[發明專利]調節蒸汽動力設備中的蒸汽產生的方法和設備

有效

• 申請號: 201080063341.3
• 申請日: 2010-09-28
• 公開（公告）號: CN102753789A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: C.巴基;M.特魯爾;J.加丁格;K.溫德爾伯格;B.米爾貝克;T.維斯巴赫
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00;F01K13/02;F22B35/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及一種用于調節由蒸汽動力設備的蒸發器中的供水產生蒸汽的方法，其中在第一調節系統中狀態調節器借助觀測器計算蒸發器中的多個介質狀態并且從中確定供水質量流作為第一調節系統的調節參數。

背景技術

蒸汽動力設備的效率隨著在發電站鍋爐中產生的蒸汽的溫度以及隨著在蒸發器單元之后提供的蒸汽的質量的穩定性而提高。在蒸汽動力設備中的蒸汽產生一般從在高壓預熱器（也稱為節熱器）中被預熱以及然后在蒸發器中被蒸發的供水來進行。供水在此在高壓預熱器之前借助供水泵被設置到高的壓力并且驅動通過高壓預熱器和蒸發器。

在蒸發器之后的蒸發溫度的調節通過將被輸送到蒸發器中的供水的質量流設置為調節參數來進行。具有該調節參數的蒸汽溫度的調節行為是非常遲緩的，從而供水質量流的調節在幾分鐘之后才作用于待調節的溫度。此外，待調節的溫度受到無數干擾的強烈影響，這些干擾例如是負載變化、鍋爐中的吹灰、燃料的更換等。精確的溫度調節由于這些原因難以實現。

發明內容

本發明的任務是說明一種方法，利用該方法可以既精確又穩定地調節蒸汽溫度。

該任務通過以下方式解決，即狀態調節器根據本發明是線性二次調節器。這樣的線性二次調節器（LQR）可以包含線性二次的最佳狀態反饋。在此，可以按照以下方式來確定該調節器的參數，即可以對調節質量的品質標準進行優化。由此可以實現既精確又穩定的調節。

本發明在此基于以下考慮：在狀態調節時反饋多個（部分不可測量的）狀態來用于確定調節參數（或調節器調節信號）。對于當前的應用情況，這意味著可以在算法中使用在沿著蒸發器的多個位置上的狀態，如溫度、壓力、焓或其它狀態參數。但是由于這些狀態不可測量，因此需要所謂的觀測器電路，借助該觀測器電路可以估計或計算可以通過狀態參數表征的需要的狀態。概念“估計”、“計算”和“確定”在下面作為同義詞使用。該概念的優點在于，可以非常快速和精確地對作用于蒸發器的干擾進行反應。

蒸汽動力設備是利用蒸汽動力運行的設備。其可以是或包括蒸汽渦輪機、蒸汽過程設備或任何其它用來自蒸汽的能量運行的設備。作為蒸發器，在下面可以理解為任何將水蒸發的系統，其中預熱器、尤其是高壓預熱器可以包括在內。介質可以是供水、蒸汽或由供水和蒸汽組成的混合物。介質狀態（下面也簡單地稱為狀態）可以是能量、溫度、壓力、焓或該介質的其它狀態。

作為狀態調節器，在下面可以理解為基于所估計的狀態（例如以狀態空間顯示的形式）對調節參數進行調節的調節回路。在此，通過觀測器估計調節段內的一個或多個狀態并且又輸送到，也就是反饋到調節段—或者調節器。與調節段一起形成調節回路的反饋可以通過觀測器進行，觀測器由此可以代替測量裝置。觀測器觀測或估計系統的狀態，在這種情況下是蒸發器中的介質的狀態，并且可以包括狀態差分方程、輸出方程和觀測器向量。觀測器的輸出可以與調節段的輸出相比較。差可以通過觀測器向量作用于狀態差分方程。此外有利的是，觀測器與狀態調節器無關地工作。

合適的是，狀態調節器使用離開蒸發器的蒸汽的狀態作為調節參數，如蒸汽溫度或蒸汽的焓。作為調節參數有利地使用供水質量流。

在本發明的有利實施發射，將供水質量流的額定值轉發給第二調節系統的調節器以用于調節供水質量流。該調節器可以將所述額定值用作調節參數。作為第二調節系統的調節參數，可以直接或間接地使用供水泵的轉速、閥門的位置（例如在供水導管中）、或適用于調節供水質量流的其它參數。

此外有利的是，為了計算介質狀態而使用介質的焓作為狀態參數。合適的是，使用多個狀態并且由此使用其多個焓。蒸汽參數（如焓和/或壓力和溫度）應當根據負載情況保持為期望的值，以及在負載變化時相應得到調節。焓狀態調節的優點、即，使用焓或焓與其它參數（如供水質量流）的乘積作為狀態的優點是，狀態調節達到更高的調節品質并且調節更快。在方法技術上也得到以下優點：該過程合適地被如此調節，使得在蒸發器末端逸出微弱過熱的蒸汽，該蒸汽接近飽和蒸汽極限。利用變化的壓力（例如在滑動壓力運行中），在觀測溫度時可能導致形成濕蒸汽的蒸發終點或飽和蒸汽點也變化。在將焓用作狀態參數時，壓力不需要明確地一起觀測，因為焓將溫度以及壓力組合到一個參數中。

有利地，作為狀態參數使用絕對焓與焓額定值的偏差。由此可以在平衡狀態下調節到0并且簡化數學問題。