自抗扰控制在火电厂主蒸汽温度控制中的应用

大型火电厂锅炉主蒸汽温度控制系统,是提高电厂经济效益、保证机组安全运行不可缺少的环节.针对火电厂主蒸汽温度控制系统的大时滞、大惯性以及动态特性随工况变化的不确定性等特点,设计了自抗扰控制器(ADRC)主汽温控制方案.该方案采用导前温度信号作为辅助反馈信号,构成ADRC-PI串级回路控制系统.仿真结果表明:相对于常规的PID-PI串级控制系统,ADRC-PI串级控制系统具有更好的调节品质和更强的抗干扰性.     

自抗扰控制器在火电厂主蒸汽温度控制中的仿真研究

针对火电厂主蒸汽温度控制系统的大滞后、大惯性以及动态特性随工况变化的不确定性等特点,设计出一种自抗扰控制器(ADRC),并给出了该控制器的参数整定方案.在电站STAR-90仿真平台上对ADRC和PID 2个控制系统分别进行了主蒸汽温度控制系统的升负荷、加10%扰动和快速降负荷试验.结果证明,ADRC的控制效果,尤其是抗扰动的能力明显优于PID控制器.     

主蒸汽温度控制系统前馈的优化

针对电网“两个细则”[1]实施下因各电厂提高燃料率的动态超调量对主蒸汽温度控制的影响,基于主蒸汽温度控制动态模型设计了新型主蒸汽温度控制系统的前馈控制器,给出了该控制器的动态配比整定原则和算法,并对该算法进行了模型仿真验证.将前馈控制器用于主蒸汽温度串级控制系统构成主蒸汽温度前馈-串级控制系统,采用该系统对某600 MW机组主蒸汽温度控制系统进行了优化.优化后的控制系统,在机组稳态时主蒸汽温度在±3℃(设定值)的范围内波动;在机组负荷变化率为2.5％MCR时主蒸汽温度在±5℃(设定值)的范围内波动.从而克服了煤量和风量对主蒸汽温度的干扰,消除了“两个细则”实施下提高燃料率的动态超调量对主蒸汽温度的影响.     

基于改进型动态矩阵预测的主蒸汽温度串级控制策略研究

在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动.态矩阵预测(DMC)拄制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出.根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模型,设置了优化函数和预测参考轨迹,并提出了对模型动态矩阵进行实时更新和大延迟校正的改进方法,从而改善了预测控制的动态性能.以某660 MW机组为例,对DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统进行仿真试验,结果表明DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统较常规PID主蒸汽温度串级控制系统具有更好的稳定性和快速响应性,且抗干扰能力强.     

预测控制在电厂主蒸汽温度控制中的应用

针对电厂主蒸汽温度对象大延迟、大惯性的特点,设计了模型预测控制系统,通过MATLAB仿真实验,模拟预测控制系统和PID串级控制系统对电厂主蒸汽温度的控制,比较研究两者的控制性能。仿真试验以负荷变化和减温水自发性扰动作为主蒸汽温度干扰因素。仿真结果表明,在负荷或减温水自发性阶跃扰动情况下,MPC控制系统与PID控制系统相比,主蒸汽温度的最大动态偏差较小,调节时间较短,对不同干扰具有更好的适应性。过热器减温水阀的实际响应能力可以满足MPC快速控制的需求。     

基于辐射能信号的机组负荷及燃烧控制优化

针对锅炉燃烧控制对象的大滞后特性,提出基于辐射能信号的燃烧控制系统优化方案.该方案利用红外辐射能信号快速反应炉内热量的特点,将其作为提前反馈量,接入DCS锅炉主控模块中,克服燃料侧干扰引起的锅炉主蒸汽压力及流量的波动,保证汽机运行的稳定性.通过闭环控制实施对燃烧的优化,能够提高机组的负荷响应能力.     

PID型自适应模糊控制在锅炉主蒸汽温度控制中的仿真研究

通过对PID型模糊控制器、主蒸汽温度的大惯性和大滞后性以及难以建立精确的数学模型特性的研究,提出了一种自适应模糊控制方法,其通过在线调节可调因子,不断优化控制过程,使模糊控制系统具有较强的自适应能力.以主蒸汽温度控制系统为例,对PID型自适应模糊控制方法进行了仿真,并与模糊PID控制进行了对比.结果表明,该方法显著提高了控制系统的动态特性、稳态精度及鲁棒性.     

引进机组过热蒸汽温度控制系统分析

对引进机组主蒸汽温度控制系统在克服其被控对象的大迟延、大惯性、时变性和非线性的内在机理进行了分析,提出了该控制系统的调整和投运应注意的问题.     

1 000 MW二次再热火电机组主蒸汽温度控制策略及工程应用

以具有时变特性、大惯性和非线性的二次再热机组蒸汽温度受控对象为背景,结合超超临界直流锅炉特性,分析了过热器出口主蒸汽温度的变化机理,提出了基于改进型Smith预估补偿器实现的喷水减温控制系统。结合某1 000 MW超超临界二次再热塔式锅炉,给出了控制策略的设计要点。实践证明,该系统能有效解决超超临界二次再热机组主蒸汽温度控制的大延迟和大惯性问题,提高主蒸汽温度的动态控制品质,同时降低调试难度。     

基于辐射能信号的机组负荷及燃烧控制优化研究

炉膛辐射能信号能够快速准确地反映进入炉膛的燃料量变化。针对锅炉燃烧控制对象的大滞后特性，提出基于辐射能信号的燃烧控制系统优化方案。该方案利用红外辐射能信号能够快速反应炉内热量的特点，将其作为一个提前反馈量，接入DCS锅炉主控模块中，克服燃料侧干扰引起的锅炉主蒸汽压力以及流量的波动，保证汽机运行的稳定性。通过闭环控制实施对燃烧的优化，能够提高机组的负荷响应能力。     

发电厂主汽温系统的模糊滑模控制研究

电厂主汽温被控对象是一个典型的变参数、强扰动的对象,常规的PID控制器难以满足控制要求。针对此问题,设计一种自适应模糊滑模控制器。该控制策略基于带积分补偿的变结构控制器,并利用自适应模糊控制方法,把滑模控制器中的不确定项进行模糊逼近。利用李亚普诺夫函数证明了控制器的稳定性。将此控制策略应用到电厂主汽温控制系统中,仿真结果显示此控制方法具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能。     

汽温控制系统smith预估器方案的研究和改进

分析了永济热电厂减温控制系统品质较差的原因，对采用smith预估器方案的减温控制系统进行了剖析，针对燃料量扰动使得汽温对象变增益的问题，重新设计出适合实际应用，以smith预估器为基础的锅炉主汽温度控制系统，并将其应用于永济热电厂3号锅炉，提高了主汽温控制系统的品质。     

主汽温系统模糊自适应内模控制

基于内模控制理论,针对火电厂主汽温被控对象的大惯性、大迟延、时变、多干扰的特点,设计了内模-比例串级控制系统,并将量子遗传算法应用于滤波器参数的寻优。并在此基础上结合T-S模糊建模和自适应控制技术,提出了模糊自适应内模控制(fuzzy adaptive internal model control,FAIMC)策略。该方案实现简单,对工况变化具有优良的适应性。对某超临界600 MW直流锅炉主汽温系统4种典型工况进行仿真控制,其过渡过程时间短,超调量小,适用于大惯性、大迟延过程的控制,控制效果明显优于串级PID控制。为克服负荷变化对主汽温系统性能的影响,采用模糊自适应内模控制策略分别进行了升降负荷实验。仿真结果表明：提出的控制系统能较好的适应对象动态模型的大幅度变化,保持较优的调节性能。     

基于控制受限MIMO预测控制的超超临界机组集中式协调控制

当前超超临界机组协调系统采用的控制方案在变负荷过程中不能将主汽压力与中间点温度同时很好的控制在设计值附近,这严重影响机组安全性、经济性。基于控制受限MIMO（multiple input multiple output）预测控制的集中式协调控制方案在不解耦、无前馈的情况下即可解决MIMO系统的强耦合、大迟延问题。首先给出了控制受限MIMO预测控制的算法,然后在MATLAB中仿真实现。仿真结果表明,集中式协调控制方案与传统PID控制方案在功率具有基本相同跟踪性能的情况下,主汽压力与中间点温度的跟踪性能更优、鲁棒性更强。     

火电厂主汽温系统扰动消除设计方法

火电厂主汽温系统具有大惯性、大延迟和时变等特性,采用常规PID串级控制方法解决主汽温系统的扰动消除问题,结果不甚满意。基于自适应逆控制理论,研究了主汽温系统扰动消除方法,并对实际600MW锅炉高温过热器的动态特性进行了仿真分析。针对主汽温系统导前区和惰性区的内、外2个回路,单独设计相应的扰动消除滤波器,导前区内回路的扰动被从内反馈回路滤波得到的扰动参考信号消除;惰性区输出端扰动从外反馈回路滤波得到扰动参考信号,在对象输入端实现扰动消除。仿真结果表明,该方案可较好地解决主汽温系统存在的内、外扰动问题,对主汽温系统的扰动消除具有较强的鲁棒性和自适应能力。     

基于炉膛辐射能信号的主汽温控制试验研究

采用喷水减温的火电厂主蒸汽温度控制系统,因减温器前后的导前区和惰性区的不同响应特性,导致主汽温波动大,直接影响到机组的经济性和稳定运行。炉膛辐射能信号能快速地反映炉膛烟气出口的温度变化。通过对过热汽温的主要影响因素的分析,针对单元机组主汽温控制中的滞后特性,提出了将炉膛辐射能信号引入到主汽温控制回路的设想。引入炉膛辐射能信号参与的主汽温控制控制策略,改变了主汽温在惰性区内的延迟,使主汽温的控制品质提高。通过在沙角A电厂300 MW燃煤机组上的实际运行试验,证明了这种方案有效可行。     

辐射能作为热量信号的过热蒸汽温度控制

传统的锅炉过热蒸汽温度控制系统通过检测过热蒸汽温度及其变化趋势来调节减温水量．从而维持过热蒸汽温度在允许的范围之内。由于过热蒸汽温度在减温水量扰动下延迟较大,这种特性使过热蒸汽温度的控制滞后,控制效果不理想。鉴于锅炉总辐射能信号充分体现了锅炉内燃烧工况的变化,能提前反映烟道进口烟温变化趋势,为此,在过热蒸汽温度控制系统中引入了锅炉总辐射能信号,通过检测烟气温度及其变化趋势来提前调节减温水量,从而改善主蒸汽温度调节的品质。经在广东省沙角A电厂5号机组（300MW）上进行了定负荷与变负荷工况下的调节试验,调节效果理想。     

低汽温逻辑保护功能在50MW机组上的实现

主汽温度10 min下降50℃保护是汽轮机ETS保护系统的1项重要内容。现代装机在100 MW以上且具有DCS控制系统的机组都很容易实现此项保护功能,通过对主汽温度信号的测量以及DCS系统控制组态程序对信号的质量筛选、逻辑运算、保护输出来实现。正确的组态逻辑和成熟、稳定的外部回路,保证了机组在主汽温度突然下降情况下实现保护正确动作。     

一种智能控制方法在300MW机组主汽温控制系统中的应用研究

针对某３００ＭＷ低倍率复合循环锅炉工况变化频繁,主汽温动态特性是变非线性较强的特点,文章采用分级设计控制方案,对一级喷水减温提出一种智能的“阀位”控制方法,对二级喷水减温采用模糊控制结合专家自整定串级ＰＩＤ控制方法,并应用集散控制系统,完成了该系统的设计和实施。