电液调节阀控混合煤气系统的控制方法与流程

本发明涉及一种电液调节阀控混合煤气系统的控制方法。

背景技术：
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在生产过程中钢铁企业可能产生大量的焦炉和高炉煤气。为了降低企业的总体能耗和物耗，减小环境污染，有些钢铁企业开始利用这些副产品混合煤气发展燃气－蒸汽联合循环发电工程。由于混合煤气的可燃物含量少、热值低、燃烧性能差，燃机对混合煤气的压力控制要求比较高。能否实现混合煤气的稳压控制，成发电工程能否正常运行的关键。然而，混合煤气管压力系统是一个扰动剧烈、非线性、容量滞后较大的系统，采用单回路控制系统很难满足燃机对混合煤气压力控制的要求。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种电液调节阀控混合煤气系统的控制方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种电液调节阀控混合煤气系统的控制方法，通过电液调节阀对混合煤气进行串级稳压控制，其组成包括：液压缸，所述的液压缸与混合煤气管路并联，所述的液压缸与所述的混合煤气管路通过调节阀门连接，工控机通过压力传感器与所述的混合煤气管路连接，工控机通过位移传感器与所述的液压缸连接，所述的工控机与电液比例方向阀连接，所述的电液比例方向阀与所述的液压缸构成回路，三位四通电磁换向阀、手动换向阀分别并联在所述的液压缸两端，所述的三位四通电磁换向阀的线路上安装有节流阀，所述的三位四通电磁换向阀与蓄能器连接，所述的蓄能器与单向阀连接，溢流阀、二位二通电磁换向阀分别并联在所述的电液比例方向阀两端，所述的单向阀接入溢流阀与电液比例方向阀构成的回路线上；

启动液压泵，并使二位二通换向阀的电磁铁通电，此时整个液压系统工作在调定的压力下，调节溢流阀改变液压系统的工作压力，电液比例方向阀根据工控机传来的信号符号与大小确定液压缸活塞的移动方向和位移量，调整调节调节阀开口的大小，稳定混合煤气压力；为了处理发电现场可能出现的各种紧急情况，电磁换向阀用于实现电液调节阀快速关闭或开启的应急功能，手动换向阀用于实现调节阀的机械手轮的降级操作。

本发明的有益效果：

本发明的混合煤气稳压串级控制系统的结构如图2所示，混合煤气Go1（s）为主对象，调节阀的驱动阀杆Go2（s）为副对象，混合煤气的压力y1为主被控变量，驱动阀杆位移y2为副被控变量，Gc1（s）为主控制器，Gc2（s）为副控制器，Gv（s）为调节阀门传递函数，Gm1（s）为压力检测变送环节传递函数，Gm2（s）为位移检测变送环节传递函数，f1为作用在主对象上的一次扰动，f2为作用在副对象上的二次扰动。主被控变量和副被控变量分别通过主控制器和副控制器构成外环和内环。主被控变量y1的设定值r1根据燃气轮机的压力要求设定后保持不变，所以外环是一个恒值控制系统，而副控制器的给定值r2由主控制器的输出提供，随主控制器输出变化而变化，所以内环是一个随动控制系统。

本发明通过电液调节阀对混合煤气进行串级稳压控制，对混合煤气的压力控制实现了稳压控制，大大降低了发电设备停机的故障率。

附图说明：

图1是本发明电液调节阀控混合煤气系统的结构示意图。图中，1为二位二通电磁换向阀；2为溢流阀；3为电液比例方向阀；4为单向阀；5为蓄能器；6为三位四通电磁换向阀；7为节流阀；8为手动换向阀；9为液压缸；10为调节阀门。

图2是本发明的混合煤气稳压串级控制系统结构图。

具体实施方式：

实施例1：

一种电液调节阀控混合煤气系统的控制方法，通过电液调节阀对混合煤气进行串级稳压控制，其组成包括：液压缸，所述的液压缸与混合煤气管路并联，所述的液压缸与所述的混合煤气管路通过调节阀门连接，工控机通过压力传感器与所述的混合煤气管路连接，工控机通过位移传感器与所述的液压缸连接，所述的工控机与电液比例方向阀连接，所述的电液比例方向阀与所述的液压缸构成回路，三位四通电磁换向阀、手动换向阀分别并联在所述的液压缸两端，所述的三位四通电磁换向阀的线路上安装有节流阀，所述的三位四通电磁换向阀与蓄能器连接，所述的蓄能器与单向阀连接，溢流阀、二位二通电磁换向阀分别并联在所述的电液比例方向阀两端，所述的单向阀接入溢流阀与电液比例方向阀构成的回路线上；

启动液压泵，并使二位二通换向阀的电磁铁通电，此时整个液压系统工作在调定的压力下，调节溢流阀改变液压系统的工作压力，电液比例方向阀根据工控机传来的信号符号与大小确定液压缸活塞的移动方向和位移量，调整调节调节阀开口的大小，稳定混合煤气压力；为了处理发电现场可能出现的各种紧急情况，电磁换向阀用于实现电液调节阀快速关闭或开启的应急功能，手动换向阀用于实现调节阀的机械手轮的降级操作。

实施例2：

实施例1所述的电液调节阀控混合煤气系统的控制方法，燃气轮机正常发电时对混合煤气的压力要求为（2.35±0.3）MPa，混合煤气压力从0MPa升至正常发电压力的调节时间需小于3s。仿真中控制信号设定为2.35MPa，为了验证控制算法的有效性，在仿真的第10s施加一个持续时间为2s的一次阶跃扰动，在仿真的第20s施加一个持续时间为2s的二次阶跃扰动，质量元件M的质量为50kg，粘性摩擦因数为0.5，风力因数为0.5，库仑摩擦力为500N，静摩擦力为550N，力转换单元F的力为-20kN，压缩机出口压力为3MPa。串级控制响应的超调量为6%，调节时间为2.3s，一次扰动下混合煤气压力的最大偏差为0.25MPa，二次扰动下混合煤气压力的最大偏差为0.2MPa。单回路控制响应的超调量为20%，调节时间为4.2s，一次扰动下混合煤气压力的最大偏差为0.51MPa，二次扰动下混合煤气压力的最大偏差为0.5MPa。

仿真结果显示，单回路控制系统的各项性能指标并不能完全满足燃气轮机的要求，将影响发电设备的正常运行。这与某钢厂在实际发电过程经常出现由于混合煤气压力波动过大而造成发电设备停机的现象相吻合。串级控制对煤气稳压系统的动态特性改善明显，对扰动能够达到比较好的抑制效果，满足燃气轮机对混合煤气稳压系统的控制要求。