元 (3)、第一 Min單元(4)、第一積分單元(5)、第一標(biāo)定函數(shù)單元(6) ,Max單元(7)、旁通閥執(zhí)行器(8)、第二減法器(9)、第二積分單元(10)、第二標(biāo)定函數(shù)單元(11)、輔助汽輪機執(zhí)行器 (12)、第二 Min單元(13)、第三減法器(14)和取反單元(20)，其特征在于設(shè)定的壓氣機風(fēng)量給定信號和實時采集獲得的壓氣機風(fēng)量實際信號經(jīng)第一減法器(1)作差后，再經(jīng)比例微分單元( 生成風(fēng)量控制信號；風(fēng)量控制信號輸入給交叉限幅單元(3)，所述交叉限幅單元 (3)對輸入的風(fēng)量控制信號進行判斷，并獲得待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號，所述交叉限幅單元C3)輸出端有兩條信號處理通路，當(dāng)風(fēng)量控制信號大于0時，選擇第一條信號處理通路，當(dāng)風(fēng)量控制信號小于0時，選擇第二條信號處理通路，其中第一條信號通路為所述交叉限幅單元( 將待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號作為壓氣機待增加的風(fēng)量信號與當(dāng)前旁通閥的允許通風(fēng)量減量信號同時輸入給第一 Min單元(4)，所述第一 Min單元(4)取兩個輸入信號中的數(shù)值小的信號作為旁通閥的風(fēng)量減量信號，該旁通閥的風(fēng)量減量信號輸入給第一積分單元( 積分，該第一積分單元( 輸出積分結(jié)果給第一標(biāo)定函數(shù)單元(6)標(biāo)定，該第一標(biāo)定函數(shù)單元(6)輸出旁通閥的閥門位置信號，該旁通閥的閥門位置信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號同時輸入給Max單元(7)，所述Max單元(7)將輸入的兩個信號中的數(shù)值大的位置信號輸入給旁通閥執(zhí)行器(8)，旁通閥執(zhí)行器(8)根據(jù)輸入的信號輸出對旁通閥的控制信號控制旁通閥關(guān)?。凰鰤簹鈾C待增加的風(fēng)量信號與當(dāng)前旁通閥的風(fēng)量減量信號同時輸入給第二減法器(9)，經(jīng)該第二減法器(9)作差后，得到輔助汽輪機的風(fēng)量增量信號輸入給第二積分單元(10)積分，該第二積分單元(10)輸出積分結(jié)果給第二標(biāo)定函數(shù)單元(11)標(biāo)定，該第二標(biāo)定函數(shù)單元(11)輸出輔助汽輪機的閥門位置信號，該輔助汽輪機的閥門位置信號輸出給輔助汽輪機執(zhí)行器(12)，該輔助汽輪機執(zhí)行器(12)輸出控制信號給輔助汽輪機，使輔助汽輪機動作；所述第二條信號通路為所述交叉限幅單元( 將待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號作為壓氣機待減小的風(fēng)量信號輸入給取反單元(20)，該取反單元00)輸出的信號與當(dāng)前輔助汽輪機的風(fēng)量信號同時輸出給第二Min單元(13)，該第二Min單元(1 取輸入的兩個信號的數(shù)值小的風(fēng)量信號作為輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號，該輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號輸入給第二積分單元(10)積分，該第二積分單元(10)輸出積分結(jié)果給第二標(biāo)定函數(shù)單元(11)標(biāo)定，該第二標(biāo)定函數(shù)單元(11)輸出輔助汽輪機的閥門位置信號給輔助汽輪機執(zhí)行器(12)，該輔助汽輪機執(zhí)行器(1 輸出控制信號給輔助汽輪機，使輔助汽輪機閥門關(guān)??；所述取反單元00)輸出的信號還與輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號同時輸入給第三減法器(14)，該第三減法器(14)輸出旁通閥的風(fēng)量增量信號給第一積分單元( 積分，該第一積分單元( 輸出積分結(jié)果給第一標(biāo)定函數(shù)單元(6)標(biāo)定，該第一標(biāo)定函數(shù)單元(6)輸出旁通閥的閥門位置信號，該旁通閥的閥門位置信號與原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號同時輸出給Max單元(7)，該Max單元(7)取輸入的兩個信號的數(shù)值大的位置信號輸入給旁通閥執(zhí)行器(8)，該旁通閥執(zhí)行器(8)輸出控制信號給旁通閥，使旁通閥動作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護裝置，其特征在于它還包括第一慣性環(huán)節(jié)(15)，第一 Min單元(4)輸出的旁通閥的風(fēng)量減量信號還輸入給第一慣性環(huán)節(jié)(15)，所述壓氣機待增加的風(fēng)量信號與該第一慣性環(huán)節(jié)(1 輸出的信號同時輸入給第二減法器(9)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護裝置，其特征在于它還包括第二慣性環(huán)節(jié)(16)，第二 Min單元(13)輸出的輔助汽輪機的風(fēng)量減量信號還輸入給第二慣性環(huán)節(jié)(16)，所述取反單元00)輸出的信號與該第二慣性環(huán)節(jié)(16)輸出的信號同時輸入給第三減法器(14)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護裝置， 其特征在于它還包括第一反標(biāo)定函數(shù)和喘振保護單元(18)，所述喘振保護單元(18) 由第四減法器(17)、喘振保護控制器(19)、第二反標(biāo)定函數(shù)0 和第五減法器組成，原渦輪增壓系統(tǒng)的喘振保護單元(18)的給定喘振裕度信號與實際喘振裕度信號經(jīng)第四減法器(17)作差后，得到的信號輸入給喘振保護控制器(19)，喘振保護控制器(19)輸出的原系統(tǒng)的安全裕度所容許的旁通閥的位置信號同時輸入給Max單元(7)和第二反標(biāo)定函數(shù)(22)，旁通閥執(zhí)行器(8)輸出的對旁通閥的控制信號輸入給第一反標(biāo)定函數(shù)(21)，該第一反標(biāo)定函數(shù)輸出的信號與第二反標(biāo)定函數(shù)02)輸出的信號經(jīng)第五減法器03)作差，第五減法器輸出的信號為當(dāng)前旁通閥的允許通風(fēng)量減量信號。
全文摘要
渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機風(fēng)量分配控制的喘振保護方法及實現(xiàn)該方法的喘振保護裝置，屬于渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機的喘振保護領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機的喘振保護方法的安全裕度過于保守，使其無法快速響應(yīng)當(dāng)前的風(fēng)量需求，導(dǎo)致鍋爐性能降低的問題。它將設(shè)定的壓氣機風(fēng)量給定信號和實時采集獲得的壓氣機風(fēng)量實際信號作差，再經(jīng)過比例微分單元調(diào)節(jié)，生成風(fēng)量控制信號；通過交叉限幅單元對風(fēng)量控制信號進行處理，輸出待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號，并根據(jù)該待調(diào)節(jié)風(fēng)量信號選擇相應(yīng)的風(fēng)量分配方法，然后根據(jù)所選擇的風(fēng)量分配方法對壓氣機的風(fēng)量進行調(diào)節(jié)。本發(fā)明適用于渦輪增壓系統(tǒng)壓氣機的喘振保護。
文檔編號F04D27/00GK102182700SQ201110130910
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者于達(dá)仁, 劉金福, 徐志強, 范軼 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)