给水母管压力优化控制方法、系统、终端及介质与流程

本发明涉及热工自动控制，具体地，涉及一种基于多变量复合平衡控制的给水母管压力优化控制方法、系统、终端及介质。

背景技术：

1、热电厂并列运行锅炉给水通常采取的是给水泵并列母管制运行模式。在整个母管制给水系统中，锅炉给水母管的压力是最重要的参数之一，必须维持在所希望的数值。若母管给水压力太低，可能会造成锅炉断水的严重事故；而若给水压力太高，则给泵的电流会大大增加，给泵的电耗明显增加。目前热电厂给水母管压力控制中往往存在自动投入率低、母管压力波动大，以及母管压力定值设置不合理，造成厂用电率高等问题。因此，同时从提高参数调节品质和节能降耗两个方面入手，研究开发给水母管压力优化控制系统，对于进一步提高并列运行机组的安全性和经济性都具有重要意义。

2、热电厂母管制锅炉给水系统，在实际工程设计与应用中，为了保证负荷最大时给水泵系统满足输出要求，通常需要按系统的最大输出能力配备给水泵系统，而真正使用中，绝大多数情况下并非需要系统在满负荷下使用，而是根据负载的实际需要，通过流量控制元件如阀门或通过调速改造等实现流量和/或压力控制，以满足生产过程的需要。目前，为了实现给水系统节能，基本上都采用设置部分调速泵等方式，实现系统负荷或压力的调整。给水母管压力无法投入自动控制，只能通过手动操作来维持压力，给水母管压力降压设定值存在一定的盲目性，运行人员手动操作强度大，操作人员全凭经验进行，极易出现超调、欠调、调节不及时等现象，导致给水母管压力控制质量差，不利于各给水泵的安全可靠运行及对各台锅炉汽包水位的调整，从而影响锅炉、汽机的安全、经济运行。

3、国内针对该问题已经开展了部分工作。部分研究给出一种给水母管压力的变增益调节方法，但未考虑给泵运行组合方式和给水母管压力定值的优化问题；另有部分研究虽然对热电厂给水系统的节能问题进行了分析，但未能给出对给水系统进行优化的具体方法，也没有实现与控制系统的结合。

4、目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于多变量复合平衡控制的给水母管压力优化控制方法、系统、终端及介质，将锅炉给水母管系统的多台调速泵作为多输入多输出，实现多变量被控对象的优化控制。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种给水母管压力优化控制方法，包括：

3、获取锅炉总符合，根据所述锅炉总负荷，获得锅炉总给水量需求；

4、根据所述锅炉总给水量需求，通过压力定值及组合方式的优化算法，获得给水母管压力最优定值及定速给水泵与调速给水泵的最优组合运行方式；

5、在所述最优组合运行方式下，根据所述给水母管压力最优定值，通过多变量复合平衡控制算法，调整任意一个或任意多个调速泵耦合器开度，自动控制给水母管压力；

6、将所述给水母管压力和所述调速泵耦合器开度控制量分别反馈至所述多变量复合平衡控制算法，滚动优化对给水母管压力的控制。

7、优选地，所述根据所述锅炉总负荷，获得锅炉总给水量需求，包括：

8、获取n台调速泵的运行参数，得到每一台调速泵的安全运行区间以及各参数之间的关系；

9、根据所述调速泵的安全运行区间内各参数之间的关系，得到锅炉总给水量需求。

10、优选地，所述压力定值的优化算法，以调速泵最低总耗电量为优化目标，则，所述优化目标表示为：

11、

12、s.t.ni＝fi(qi,ηi)，i＝1,2,…,m；

13、qi＝gi(ps)，i＝1,2,…,m；

14、

15、式中，jp为调速泵总耗电量，ni为第i台调速泵的耗功，ηi为第i台调速泵的效率；ai＝{0,1}表示任意一台定速泵的启停状态；qi为给水母管压力定值为ps时第i台调速泵的流量；q(ne)表示锅炉总负荷为ne时所需的给水流量。

16、优选地，所述组合方式的优化算法，包括：

17、降低当前给水母管压力，获得n台调速泵的调整裕量，进而控制其中任意一台或任意多台调速泵停运。

18、优选地，所述降低当前给水母管压力，获得n台调速泵的调整裕量，进而控制其中任意一台或任意多台调速泵停运，包括：

19、降低当前给水母管压力，获得相应时刻各台定速泵增加的流量以及调速泵具有的调整裕量；

20、根据所述各台定速泵增加的流量以及调速泵具有的调整裕量，获得当前调速泵总裕量以及调速泵总裕量与定速泵出口压力下降时的裕量之和，判断可以停运的调速泵，得到调速泵最优组合。

21、优选地，在当前给水母管压力下，分别下降0.1mpa、0.2mpa和0.3mpa。

22、优选地，所述多变量复合平衡控制算法，采用状态空间预测控制算法；其中：

23、所述状态空间预测控制算法的目标函数如下所示：

24、

25、式中，j为厂调速泵总耗电量，np为预测步数，nu为控制步数，ps为给水母管压力最优定值，pg为反馈的给水母管压力，t代表当前时刻，u1…un为n台调速泵耦合器开度控制量，λ1…λn为控制量加权系数。

26、优选地，所述调速泵耦合器开度控制量，采用kalman滤波器估计所述调速泵耦合器开度，并利用所述给水母管压力，在每一个控制周期对状态空间预测控制算法的目标函数进行滚动优化，获得调速泵耦合器开度控制量。

27、根据本发明的另一个方面，提供了一种给水母管压力优化控制系统，包括：

28、参数获取模块，该模块获取锅炉总符合，并根据所述锅炉总负荷，获得锅炉总给水量需求；；

29、压力定值及组合方式优化模块，该模块根据所述锅炉总给水量需求，通过压力定值及组合方式的优化算法，获得给水母管压力最优定值及定速给水泵与调速给水泵的最优组合运行方式；

30、多变量复合平衡控制模块，该模块在所述最优组合运行方式下，根据所述给水母管压力最优定值，通过多变量复合平衡控制算法，调整任意一个或任意多个调速泵耦合器开度，自动控制给水母管压力；

31、反馈优化模块，该模块将所述给水母管压力和所述调速泵耦合器开度控制量分别反馈至所述多变量复合平衡控制算法，滚动优化对给水母管压力的控制。

32、根据本发明的第三个方面，提供了一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行上述任一项所述的方法。

33、根据本发明的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可用于执行上述任一项所述的方法。

34、由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：

35、本发明提供的给水母管压力优化控制方法、系统、终端及介质，可以有效处理多变量控制问题。

36、本发明提供的给水母管压力优化控制方法、系统、终端及介质，通过状态扩增并利用kalman滤波器进行状态估计，可以有效消除建模无差和不可测扰动对母管压力控制效果的影响。

37、本发明提供的给水母管压力优化控制方法、系统、终端及介质，通过建立锅炉总负荷变化对给水母管压力影响的前馈预测模型，可以实现对前馈控制作用的优化，使变负荷情况下母管压力更加稳定，实现同时多台调速泵同时自动控制的要求，解决抢负荷的波动现象。

38、本发明提供的给水母管压力优化控制方法、系统、终端及介质，在保证锅炉给水母管压力降压运行前提下，改善系统控制品质，降低系统运行成本，促进系统经济环保地运行。

39、本发明提供的给水母管压力优化控制方法、系统、终端及介质，潜在市场非常广阔，社会需求量非常大，值得推广。