凝汽式汽輪機(jī)虛擬控制裝置研究

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1、長(zhǎng)沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文凝汽式汽輪機(jī)虛擬控制裝置研究姓名：韓芹申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：動(dòng)力機(jī)械及工程指導(dǎo)教師：潘維加20090401摘要汽輪機(jī)組是火電廠中最主要的設(shè)備之一。汽輪機(jī)組的控制系統(tǒng)對(duì)保障汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，其性能的優(yōu)劣直接影響汽輪機(jī)組和電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性和供電品質(zhì)。本文以200MW、300MW、600MW凝汽式汽輪機(jī)組為研究對(duì)象，用機(jī)理分析法分別建立了不同汽輪機(jī)控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)(包括電液轉(zhuǎn)換器、油動(dòng)機(jī)、進(jìn)汽容積、蒸汽功率、轉(zhuǎn)子)的數(shù)學(xué)模型，并利用虛擬儀器軟件工具LabVlE

2、W對(duì)它們的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真研究。在深入研究上述三種汽輪機(jī)控制系統(tǒng)原理、特性和運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上，采用圖形化建模方法，利用LabVlEW軟件中的仿真與控制工具包對(duì)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行圖形組態(tài)的建模，研究了汽輪機(jī)自啟動(dòng)控制系統(tǒng)和負(fù)荷控制系統(tǒng)，給出了最佳整定參數(shù)值，得到了三種汽輪機(jī)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和功率的控制曲線。并采用模糊自整定PID控制方法對(duì)負(fù)荷控制進(jìn)行了改進(jìn)，給出了新方案下控制器參數(shù)的最佳整定值，對(duì)比分析了兩種控制方案下控制系統(tǒng)的控制性能，仿真結(jié)果和分析表明在系統(tǒng)穩(wěn)定性，超調(diào)量和自整定PID參數(shù)等方面，

3、模糊自整定PID控制算法均優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制算法。本文利用LabVIEW虛擬儀器的強(qiáng)大功能設(shè)計(jì)出開(kāi)放、靈活、可與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)的汽輪機(jī)控制系統(tǒng)虛擬裝置，具有良好的界面和易操作性，可以取代傳統(tǒng)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)模擬裝置。本文的研究對(duì)于提高汽輪機(jī)的控制質(zhì)量、更好地開(kāi)展汽輪機(jī)控制方面的研究具有一定的理論和實(shí)際意義。關(guān)鍵詞：LabVlEw虛擬儀器；汽輪機(jī)控制；數(shù)學(xué)建模；仿真研究；模糊自整定PID控制長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研

4、究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，，，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。?名：沖彳蹶一年歲月『7日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)長(zhǎng)沙理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或

5、掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。同時(shí)授權(quán)中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所將本論文收錄到《中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向社會(huì)公眾提供信息服務(wù)。本學(xué)位論文屬于1、保密口，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。2、不保密團(tuán)。(請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“4”)作者簽名：印彳導(dǎo)師簽名：f荔形參加吼1年，月加日期：乃夕年r月f7日1．1課題背景及意義第一章緒論隨著分散控制系統(tǒng)(DCS)在電站中的廣泛應(yīng)用和機(jī)組自動(dòng)化水平的不斷提高，要求投入許多控制系統(tǒng)，如汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)、全程汽包水位控制系統(tǒng)、單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及自動(dòng)

6、發(fā)電控制(AGC)等。許多新型的控制算法，如智能控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、預(yù)測(cè)控制等，也正被研究人員應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。如何較好地應(yīng)用這些先進(jìn)的控制算法以進(jìn)一步改善熱工控制系統(tǒng)品質(zhì)，需要有一個(gè)熱工控制仿真支撐環(huán)境，使研究和調(diào)試工作都可在實(shí)驗(yàn)室完成，從而能預(yù)先確定控制方案和參數(shù)，大大減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試次數(shù)?。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽輪機(jī)為了獲得盡量高的熱效率，降低制造、安裝和運(yùn)行成本，也越來(lái)越向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展。這使得機(jī)組設(shè)備更加復(fù)雜，變工況過(guò)程中的控制因素更多。目前國(guó)內(nèi)主力機(jī)組正在向600MW，

7、甚至更大容量、更高參數(shù)的超臨界或超超臨界機(jī)組方向發(fā)展，大機(jī)組的運(yùn)行人員必須經(jīng)過(guò)崗前培訓(xùn)才能上崗操作。因此，有必要建立汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真模型，為工程技術(shù)人員提供一個(gè)研究平臺(tái)，分析汽輪機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行特性、驗(yàn)證系統(tǒng)改造方案可行性等等，同時(shí)還可以培訓(xùn)電廠運(yùn)行人員，一舉多得。電廠在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，首先應(yīng)該確保生產(chǎn)的安全性心1。如果把尚未驗(yàn)證的新型控制方案和控制算法用于電廠汽輪機(jī)中，將要冒很大的風(fēng)險(xiǎn)，．無(wú)法確保其安全性，就很可能導(dǎo)致重大損失。因此，在汽輪機(jī)仿真平臺(tái)上進(jìn)行控制方案的研究，就避免了危險(xiǎn)性，保

8、證了電廠整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行。隨著DCS在電站的普及，今后熱控的工作重點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到節(jié)能增效上來(lái)，這就要求必須對(duì)目前電站熱工控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化不是簡(jiǎn)單地對(duì)現(xiàn)有控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，而主要是研究采用新型控制結(jié)構(gòu)和新型控制算法的控制系統(tǒng)。成功應(yīng)用新型控制系統(tǒng)的關(guān)鍵之一就是在實(shí)際投運(yùn)前對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的仿真試驗(yàn)，分析、研究和改善這些控制系統(tǒng)，以便使調(diào)試人員掌握新型控制系統(tǒng)的運(yùn)行特征及控制器參數(shù)的工程整定規(guī)則。因此，利用仿真汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)不同的控制算法的仿真，選擇適當(dāng)?shù)?/p>