[發(fā)明專利]一種鍋爐汽溫自動控制系統(tǒng)中前饋信號控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010551369.3
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN102012017A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設計）人: 田亮;劉鑫屏
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: F22G5/20
• 分類號: F22G5/20
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種用于對鍋爐汽溫控制邏輯進行改進、以提高鍋爐汽溫控制品質(zhì)，屬控制技術(shù)領域。

背景技術(shù)

眾所周知，蒸汽溫度過高會影響鍋爐壽命，溫度過低則影響鍋爐效率，因此維持鍋爐蒸汽溫度的穩(wěn)定是非常必要的。

大型鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)包括過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)和再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)，在現(xiàn)有技術(shù)中，過熱蒸汽溫度一般采用噴水減溫作為調(diào)節(jié)手段，再熱蒸汽溫度一般采用煙氣擋板或擺動燃燒器作為主要調(diào)節(jié)手段、噴水減溫作為輔助調(diào)節(jié)手段。以噴水減溫作為控制手段的，普遍采用串級控制或?qū)拔⒎挚刂葡到y(tǒng)；采用擺動燃燒器或煙氣擋板作為再熱汽溫控制手段的，普遍采用單回路控制系統(tǒng)，這些控制方案本質(zhì)上都屬于反饋控制。由于鍋爐過熱器和再熱器管道較長，被控對象存在較大的慣性和遲延，同時控制量輸出執(zhí)行機構(gòu)也存在較嚴重的非線性，并且被控對象增益、慣性和遲延還隨鍋爐負荷變化而變化，導致蒸汽溫度控制非常困難，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法均不能獲得理想的控制效果。

大慣性、大遲延以及時變特性對象的控制問題，也一直是自動控制理論研究和工程技術(shù)方面的難題。在影響蒸汽溫度控制品質(zhì)的各種因素中，鍋爐燃燒強度變化和蒸汽流量變化是最主要的兩項。當鍋爐燃燒強度首先增加時，由于鍋爐蒸發(fā)量不能迅速隨之增加，因此初始狀態(tài)蒸汽流量變化不大，但燃燒強度變化后煙氣溫度和煙氣流量隨之迅速增加，所以導致鍋爐過熱器、再熱器吸熱量增加從而使過熱、再熱蒸汽溫度升高，直至鍋爐蒸發(fā)量增加后汽溫才會逐漸降低。當蒸汽流量增加時，由于燃燒強度不變，因此鍋爐過熱器、再熱器吸熱量保持不變，這樣用來加熱單位流量蒸汽的熱量相對減少，所以過熱、再熱蒸汽溫度降低，直至鍋爐燃燒強度增加后汽溫才會逐漸增加。這兩種擾動在鍋爐運行過程中特別是鍋爐負荷變化情況下都普遍存在，嚴重影響著鍋爐蒸汽溫度的控制品質(zhì)。以600MW電站鍋爐為例，過熱和再熱蒸汽溫度運行要求維持在540℃±5℃之間，但在發(fā)電機組升降負荷期間，汽溫波動范圍經(jīng)常超過540℃±10℃，嚴重影響了鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。

前饋控制是一種非常有效的控制手段，其特點是針對確定性擾動，系統(tǒng)控制器根據(jù)擾動的大小和變化情況對被控制對象施加相反的控制作用，補償擾動的影響，從而能夠在擾動對被控對象的影響體現(xiàn)出來之前就將其抵消。設計前饋控制和反饋控制相結(jié)合構(gòu)成的復合控制系統(tǒng)，一直是自動控制領域內(nèi)克服干擾、提高控制品質(zhì)的有效方法。但前饋控制得以應用的一個重要前提是擾動可以測量。對于汽溫控制，目前技術(shù)上存在的困難是鍋爐燃燒擾動無法測量，蒸汽流量測量動態(tài)誤差大，因而無法設計前饋控制對其加以抵消。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)之缺陷，提供一種能夠反映鍋爐燃燒強度變化和蒸汽流量變化的鍋爐汽溫自動控制系統(tǒng)中前饋信號控制方法。

本發(fā)明所稱問題是由以下技術(shù)方案解決的：

一種鍋爐汽溫自動控制系統(tǒng)中前饋信號控制方法，該方法包括以下步驟：

a.測量鍋爐爐膛壓力pf，鍋爐汽包壓力（或汽水分離器壓力）pd，鍋爐過熱器出口蒸汽壓力pb，鍋爐再熱器出口蒸汽壓力pr；

b.?構(gòu)造燃燒擾動信號rbd：

?

其中：rbd(s)為燃燒擾動信號rbd的拉氏變換；pf(s)為爐膛壓力信號pf的拉氏變換；為低通濾波器，T為濾波器慣性時間，s是拉氏變換的復變量；

c.構(gòu)造過熱蒸汽流量擾動信號qsd：

首先利用下式計算過熱蒸汽流量qs：

???????，???其中：qs0、pd0、pb0分別為額定負荷下過熱蒸汽流量、汽包（或汽水分離器）壓力、過熱器出口蒸汽壓力的設計值；

然后根據(jù)下式確定過熱蒸汽流量擾動信號qsd：

???

其中：qsd(s)為過熱蒸汽流量擾動信號qsd的拉氏變換；qs(s)為過熱蒸汽流量信號qs的拉氏變換；

d.?構(gòu)造再熱蒸汽流量擾動信號qrd：

首先利用下式計算再熱蒸汽流量：

???，??

其中：qr0、pr0分別為額定負荷下再熱蒸汽流量、再熱器出口蒸汽壓力的設計值；

然后根據(jù)下式確定再熱蒸汽流量擾動信號qrd：

????

其中：qrd(s)為再熱蒸汽流量擾動信號qrd的拉氏變換；qr(s)為再熱蒸汽流量信號qr的拉氏變換；

e.構(gòu)造前饋信號：

過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)前饋信號fs由下式確定：

????

其中：fs(s)為過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)前饋信號fs的拉氏變換；Ks為過熱蒸汽流量擾動的前饋增益；Kfs為燃燒擾動的前饋增益，Ks和Kfs由現(xiàn)場調(diào)試確定；