一种基于模糊PID算法的直接空冷机组抽真空冷凝水回收控制方法与流程

本发明涉及火电机组真空系统优化控制，具体涉及一种基于模糊pid算法的直接空冷机组抽真空冷凝水回收控制方法。

背景技术：

1、直接空冷机组因其节水优势，在我国北方缺水地区燃煤电厂中得到广泛应用。抽真空冷凝水回收系统是直接空冷机组的核心辅助系统之一，其运行稳定性直接影响机组真空度、换热效率及安全经济性，其中罗茨真空泵组的级间冷却器冷却水调控是冷凝水回收的关键环节。夏季高温高负荷工况下，直接空冷机组主机背压易升高，进入高背压运行状态，主机排汽装置与级间冷却器之间的压差波动剧烈，若冷却水进水量调控不及时、不准确，易导致冷凝水无法正常回流，甚至出现倒灌现象，影响真空泵组正常运行，进而降低机组真空度、增加能耗。

2、现有技术中，直接空冷机组抽真空冷凝水回收系统的冷却水调控多采用传统pid控制算法，该算法对工况波动的适应性较差，在夏季高温高负荷高背压工况下，难以快速响应压差的动态变化，易出现超调、振荡等问题，调控精度不足；同时，现有控制策略未考虑机组长期运行过程中工况特性的变化，无法对调控参数进行自适应修正，导致控制效果随运行时间推移逐渐下降，难以满足夏季全工况下冷凝水回收的精准调控需求。

3、因此，针对夏季高温高负荷高背压工况，设计一种基于模糊pid算法、能够自适应工况变化、调控精准稳定的直接空冷机组抽真空冷凝水回收系统优化控制策略，成为解决上述技术难题的关键。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种基于模糊pid算法的直接空冷机组抽真空冷凝水回收控制方法，以解决现有直接空冷机组抽真空冷凝水回收系统在夏季高环境温度及高负荷工况下存在的控制自适应能力不足、冷却水调节精细度不高、易出现过调或滞后以及难以兼顾真空安全裕度与经济性的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

3、一种基于模糊pid算法的直接空冷机组抽真空冷凝水回收控制方法，基于直接空冷机组抽真空冷凝水回收系统实现，包括以下步骤：

4、s1.统计发电厂运行参数，确定机组在夏季环境下最高温、满负荷阶段背压最高值；若处于高背压范围，执行后续步骤s2至s8；

5、s2.统计机组在春、秋季节高温满负荷阶段的主机排汽装置背压平均值、真空泵级间冷却器汽侧压力均值，计算基准压差；

6、s3.采集机组夏季全工况历史运行数据，经预处理后通过多元线性回归拟合，构建夏季工况下环境温度、机组负荷、冷却水进回水温差与单参数修正系数的映射关系，得到夏季多参数耦合修正系数总表；

7、s4.机组在夏季运行过程中，从dcs实时获取测点数据，包括主机排汽装置汽侧压力、级间冷却器侧压力、环境温度、机组实时负荷、冷却水进水温度、冷却水回水温度，计算实时压差、冷却水进回水温差；

8、s5.基于夏季工况下的环境温度、机组实时负荷和冷却水进回水温差从耦合修正系数总表中匹配得到对应单参数修正系数，通过乘法加权计算综合耦合修正系数；

9、s6.设定临界值，且，比较与：当<时，控制冷却水进水电动调整门全开；当时，计算实时压差偏差值及偏差值变化率，构建以为输入的模糊pid控制模型，经过模糊化、模糊推理和解模糊运算过程，得到冷却水进水电动调整门的初始开度；

10、s7.当步骤s6进入模糊pid调节分支时，利用综合耦合修正系数对进行修正，得到冷却水进水电动调整门的最终开度指令，并发送至冷却水进水电动调整门；

11、s8.为不同压差区间匹配对应的dcs测点数据采集周期和模糊pid调控强度，实现夏季全工况下压差的分级连续精准调控，确保。

12、优选的，所述步骤s1中，高背压范围是指：背压最高值高于机组在夏季设计冷却水温、满负荷工况下的设计背压值；当机组无明确设计背压值时，以额定背压值为判定基准；

13、所述步骤s2中，春、秋季节高温满负荷阶段是指环境温度达到25℃及以上且机组处于满负荷运行的时段。

14、优选的，所述步骤s3中，夏季全工况为每年夏季6~8月机组所有运行时段；所述历史运行数据预处理包括剔除传感器故障、机组启停、设备检修产生的无效数据，对缺失数据采用线性插值法补全；所述单参数修正系数包括夏季环境温度修正系数，夏季机组负荷修正系数，冷却水进回水温差修正系数，三者取值范围；所述多元线性回归拟合按照设定周期进行滚动更新，以对单参数修正系数进行自适应修正。

15、优选的，所述步骤s5中，综合耦合修正系数，，其中，随夏季环境温度升高呈线性递减，随夏季机组负荷升高呈线性递减，随冷却水进回水温差增大呈线性递增。

16、优选的，所述步骤s6 中，临界值。

17、优选的，所述步骤s6中，模糊pid控制模型的模糊控制单元中，偏差的基本论域为、模糊论域为，偏差变化率的基本论域为 、模糊论域为；pid参数修正量的模糊论域为，模糊子集均设置为，分别对应负大、负中、负小、负零、正零、正小、正中、正大。

18、优选的，所述模糊推理采用带加权因子的mamdani推理法，偏差的加权因子取0.6~0.7，偏差变化率的加权因子取0.3~0.4；所述解模糊采用改进型重心法，通过对模糊论域进行加权插值处理以提升解模糊后精确值的分辨率。

19、优选的，所述步骤s8中，设计三级压差调控区间匹配对应的dcs测点数据采集周期和模糊pid调控强度，且一级区间采用旁路控制，优先于模糊pid调节输出；所述冷却水进水电动调整门为0~100% 连续无级调节，调节精度≤1%。

20、优选的，所述三级压差调控区间为：

21、一级区间：，采集周期2s，采用弱调控，阀门为全开状态；

22、二级区间：，采集周期1s，采用常规调控，阀门开度50%~100%；

23、三级区间：，采集周期0.5s，采用强调控，阀门开度0%~50%。

24、优选的，所述直接空冷机组抽真空冷凝水回收系统包括空冷岛凝汽器、主机排汽装置、控制器、罗茨真空泵组、级间冷却器、冷却水进水电动调整门及配套阀组；所述控制器采用dcs分布式控制系统进行调节。

25、由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

26、本发明调控精度高、响应快：本发明采用模糊pid控制算法，结合压差偏差和偏差变化率进行双输入调控，相比传统pid算法，对夏季高温高负荷高背压工况下的压差波动适应性更强，有效解决了传统pid控制易超调、振荡的问题，提升了冷却水进水量的调控精度和稳定性。

27、本发明可避免冷凝水倒灌：通过精准的压差与阀门开度连续匹配，可确保冷凝水正常回流，避免倒灌现象发生，保障了真空泵组安全运行。

28、本发明实现了多参数自适应修正：通过多元线性回归拟合构建环境温度、机组负荷、冷却水温差与修正系数的映射关系，并采用“离线滚动、在线更新”的方式，每月离线重新拟合参数、在线自动更新修正系数总表，无需停机，实现了控制策略对机组长期运行特性变化的自适应修正，保证了长期运行过程中的调控效果稳定性。

29、本发明实现了分级连续调控：通过设计三级压差调控区间，匹配差异化的采集周期（2s/1s/0.5s）和调控强度，结合综合耦合修正系数对阀门开度进行精准修正，实现了夏季全工况下压差的分级连续调控，兼顾了冷凝水回收效率、换热效率和辅机能耗优化。

30、本发明节能效果显著：与传统pid控制策略相比，采用本发明后，机组真空度提升0.3~0.5kpa，罗茨真空泵组辅机能耗降低5%~8%。