超超临界直流炉核心模型的建立与仿真分析

为了系统地研究超超临界直流炉蒸汽发生器的动态特性,以泰州电厂1000MW超超临界直流炉为研究对象,通过合理简化和机理分析,采用非线性集总参数移动边界的方法,建立了蒸汽发生器的数学模型。建模过程中,针对相变点的位移问题,将相变点的位置作为独立变量置入模型,成功解决了超超临界工况下大扰动动态仿真所面临的问题。通过二次建模,使计算机的仿真更便于实现。在仿真模型的基础上,针对亚临界和超超临界两种典型工况,进行动态仿真,试验结果与实际系统的动态特性相符。通过模型的建立,为超超临界直流炉系统工程分析和大规模火电厂仿真机的开发打下了良好的基础。     

直流锅炉蒸汽发生器的模块化建模与仿真

为简便、全面地研究直流锅炉蒸汽发生器的动态特性,采用了模块化和移动边界法相结合的方法,建立了直流锅炉蒸汽发生器的数学模型.建模过程中,将蒸汽发生器划分为水冷壁、汽水分离器两大模块,其中水冷壁分为三段,采用非线性集总参数移动边界法建立三个独立模块;汽水分离器采用集总参数法建立干式运行模块.在仿真模型的基础上进行动态仿真试验,试验结果与实际系统的动态特性相符,不仅成功解决了大扰动全工况仿真问题,而且使得二次建模过程更为简便.该模型的建立,为直流锅炉系统工程分析和大规模火电厂仿真机的开发打下了良好的基础.     

高温堆用螺旋管超临界蒸汽发生器的仿真

螺旋管式超临界蒸汽发生器是高温气冷堆核电站超临界机组发展中的一个关键设备。为研究高温堆用超临界蒸汽发生器的动态特性,在分析模块式高温气冷堆示范电站(HTR-PM)所采用的蒸汽发生器结构的基础上,从设备的工作原理出发,以质量、能量、动量守恒定律为依据,建立了超临界蒸汽发生器的算法模型,并且在北京诺思维信公司研制的vPower仿真平台上进行了图形化建模分析。静态和动态分析的实验结果表明:所建立的螺旋管超临界蒸汽发生器的模型是正确和有效的,能够对进一步研究高温堆用超临界蒸汽发生器的全工况动态仿真提供有益的参考。     

超临界直流锅炉水冷壁系统建模与仿真

水冷壁系统的特性对超临界直流锅炉安全、有效运行具有重要影响,为研究超临界直流锅炉水冷壁的性质,从基本的质量守恒、能量守恒、动量守恒等三大守恒方程出发,依据仿真对象的特点,建立其集总参数移动边界动态数学模型,并以建立起的模型对直流锅炉在亚临界和超临界状态下水冷壁各段长度、工质温度、压力和壁温等对各输入量变化的响应进行仿真。仿真结果通过分析得到合理解释,为超临界直流锅炉的设计和研究奠定一定的基础,同时对实际系统的运行起到指导意义。     

900MW超临界直流锅炉的数学模型与仿真研究

结合“上海外高桥电厂900MW锅炉机组”的具体特点,该文建立了一套整体式非线性固定边界的超临界直流锅炉蒸发器的仿真模型、炉膛的燃烧模型、启动分离器模型和过热蒸汽的仿真模型。分析了蒸发受热面传热系数的变化、燃烧器的结构对烟温的影响、炉膛辐射热量分配方案、以及分离器蒸汽干度、过热器蒸汽凝结的计算方法。通过实时仿真计算,以及对仿真模型的阶跃扰动测试,证实该模型的合理性,成功地解决了国内单机容量最大的火电机组900MW超临界直流锅炉的全工况实时仿真问题。     

增量式函数观测器在超临界机组给水控制中的应用

超临界机组分离器出口蒸汽品质是超临界机组的一个非常重要的参数,它直接影响了机组的安全稳定性。因此对于它的控制也是超临界机组中非常重要的一个控制回路。而在超临界直流炉中一般用给水控制该参数。从直流炉本身的动态特性分析,并利用增量式函数观测器的理论,提出一种针对直流炉的给水控制方案,并在某600 MW超临界直流炉中得到了很好的应用。     

模糊控制在直流蒸汽发生器中的应用

针对直流蒸汽发生器非线性、时变、结构参数变化范围比较大的特性,提出了模糊控制策略。本文介绍了模糊控制在直流控制器蒸汽压力控制中的应用。仿真结果表明,与常规串级控制相比,能更有效改善系统的动态性能。研究结果对直流蒸汽发生器进一步应用研究具有一定的参考价值。     

某型船用除氧装置动态数学模型和仿真

从基本物理规律出发,建立了一类定压除氧设备的通用仿真数学模型.并以模型为基础,结合船用蒸汽动力装置除氧设备自身特点,对某型船用蒸汽动力装置定压除氧设备的稳态及动态工作特性进行了仿真分析,同时分析了变工况和除氧器故障对除氧效果的影响.通过将仿真结果和实测值的对比,证明模型具有较好的精确性、实时性和工程实用性,能够满足船用蒸汽动力装置训练模拟器开发的要求.     

钠冷快堆多模块蒸汽发生器的给水控制方法研究

模块化直流式蒸汽发生器是钠冷快堆的关键部件,位于二、三回路之间,对钠冷快堆的安全运行具有重要意义。在钠冷快堆设计中,布置了多组并联的蒸汽发生器,在相互并联的工质通道间,又存在着相变,可能会导致模块之间的相互干扰。因此,有必要为多模块蒸汽发生器设计合适的给水控制系统。建立了单个直流式蒸汽发生器的动态模型。基于守恒方程,利用可移动边界法建立蒸发器模型,使用固定边界的过热器模型,并基于动量守恒建立多模块蒸汽发生器的并联通道模型。建立了与给水系统相关的给水泵、调节阀和管道模型。根据对象特性和控制需求,设计了基于前馈反馈混合控制的环路给水控制系统,以及用于协调各支路平衡的支路给水调节系统。针对快堆实际运行中多种典型的对称和非对称工况进行闭环仿真试验,使钠温度能维持在设定范围内,证明了所设计的给水控制系统满足系统控制要求。该研究为多模块化钠冷快堆的工程实现提供了参考。     

核电站蒸汽发生器水位控制器关键技术研究

阐述了当今世界各国核电站数字化仪表与控制(I&C)系统开发概况 ,并建立了一个既能保证精度、计算又较简单的U型管蒸汽发生器动态特性分析数学模型 ,研制了用于核电站蒸汽发生器稳定运行及变工况扰动情况下动态数值仿真的水位控制器分析程序 ,运用此程序对蒸汽发生器变工况进行了计算 ,所得结果与大亚湾核电站仿真机的计算结果符合较好 ,同时为核电站蒸汽发生器仪表与控制系统数字化开发提供了理论分析     

600MW燃煤锅炉一维数值仿真

应用小室模型对600MW燃煤锅炉炉内流动、燃烧、传热及污染物排放进行了一维数值仿真研究,得出了炉内温度和各个不同组分沿炉膛高度的分布.不同负荷下的仿真计算表明该模型能够反映不同负荷下炉膛内的热流密度分布的不同,从而弥补了零维模型和三维模拟的不足.仿真结果表明,炉内温度分布的高温区和低温区与各气体成份的分布存在很强的对应关系,同时表明采用小室模型可以对炉内复杂的物理化学过程进行有效的模拟,该模型可为锅炉设计、改造和运行提供理论指导.     

Intelligent coordinated controller design for a 600 MW supercritical boiler unit based on expanded-structure neural network inverse models

Under present widespread automatic generation control (AGC) centered on regional power grid, a large-capacity coal-fired supercritical (SC) power unit often operates under wide-range variable load conditions. Since a SC once-through boiler unit is represented by a typical multivariable system with large inertia and non-linear, slow time-variant and time-delay characteristics, it often makes the coordinated control quality deteriorate under wide-range loading conditions, and thus influences the unit load response speed and leads to heavy fluctuation of the main steam pressure. To improve the SC unit’s coordinated control quality with advanced intelligent control strategy, the neural-network (NN) based expanded-structure inverse system models of a 600 MW SC boiler unit were investigated. A feedforward neural network with time-delayed inputs and time-delayed output feedbacks was adopted to establish the inverse models for the load and the main steam pressure characteristics. Based on the model, a neural network inverse coordinated control scheme was designed and tested in a full-scope power plant simulator of the given SC power unit, which showed that the proposed coordinated control scheme can achieve better control results compared to the original PID coordinated control.     

电站锅炉过热器系统动态建模及现场数据仿真

基于机理分析法建立了电站锅炉过热器系统的集总参数模型,反映了过热器出口主蒸汽压力、温度和流量的动态特性。结合实际运行数据拟合求取了模型所需参数,无需对实际系统进行扰动实验。采用多项式和最小二乘法拟合了一定范围内水和水蒸气的物理性质计算公式,利用机组大范围变负荷条件下的实测数据对模型进行了验证仿真。结果表明,该模型的输出与实际运行数据趋势基本一致,能够用于在线实时仿真。     

基于LS-SVM的电厂过热汽温仿真研究

针对电厂过热汽温控制中存在强非线性和大时滞的特点,利用基于径向基函数的最小二乘支持向量机方法进行建模。由最小二乘支持向量机建立被控对象的模型,并在保证模型逼近性能的前提下,使用修剪算法得到具有稀疏性的SVM模型,该算法的优点是训练过程遵循结构风险最小化原则,不易发生过拟合现象。应用某电厂超临界600MW直流锅炉高温过热系统进行仿真,结果表明该模型可以较好地适应非线性和较大时滞特性的变化。     

过热汽温系统的Smith预估器参数多目标优化控制*

文中详细分析Smith预估模型参数对控制系统性能的影响,提出一种Smith预估模型参数多目标优化整定的控制方案,利用模型失配有效改善控制系统的性能.针对火电厂过热汽温系统高阶、大惯性及非线性特点,设计一种基于串级PID的Smith预估器参数多目标自调整优化控制系统.对某600MW超临界火电机组过热汽温系统进行仿真控制,结果表明,该方案具有良好的鲁棒性,可有效克服系统的非线性,控制效果明显优于常规的串级PID控制和参数匹配的Smith预估控制系统.     

Enhanced combination modeling method for combustion efficiency in coal-fired boilers

In this paper, we propose a new combination modeling method whose structure consists of three components: extreme learning machine (ELM), adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and PS-ABC which is a modified hybrid artificial bee colony algorithm. The combination modeling method has been proposed in an attempt to obtain good approximations and generalization performances. In the whole model, ELM is used to build a global model, and ANFIS is applied to compensate the output errors of ELM model to improve the overall performance. In order to obtain a better generalization ability and stability model, PS-ABC is adopted to optimize input weights and biases of ELM. For stating the proposed model validity, it is applied to set up the mapping relation between the boiler efficiency and operational conditions of a 300 WM coal-fired boiler. Compared with other combination models, the proposed model shows better approximations and generalization performances.     

Coal-fired utility boiler modelling for advanced economical low-NOx combustion controller design

This paper focuses on developing a control-oriented coal-fired utility boiler model for advanced economical Low-NO_x combustion (ELNC) controller design. Two boiler combustion models are proposed in this paper: one is a mathematical model describing the key dynamics of the real-time boiler thermal efficiency and the furnace one-dimensional NO_x concentration distribution under conventional fuel and overfire air operations; the other recast from the first model is a control-oriented grey-box model with a data-driven furnace combustion submodel. Simulation studies on static and dynamic properties of the first mathematical model indicate that the model can function as a real-time simulator for both advanced boiler combustion control laws testing and generating training and validation data for the control-oriented grey-box model. At the end of this paper, the control-oriented grey-box modelling procedure as well as an optional discrete time linear state-space model are summarised to facilitate model-based advanced combustion controllers design.     

船舶锅炉汽包水位及其专家PID控制系统仿真

首先运用机理建模的方法,建立了船舶锅炉汽包水位数学模型,然后分析了锅炉汽包水位分别在给水流量和蒸汽流量变化情况下的动态特性,说明了该数学模型能够较好地模拟锅炉汽包水位变化情况,并且成功模拟了锅炉"虚假水位"现象;利用该数学模型,对锅炉给水系统单冲量控制系统,分别采用常规PID和专家PID两种控制器,用MATLAB进行了仿真研究,说明专家PID控制器比常规PID控制器减小了被控对象的超调量,缩短了控制时间,响应曲线特性更为理想,同时也指出了专家PID控制器的不足.