[發明專利]一種火電機組鍋爐煤量至主汽壓的開環特性優化方法

在審

• 申請號: 202110377562.8
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113093550A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 鄭渭建;朱青國;徐書德;吳恒剛;董磊;萬杰;董益華;顧偉飛;陳杰
• 申請（專利權）人: 浙江浙能技術研究院有限公司;哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 于歌

一種火電機組鍋爐煤量至主汽壓的開環特性優化方法，涉及火電機組發電技術領域，尤其涉及鍋爐煤量至主汽壓的性能調節。本發明是為了解決現有火電機組在AGC運行方式下，鍋爐煤量至主汽壓的開環環節不是漸穩系統，不利于進行控制器參數的工程整定，只能使用實驗試湊法，無法得到最佳的調節性能的問題。本發明所述的一種火電機組鍋爐煤量至主汽壓的開環特性優化方法，在火電機組鍋爐煤量至主汽壓的開環系統中施加狀態線性反饋控制律，使得開環系統轉換為漸穩系統，以便于控制器參數的整定，能夠得到最佳的調節性能。

技術領域

本發明屬于火電機組發電技術領域，尤其涉及鍋爐煤量至主汽壓的性能調節。

背景技術

火電機組的發電過程是依靠鍋爐燃燒煤產生熱量加熱水來產生高溫高壓蒸汽，進而推動汽輪機做功，最終帶動發電機旋轉發電。從能量守恒的角度出發，鍋爐燃燒的煤量與汽輪機發電功率一一對應，鍋爐燃燒的煤量增多，則汽輪機發電功率隨著增多。當汽輪機發電功率一定，繼續增加鍋爐燃燒的煤量，多余的能量轉換為蒸汽的內能，蒸汽壓力(主汽壓)升高。

隨著新能源并網規模擴大，火電機組的作用從以前的發電主力逐漸轉變為現在的調節主力，要求火電機組具備快速的變負荷能力。為了適應火電機組的快速變負荷，火電機組的負荷控制已實現自動控制(該控制系統即，火電機組的AGC控制系統)。火電機組的AGC(自動增益控制)控制系統，一般采用以鍋爐跟隨汽機為主的協調控制方式，即汽機調節發電負荷，鍋爐調節主汽壓，保證鍋爐與汽機負荷一致。

當火電機組AGC控制系統正常運行時，汽輪機的發電功率得到精準控制，且鍋爐燃燒煤量與發電功率對應，保證鍋爐負荷與汽機負荷一致。此時，增加鍋爐燃燒煤量，多余能量轉換為蒸汽的內能，蒸汽壓力(主汽壓)持續升高，直至超出主汽壓的安全值，AGC控制系統推出自動狀態，轉為手動控制狀態。即，在火電機組AGC控制系統正常運行時，鍋爐煤量調節主汽壓時，鍋爐煤量至主汽壓的開環特性(鍋爐煤量增加時，主汽壓的動態響應特性)是一個積分環節。

目前，火電機組等工業控制過程中，控制方法主流是PID控制，少部分采用預測控制。其中PID控制的工程整定，要求設備的開環特性是漸穩系統，預測控制的設備對象更要求是一個漸穩系統，而鍋爐煤量至主汽壓的開環特性(鍋爐煤量增加時，主汽壓的動態響應特性)是一個積分環節，不是漸穩系統，不利于進行控制器參數的工程整定，只能使用實驗試湊法，無法得到最佳的調節性能。

發明內容

本發明是為了解決現有火電機組在AGC運行方式下，鍋爐煤量至主汽壓的開環環節不是漸穩系統，不利于進行控制器參數的工程整定，只能使用實驗試湊法，無法得到最佳的調節性能的問題，現提供一種火電機組鍋爐煤量至主汽壓的開環特性優化方法。

一種火電機組鍋爐煤量至主汽壓的開環特性優化方法，在火電機組鍋爐煤量至主汽壓的開環系統中施加狀態線性反饋控制律，使得開環系統轉換為漸穩系統。

具體的，上述施加狀態線性反饋控制律的具體方法為：

將狀態反饋矩陣[k₁ k₂]的第一個數k₁與上一時刻汽包的蒸汽蒸發流量相乘獲得第一反饋值，

將狀態反饋矩陣[k₁ k₂]的第二個數k₂與上一時刻汽包壓力相乘獲得第二反饋值，

在鍋爐總煤量中減去第一反饋值和第二反饋值，獲得開環系統當前輸入值，將該當前輸入值輸入到開環系統中，完成狀態線性反饋控制律的施加。

具體的，上述狀態反饋矩陣的獲得方法為：

步驟一：對火電機組鍋爐煤量至主汽壓的開環系統的數學模型進行線性化，之后將獲得的線性化模型轉換為狀態空間模型，

步驟二：在狀態空間模型中添加狀態反饋控制器，獲得閉環系統空間狀態模型，