主汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)仿真研究論文

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1、主汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)仿真研究畢業(yè)論文1緒論1.1論文的意義和選題背景在現(xiàn)代火力發(fā)電廠的熱工過(guò)程控制系統(tǒng)中，鍋爐過(guò)熱器出口溫度（主汽溫）對(duì)整個(gè)電廠的效率和安全具有十分重要的作用，是鍋爐的主要參數(shù)之一，對(duì)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重大影響。主汽溫偏高，會(huì)使過(guò)熱器和汽輪機(jī)高壓缸承受過(guò)高的熱應(yīng)力而損壞，從而威脅機(jī)組的安全運(yùn)行；主汽溫偏低，則會(huì)降低機(jī)組的熱效率，影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，主汽溫偏低會(huì)使蒸汽的含水量增加，從而縮短汽輪機(jī)葉片的使用壽命。因此，必須將主蒸汽溫度嚴(yán)格控制在給定值附近。若溫度過(guò)高，過(guò)熱器和高壓鍋爐會(huì)被損壞，若

2、溫度過(guò)低，電廠的效率會(huì)被降低。過(guò)熱器內(nèi)部溫度變化也要很好的抑制，否則，劇烈的溫度變化會(huì)引起較大的機(jī)械壓力，可能會(huì)引起鍋爐破裂，從而會(huì)減少加熱系統(tǒng)單元的生命并且增加維護(hù)費(fèi)用。因此合理控制主汽溫對(duì)保證電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重大影響。在實(shí)際中，由于過(guò)熱汽溫系統(tǒng)具有大遲滯，大慣性，對(duì)象具有明顯的滯后性，非線性，時(shí)變性等特點(diǎn)，并且具有溫度波動(dòng)允許范圍小，模型失配，參數(shù)不確定等因素，控制主汽溫并不是一件容易的工作。國(guó)內(nèi)電廠在這方面還有很多工作要做，例如，我國(guó)剛開(kāi)始剛引進(jìn)的300MW，600MW的大型機(jī)組時(shí)，主蒸汽只有一級(jí)噴水減溫

3、器作為調(diào)溫手段，由于我國(guó)熱控自動(dòng)化應(yīng)用水平有限，導(dǎo)致主汽溫經(jīng)常失控，甚至超溫。到目前為止，鍋爐生產(chǎn)廠家往往都采用至少兩級(jí)噴水減溫，降低控制難度來(lái)調(diào)節(jié)主汽溫。單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)(只有被調(diào)量一個(gè)反饋回路)雖然是一種最基本的、使用最廣泛的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)象多半屬于大遲延大慣性，用單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能指標(biāo)很差，若調(diào)節(jié)質(zhì)量要求較嚴(yán)時(shí)就無(wú)能為力了，采用傳統(tǒng)的單回路控制難以達(dá)到控制要求。因此，需要改進(jìn)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、增加輔助回路或添加其他環(huán)節(jié)，組成串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。過(guò)熱氣溫串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是火電廠最典型的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所以一般采用串級(jí)系統(tǒng)對(duì)生

4、產(chǎn)流程加以控制。據(jù)此，本文設(shè)計(jì)了主汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)，取得了較好的仿真結(jié)果。1.2主汽溫控制應(yīng)用研究現(xiàn)狀【1】目前，主蒸汽溫度控制基本上沿用PID串級(jí)控制策略。在主蒸汽溫度串級(jí)PID控制系統(tǒng)中，有時(shí)會(huì)將負(fù)荷信號(hào)、燃料量信號(hào)、主蒸汽壓力信號(hào)、給水流量信號(hào)以前饋形式引入到串級(jí)系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器中，以實(shí)現(xiàn)“超前”調(diào)節(jié)。但以調(diào)節(jié)參數(shù)固定不變的PID33控制器來(lái)控制主蒸汽溫度這種時(shí)變的復(fù)雜對(duì)象時(shí)，控制效果仍會(huì)很不理想。為此，以智能控制技術(shù)的思想被廣泛的用于主蒸汽溫度控制過(guò)程控制中，不少學(xué)者和技術(shù)人員開(kāi)展了對(duì)主蒸汽溫度控制的相關(guān)研究

5、，主要有以下幾個(gè)方面：(1)預(yù)測(cè)控制技術(shù)在主汽溫控制的應(yīng)用預(yù)測(cè)控制的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)模型精度要求不高，且跟蹤性能好，比較適用于復(fù)雜工業(yè)過(guò)程的控制，特別是比較適合于大滯后被控過(guò)程的自動(dòng)控制。由于主蒸汽溫度被控對(duì)象是一個(gè)大遲延系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)“超前”控制是改善控制效果的一個(gè)有效手段。由于預(yù)測(cè)控制具有優(yōu)良的性能，國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者對(duì)預(yù)測(cè)控制技術(shù)在火電機(jī)組熱工過(guò)程控制中應(yīng)用進(jìn)行了一些研究，并針對(duì)主汽溫系統(tǒng)多擾動(dòng)、大遲延、大慣性、動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜等，給出了控制策略。仿真結(jié)果表明都能較好地克服對(duì)象的多擾動(dòng)特性和大時(shí)滯特性，有較強(qiáng)的抗干擾能力和

6、魯棒性。（2)模糊控制技術(shù)在蒸汽溫度控制中的應(yīng)用文[2]針對(duì)傳統(tǒng)PID控制中的非線性和不確定性在實(shí)際電廠運(yùn)行過(guò)程中對(duì)電廠運(yùn)行效率的不利影響，提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制理論的非線性預(yù)測(cè)控制器(NFGPC)，該控制器中包含了一個(gè)局部的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)線性模塊，用于200Mw的電站鍋爐的過(guò)熱蒸汽的控制。將模糊控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)用于對(duì)電廠的主汽溫控制、過(guò)熱汽溫的控制成為了很多學(xué)者經(jīng)常采用的一種手段，實(shí)踐也證明這種方法取得了不錯(cuò)的效果。文[3]設(shè)計(jì)了一種具有變論域思想的自適應(yīng)預(yù)測(cè)模糊控制器，并應(yīng)用于600Mw主汽溫控制系統(tǒng)中

7、，獲得了良好的控制品質(zhì)；并且針對(duì)多變量控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種基于遺傳算法的受限模糊廣義預(yù)測(cè)控制算法，此算法可以優(yōu)化任何形式的目標(biāo)函數(shù)同時(shí)能夠使系統(tǒng)快速收斂。將其應(yīng)用于300Mw的某燃油單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，有效減小了系統(tǒng)的超調(diào)量，提高了系的快速性。文[3]針對(duì)主汽溫具有影響因素多、時(shí)滯較大及模型時(shí)變的特點(diǎn)，提出了主汽溫自整定模糊控制算法，該算法利用解析公式形式，對(duì)主汽溫偏差及其變化率、導(dǎo)前汽溫變化率進(jìn)行了綜合考慮，并可根據(jù)運(yùn)行工況自動(dòng)調(diào)整各模糊變量的加權(quán)因子，其控制效果優(yōu)于常規(guī)的控制系統(tǒng)。文[4]提出一種聚焦式模糊

8、變結(jié)構(gòu)控制算法，能使系統(tǒng)在多種干擾下具有較強(qiáng)魯棒性的同時(shí)，具有較快的響應(yīng)速度，仿真結(jié)果表明：新算法具有很好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，可以有效地消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，其控制效果良好。Eliasi等IMJ將自適應(yīng)模糊控制理論應(yīng)用于核電站主蒸汽的控制中，在負(fù)荷變化時(shí)采用預(yù)測(cè)控制與模糊理論相結(jié)合，在實(shí)踐中取得了不錯(cuò)的效果。(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在主汽溫控制中的應(yīng)用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)模