[發(fā)明專利]一種電廠溫度控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410622923.0
• 申請日: 2014-11-08
• 公開（公告）號: CN105630027A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙儉
• 申請（專利權(quán)）人: 趙儉
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電廠溫度控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電廠主蒸汽溫度是鍋爐的主要參數(shù)之一，它對火電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重大的影響：汽溫過高會使鍋爐受熱面及蒸汽管道金屬的蠕變加快，影響使用壽命，導(dǎo)致設(shè)備的損壞或使用年限縮短；汽溫過低，將會使機(jī)組循環(huán)熱效率降低，使煤耗增大，同時汽溫過低不僅使汽輪機(jī)內(nèi)部熱效率降低，還會造成汽輪機(jī)末級葉片侵蝕加劇；過熱汽溫變化過大，還會引起汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸的漲差變化，甚至產(chǎn)生劇烈振動，危及機(jī)組安全運(yùn)行。因此主汽溫控制系統(tǒng)是一大延遲、非線性、變參數(shù)、干擾因素眾多的復(fù)雜系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種延遲小、抗干擾能力強(qiáng)的一種電廠溫度控制系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括控部分和執(zhí)行部分，所述控制部分包括中央控制器和模糊控制器；所述執(zhí)行部分包括調(diào)節(jié)系統(tǒng)、保護(hù)裝置、常規(guī)PID調(diào)節(jié)器、功放器、溫度傳感器、信號采集處理系統(tǒng)，升壓型開關(guān)電源、開關(guān)和被控對象；其特征在于：所述的中央控制器連接模糊控制器，模糊控制器連接調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接保護(hù)裝置，模糊控制器連接常規(guī)PID調(diào)節(jié)器；常規(guī)PID調(diào)節(jié)器依次連接信號采集處理系統(tǒng)和溫度傳感器；常規(guī)PID調(diào)節(jié)器依次連接功放器、升壓型開關(guān)電源、開關(guān)和被控對象。

作為另一種優(yōu)選方案，所述的中央控制器為PLC控制器。

本發(fā)明有益效果。

主汽溫是火力電廠生產(chǎn)過程重要的物理參數(shù)之一，本發(fā)明通過PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行主要控制，準(zhǔn)確地測量和有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要條件。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明保護(hù)范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。

圖1是本發(fā)明原理框圖。

具體實(shí)施方式

如圖所示，本發(fā)明包括控部分和執(zhí)行部分，所述控制部分包括中央控制器和模糊控制器；所述執(zhí)行部分包括調(diào)節(jié)系統(tǒng)、保護(hù)裝置、常規(guī)PID調(diào)節(jié)器、功放器、溫度傳感器、信號采集處理系統(tǒng)，升壓型開關(guān)電源、開關(guān)和被控對象；其特征在于：所述的中央控制器連接模糊控制器，模糊控制器連接調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接保護(hù)裝置，模糊控制器連接常規(guī)PID調(diào)節(jié)器；常規(guī)PID調(diào)節(jié)器依次連接信號采集處理系統(tǒng)和溫度傳感器；常規(guī)PID調(diào)節(jié)器依次連接功放器、升壓型開關(guān)電源、開關(guān)和被控對象。

作為另一種優(yōu)選方案，所述的中央控制器為PLC控制器。

模糊控制具有較強(qiáng)的魯棒性、擬人性、自適應(yīng)性,特別適合類似汽溫較復(fù)雜控制系統(tǒng),能對各種擾動作出快速反應(yīng),只是其穩(wěn)態(tài)精度不高,雖然在理論上可以通過細(xì)分模糊子集達(dá)到改善穩(wěn)態(tài)精度的目的,但是受控制器容量和控制周期的限制,實(shí)際應(yīng)用中并不能無限細(xì)分下去。而PID算法卻彌補(bǔ)了模糊控制的不足,具有較高的穩(wěn)態(tài)精度。將二者結(jié)合起來控制主汽溫度,充分發(fā)揮兩種控制方法的長處,就會取得較好的動態(tài)性能和滿意的穩(wěn)態(tài)精度。現(xiàn)場應(yīng)用表明,傳統(tǒng)的PID策略往往難以滿足汽溫控制的要求。由于主蒸汽溫度對象的動態(tài)特性具有較大的滯后和慣性，本文提出將模糊自整定控制技術(shù)應(yīng)用在主汽溫控制系統(tǒng)中，能較好地改善控制品質(zhì)。

PID控制的關(guān)鍵是確定PID參數(shù)，該方法是用模糊控制來確定PID參數(shù)的，也就是根據(jù)系統(tǒng)偏差e和偏差變化率ec，用模糊控制規(guī)則在線對PID參數(shù)進(jìn)行修改。其實(shí)現(xiàn)思想是先找出PID各個參數(shù)與偏差e和偏差變化率ec之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過不斷檢測e和ec，在根據(jù)模糊控制原理來對各個參數(shù)進(jìn)行在線修改，以滿足在不同e和ec對控制參數(shù)的不同要求，使控制對象具有良好的動、靜態(tài)性能。

模糊PID是在PID算法的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)誤差e和誤差變化ec，根據(jù)各模糊子集的隸屬度賦值表和各參數(shù)模糊控制模型，應(yīng)用模糊合成推理設(shè)PID修正參數(shù)的模糊自適應(yīng)模糊PID控制的目的就是根據(jù)實(shí)際工況實(shí)時調(diào)整比例、積分微分系數(shù)，以達(dá)到控制作用在任何時候均為最優(yōu)。本文將模糊推理器設(shè)計(jì)成二輸入三輸出的推理器，即輸入是偏差e和差變化率ec。控制器參數(shù)，比例系數(shù)、積分系和微分系數(shù)的初值，由用戶根據(jù)經(jīng)驗(yàn)輸入，這樣以使用戶仍可對控制參數(shù)進(jìn)行宏的調(diào)節(jié)。并在很大程度上彌補(bǔ)了模糊推理中對變量進(jìn)行模糊化所造成的誤差，提高控制器主動適應(yīng)系統(tǒng)或環(huán)境的能力。控制器參數(shù)的每一次調(diào)節(jié)都是在具體情況下的時修正，因而可達(dá)到調(diào)節(jié)作用的時間最優(yōu)。

電廠主汽溫控制過程包括兩個階段：①自由升溫段：要求鍋爐水溫快速升至溫度設(shè)定值。②保溫段：水溫升至設(shè)定值后要求溫度維持設(shè)定值基本不變。水溫的檢測元件采用數(shù)字式傳感器。電鍋爐的溫度控制系統(tǒng)是常見的確定性系統(tǒng)，采用飛升曲線測量方法，測出鍋爐溫控制系統(tǒng)的飛升曲線，即可得到控制對象的數(shù)學(xué)模型。目前工程上常用的方法是對過程對象施加階躍輸入信號，測取過程對象的階躍應(yīng)，然后由階躍響應(yīng)曲線確定過程的近似傳遞函數(shù)。具體用科恩-庫恩公式確定近似傳遞函數(shù)。給定輸入階躍信號250℃，用數(shù)字式熱電偶傳感器測量鍋爐主汽溫的溫度，每分鐘采一次點(diǎn)。