專利名稱：螺桿膨脹動力機輸出功率的控制方法及控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及螺桿膨脹動力機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種螺桿膨脹動力機輸出功率的控制方法及控制裝置，為螺桿膨脹動力機發(fā)電機組并網(wǎng)后的功率控制方案。
背景技術(shù)：
螺桿膨脹動力機為近幾年在市場上得到良好應(yīng)用的新型動力機，可以帶動旋轉(zhuǎn)設(shè)備(如風機、泵、發(fā)電機等)做功。特別是可以利用低品質(zhì)的能量源旋轉(zhuǎn)拖動發(fā)電機做功， 將低品質(zhì)的能量轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的電能。發(fā)出的電能并入電網(wǎng)運行，可達到節(jié)能的目的。螺桿膨脹動力機的具體結(jié)構(gòu)請參考中國發(fā)明專利申請公開說明書(CN1540139A)， 其設(shè)有兩根相互嚙合的陰、陽螺旋轉(zhuǎn)子，它們通過兩端的軸承安裝在殼體內(nèi)；在殼體的兩端設(shè)有前后端蓋，在殼體的上部設(shè)有進汽道和進汽道口，并通過陰、陽螺旋轉(zhuǎn)子；在螺旋轉(zhuǎn)子的下方設(shè)有排汽道；在殼體與陰、陽螺旋轉(zhuǎn)子的軸面之間各裝有兩對機械密封裝置，為一種浮動式雙向機械密封裝置。該螺桿膨脹動力機的工作過程為具有一定溫度和壓力的熱水、蒸汽和水汽兩相流體經(jīng)汽道進入前殼體的進汽道口 ；在進入陽轉(zhuǎn)子的齒槽內(nèi)，蒸汽或熱液的容腔逐漸增大， 蒸汽或熱液降壓降溫膨脹做功，推動陰、陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動；做完功的蒸汽或熱液由排汽道排出； 功率由陽轉(zhuǎn)子的輸出端輸出，可帶動水泵、風機或發(fā)電機等設(shè)備。針對這種新型的動力機，有必要設(shè)計一種螺桿膨脹動力機發(fā)電機組并網(wǎng)后的功率控制方法及控制設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種螺桿膨脹動力機輸出功率控制方法及控制裝置，以保證發(fā)電并網(wǎng)品質(zhì)。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是一種螺桿膨脹動力機輸出功率的控制方法，通過調(diào)節(jié)螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度來調(diào)節(jié)螺桿膨脹動力機的輸出功率，其中，預(yù)先調(diào)節(jié)螺桿膨脹動力機進汽閥門開度，使螺桿膨脹動力機的輸出功率加速到預(yù)設(shè)功率PID投入點功率值；之后，以螺桿膨脹動力機的輸出功率為反饋參數(shù)，對螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度進行PID控制，使螺桿膨脹動力機的輸出功率穩(wěn)定在額定功率值上。較優(yōu)地，PID控制投入前，逐步增大螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度。較優(yōu)地，包括多個功率加速階段，步進式增大膨脹動力機進汽閥門的開度。較優(yōu)地，相鄰功率加速階段之間間隔一定時間。較優(yōu)地，每個功率加速階段，等幅調(diào)節(jié)膨脹動力機進汽閥門的開度。
較優(yōu)地，PID控制投入后，對PID控制的輸出進行限幅。本發(fā)明提供的螺桿膨脹動力機輸出功率的控制裝置，包括功率加速控制模塊，接入螺桿膨脹動力機的進汽閥門與螺桿膨脹動力機的功率輸出轉(zhuǎn)子之間，使螺桿膨脹動力機的輸出功率加速到預(yù)設(shè)功率PID投入點功率值；PID控制器，輸入端接螺桿膨脹動力機的進汽閥門，輸出端接螺桿膨脹動力機的功率輸出轉(zhuǎn)子，用于以螺桿膨脹動力機的輸出功率為反饋參數(shù)，對螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度進行PID控制，使螺桿膨脹動力機的輸出功率穩(wěn)定在額定功率值上；切換開關(guān)，連接功率加速控制模塊與PID控制器，用于在螺桿膨脹動力機的輸出功率達到功率PID投入點功率值時，將螺桿膨脹動力機從功率加速狀態(tài)切換到PID控制狀態(tài)?？蛇x地，所述切換開關(guān)為手動切換開關(guān)。可選地，所述切換開關(guān)為自動切換開關(guān)。較優(yōu)地，包括限幅器，連接PID控制器的輸出端，用于對PID控制器的輸出進行限幅。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可使螺桿膨脹動力發(fā)電機組輸出功率穩(wěn)定在額定功率上，從而保證了發(fā)電并網(wǎng)品質(zhì)。，除此以外，本發(fā)明還取得了以下有益的技術(shù)效果；(1)慢速逐漸打開閥門，逐漸增加發(fā)電機輸出功率，功率變化幅度不大；(2)有利于熱力管網(wǎng)的穩(wěn)定；C3)有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定；(4)有利于同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)的穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明螺桿膨脹動力機輸出功率的控制方法的流程圖；圖2為本發(fā)明螺桿膨脹動力機功率控制特性曲線；圖3為本發(fā)明螺桿膨脹動力機輸出功率的控制裝置的組成框圖。
具體實施例方式本發(fā)明的核心為，將螺桿膨脹動力機啟動到額定功率運行過程前，離散步進式調(diào)節(jié)進汽閥門開度使螺桿膨脹動力機達到功率PID投入點功率值。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。參見圖1，為本發(fā)明螺桿膨脹動力機輸出功率控制方法一較優(yōu)實施例的流程圖，包括以下步驟S101、調(diào)節(jié)螺桿膨脹動力機進汽閥門開度，使螺桿膨脹動力機的輸出功率加速。在PID投入前，逐步增大螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度。優(yōu)選地，包括多個功率加速階段，步進式增大膨脹動力機進汽閥門的開度；并且，在相鄰功率加速階段之間間隔一定時間；以及，每個功率加速階段，等幅調(diào)節(jié)膨脹動力機進汽閥門的開度。S102、判斷螺桿膨脹動力機的輸出功率是否達到預(yù)設(shè)功率PID投入點功率值，若是，進入S103步驟的PID控制；若否，繼續(xù)SlOl步驟的功率加速。S103、以螺桿膨脹動力機的輸出功率為反饋參數(shù)，對螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度進行PID控制，使螺桿膨脹動力機的輸出功率穩(wěn)定在額定功率值上。所謂PID控制，是指調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，又稱PID調(diào)節(jié)。它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。其中，PID控制器的參數(shù)整定為核心內(nèi)容，它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。本發(fā)明中，即按現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)整定螺桿膨脹動力機的有關(guān)參數(shù)， 在此不再贅述。這樣，在螺桿膨脹動力機的輸出功率達到預(yù)設(shè)功率PID投入點功率值之后，以螺桿膨脹動力機的進汽閥門開度為輸入、螺桿膨脹動力機的輸出功率為輸出、螺桿膨脹動力機的輸出功率為反饋參數(shù)進行PID控制，就可使螺桿膨脹動力機的輸出功率穩(wěn)定在額定功率，從而保證螺桿膨脹動力機整機運行平穩(wěn)，保證并網(wǎng)發(fā)電的品質(zhì)。參見圖2，為螺桿膨脹動力機的功率控制特性曲線，其中Pn為額定功率；Ppid為功率PID投入點功率值；tl為步進式調(diào)節(jié)螺桿膨脹動力機進汽閥門開度的間隔時間，即每隔tl秒鐘的時間，增加一定的閥門開度(如或)。根據(jù)圖2所設(shè)定的功率控制特性曲線，整個螺桿膨脹動力機輸出功率控制方法為(1)在PID控制投入之前(P < Ppid)，采用離散步進式控制方案；(2)在螺桿膨脹動力機的輸出功率接近額定功率Pn時，功率達到Ppid，機組損入 PID運行控制，以達到穩(wěn)定功率的目的。特別地，在PID控制中增加PID輸出限制器，以便對PID控制的輸出進行限幅，從而避免輸出控制幅度過大，增強PID控制的穩(wěn)定性。參見圖3，示出本發(fā)明螺桿膨脹動力機功率控制系統(tǒng)原理框圖，其包括功率加速控制模塊500、PID控制器300、限幅器400、切換開關(guān)200等部件，其中功率加速控制模塊500，通過切換開關(guān)200接入螺桿膨脹動力機的進汽閥門100與螺桿膨脹動力機的功率輸出轉(zhuǎn)子600之間，用于使螺桿膨脹動力機的輸出功率加速到預(yù)設(shè)功率PID投入點功率值；PID控制器300，輸入端通過切換開關(guān)200接螺桿膨脹動力機的進汽閥門100，輸出端通過限幅器400接螺桿膨脹動力機的功率輸出轉(zhuǎn)子600，用于以螺桿膨脹動力機的輸出功率為反饋參數(shù)，對螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度進行PID控制，使螺桿膨脹動力機的輸出功率穩(wěn)定在額定功率值上；切換開關(guān)200，為手動切換開關(guān)或自動切換開關(guān)，其連接功率加速控制模塊500與 PID控制器300，用于在螺桿膨脹動力機的輸出功率達到預(yù)設(shè)功率PID投入點功率時，將螺桿膨脹動力從功率加速狀態(tài)切換到PID控制狀態(tài)。限幅器400，連接PID控制器300的輸出端，用于對PID控制的輸出進行限幅，從而避免輸出控制幅度過大，增強PID控制的穩(wěn)定性。本發(fā)明采用并聯(lián)PID調(diào)節(jié)模式，控制電動執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)進汽閥門的開度，從而保證螺桿膨脹動力機按設(shè)定功率運行蒸汽不足時，打開閥門盡量多發(fā)電；反之，蒸汽富余時，控制在額定功率。本發(fā)明包括但不限于以下優(yōu)點(1)慢速逐漸打開閥門，逐漸增加發(fā)電機輸出功率，功率變化幅度不大；(2)有利于熱力管網(wǎng)的穩(wěn)定；(3)有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定；(4)有利于同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)的穩(wěn)定。 以上對本發(fā)明進行了詳細介紹，文中應(yīng)用具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，其中以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種螺桿膨脹動力機輸出功率的控制方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度來調(diào)節(jié)螺桿膨脹動力機的輸出功率，其中，預(yù)先調(diào)節(jié)螺桿膨脹動力機進汽閥門開度，使螺桿膨脹動力機的輸出功率加速到預(yù)設(shè)功率PID投入點功率值；之后，以螺桿膨脹動力機的輸出功率為反饋參數(shù)，對螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度進行PID控制，使螺桿膨脹動力機的輸出功率穩(wěn)定在額定功率值上。
2.如權(quán)利要求1所述的螺桿膨脹動力機輸出功率的控制方法，其特征在于，PID控制投入前，逐步增大螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度。
3.如權(quán)利要求2所述的螺桿膨脹動力機輸出功率的控制方法，其特征在于，包括多個功率加速階段，步進式增大膨脹動力機進汽閥門的開度。
4.如權(quán)利要求3所述的螺桿膨脹動力機輸出功率的控制方法，其特征在于，相鄰功率加速階段之間間隔一定時間。
5.如權(quán)利要求3所述的螺桿膨脹動力機輸出功率的控制方法，其特征在于，每個功率加速階段，等幅調(diào)節(jié)膨脹動力機進汽閥門的開度。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的螺桿膨脹動力機輸出功率的控制方法，其特征在于， PID控制投入后，對PID控制的輸出進行限幅。
7.一種螺桿膨脹動力機輸出功率的控制裝置，其特征在于，包括功率加速控制模塊，接入螺桿膨脹動力機的進汽閥門與螺桿膨脹動力機的功率輸出轉(zhuǎn)子之間，使螺桿膨脹動力機的輸出功率加速到預(yù)設(shè)功率PID投入點功率值；PID控制器，輸入端接螺桿膨脹動力機的進汽閥門，輸出端接螺桿膨脹動力機的功率輸出轉(zhuǎn)子，用于以螺桿膨脹動力機的輸出功率為反饋參數(shù)，對螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度進行PID控制，使螺桿膨脹動力機的輸出功率穩(wěn)定在額定功率值上；切換開關(guān)，連接功率加速控制模塊與PID控制器，用于在螺桿膨脹動力機的輸出功率達到功率PID投入點功率值時，將螺桿膨脹動力機從功率加速狀態(tài)切換到PID控制狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求7所述的螺桿膨脹動力機功率的控制裝置，其特征在于，所述切換開關(guān)為手動切換開關(guān)。
9.如權(quán)利要求7所述的螺桿膨脹動力機功率的控制裝置，其特征在于，所述切換開關(guān)為自動切換開關(guān)。
10.如權(quán)利要求7 9任一項所述的螺桿膨脹動力機的功率控制裝置，其特征在于，包括限幅器，連接PID控制器的輸出端，用于對PID控制器的輸出進行限幅。
全文摘要
本發(fā)明公開一種螺桿膨脹動力機輸出功率的控制方法，通過調(diào)節(jié)螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度來調(diào)節(jié)螺桿膨脹動力機的輸出功率，其中，預(yù)先調(diào)節(jié)螺桿膨脹動力機進汽閥門開度，使螺桿膨脹動力機的輸出功率加速到預(yù)設(shè)功率PID投入點功率值；之后，以螺桿膨脹動力機的輸出功率為反饋參數(shù)，對螺桿膨脹動力機進汽閥門的開度進行PID控制，使螺桿膨脹動力機的輸出功率穩(wěn)定在額定功率值上。本發(fā)明還公開一種螺桿膨脹動力機輸出功率的控制裝置，包括功率加速控制模塊、PID控制器及切換開關(guān)，在螺桿膨脹動力機的輸出功率達到功率PID投入點功率值時，可從功率加速狀態(tài)切換到PID控制狀態(tài)，從而穩(wěn)定螺桿膨脹動力機的輸出功率，保證發(fā)電并網(wǎng)的品質(zhì)。
文檔編號H02J3/38GK102587992SQ20111002679
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者幸向亮, 符樂平, 羅欣, 胡達 申請人:江西華電電力有限責任公司