[發(fā)明專利]一種循環(huán)流化床鍋爐的新型AGC控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610289585.2
• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN105889910B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設計）人: 陸琳輝;李益國;沈炯;劉西陲;吳嘯;潘蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: F23C10/28
• 分類號: F23C10/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明涉及循環(huán)流化床AGC控制的研究領域，特別是涉及一種循環(huán)流化床鍋爐的新型AGC控制方法。

背景技術

能源是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎，而煤炭資源在我國一次能源的結(jié)構(gòu)中占有非常重要的地位，其比例大概在70％左右，另一方面來說，煤炭的開發(fā)利用會產(chǎn)生大量的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物，從而造成嚴峻的環(huán)境問題，在這樣的背景之下，發(fā)展?jié)崈裘杭夹g勢在必行。而與其他的潔凈煤技術相比，循環(huán)流化床技術從技術完備性和經(jīng)濟適用性來看，均符合我國當前的國情，是比較合適的選擇。

循環(huán)流化床鍋爐作為一種新型的煤燃燒技術，相比于傳統(tǒng)的煤粉爐，具有燃燒效率高、燃料適應性廣、燃燒污染低、脫硫效率高和投資成本低等特點。與一般的工業(yè)鍋爐不同的是，循環(huán)流化床鍋爐除了需要完成普通鍋爐的自動調(diào)節(jié)任務：即保證汽包水位、蒸汽壓力、蒸汽溫度和爐膛負壓等在規(guī)定范圍內(nèi)之外，為了維持經(jīng)濟穩(wěn)定的燃燒，還需要保持一定的料床高度和合理的床溫。隨著循環(huán)流化床鍋爐的大型化，汽水循環(huán)的加速易導致出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以也需要特別考慮鍋爐運行的安全性。同時，循環(huán)流化床鍋爐的控制對象非常的復雜，具有參數(shù)多、非線性、時變和耦合性強等特性，所以對于這類鍋爐的控制難度也將更大。傳統(tǒng)的定參數(shù)PI和PID控制器無法保證最佳的控制效果和機組的長期穩(wěn)定正常運行，甚至還會因為控制不當造成運行事故。長期的研究和實踐證明，為解決CFBB機組的自動控制難題，引入先進控制算法來實現(xiàn)對象復雜的控制要求，對于保證熱電廠安全、經(jīng)濟、環(huán)保的運行具有十分重要的意義。同時，對于入網(wǎng)的機組，電網(wǎng)對其機組負荷往往是有精確而嚴格的要求的，就我國的電網(wǎng)技術要求而言，在AGC聯(lián)調(diào)時機組升降負荷的速率應達到2.0MW/min以上，且負荷穩(wěn)態(tài)控制精度在±0.5％Pe在，負荷最大動態(tài)控制精度在±1.5％Pe以內(nèi)，即機組往往需要在較短的時間內(nèi)完成大范圍的負荷跟蹤，傳統(tǒng)的流化床鍋爐由于鍋爐側(cè)的延遲和大慣性，其AGC的負荷升降速率和精度往往不能得到很好的保證，所以新的形勢對于機組的AGC控制結(jié)構(gòu)也提出了新的要求。

另外，隨著工業(yè)系統(tǒng)的日益龐大與復雜，大量的復雜時變、包含非平穩(wěn)隨機信號的擾動對控制系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生了越來越嚴重的影響。而控制系統(tǒng)性能的下降又會進一步引起生產(chǎn)過程的頻繁波動，不僅會直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)和系統(tǒng)的安全運行，而且也會導致設備的損耗加快。在這樣的背景之下，對于控制器就必須要求具備更高的擾動抑制性能，所以對于控制系統(tǒng)的擾動抑制能力的研究也就變得愈發(fā)重要。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高擾動抑制能力的循環(huán)流化床鍋爐的新型AGC控制方法。

技術方案：為達到此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

本發(fā)明所述的循環(huán)流化床鍋爐的新型AGC控制方法，包括以下的步驟：

S1：獲取控制對象的階躍響應系數(shù)；

對電廠的控制對象進行階躍響應試驗，設該對象有m個控制輸入、p個輸出，獲取相應的階躍響應系數(shù)矩陣A_i，如式(1)所示：

式(1)中，m為輸入量的個數(shù)，p為輸出量的個數(shù)，N為模型長度；

S2：獲得控制對象的狀態(tài)空間近似表述形式；

控制對象的狀態(tài)空間近似表述形式如式(2)所示：

式(2)中，X(k)為狀態(tài)變量，y(k)為輸出變量，Δu(k)為控制量增量,S、A和C分別如式(3)、(4)和(5)所示；

式(4)中，A_i如式(1)所示；

S3：獲取預測控制的預測模型；

預測模型如式(6)所示：

y(k)＝FX(k)+ΦΔu(k) (6)

式(6)中，

式(7)中，yii(k+1|k)為基于k時刻的數(shù)據(jù)計算獲得的k+1時刻的輸出預測值，ii＝1,…,p，p為輸出量個數(shù)；式(8)中，Δu_jj(k)為控制量增量，jj＝1,…,m，m為輸入量個數(shù)；

S4：進行控制方法的滾動優(yōu)化；

在時刻k制定基于狀態(tài)空間模型的預測控制方法的性能指標，如式(10)所示：

式(10)中，J(k)為性能指標函數(shù)，w(k)為設定值，y(k)為輸出值，Δu(k)為控制量增量，矩陣Q和R分別為誤差權(quán)矩陣和控制權(quán)矩陣；

得到相應的最優(yōu)控制增量Δu_M(k)為：