[發明專利]SCR脫硝NOx濃度的趨近二階小慣性對象預估算法

有效

• 申請號: 202110459731.2
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113110348B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 趙長祥;陳剛
• 申請（專利權）人: 國能南京電力試驗研究有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮;喬煒

本發明公開一種SCR脫銷NOx濃度的趨近二階小慣性對象預估算法，該方法通過獲取SCR脫銷出口連續的NOx濃度值；然后將連續NOx濃度值進行超前滯后計算得到的值分別進行兩次滯后計算和一次二階微分計算；最后將連續NOx濃度值進行超前滯后計算得到的值和兩次滯后計算和一次二階微分計算的值按比例求和得到NOx濃度的趨近二階小慣性對象預估值。應用本發明方法的SCR脫硝控制系統克服了定值擾動試驗效果不理想的現象。

技術領域

本發明涉及一種SCR脫硝NOx濃度的趨近二階小慣性對象預估算法，屬于火力發電廠中脫硝控制技術領域。

背景技術

絕大多數火力發電廠的脫硝系統采用SCR噴氨脫硝模式。以常規火力發電廠SCR脫硝系統為例，當SCR脫硝控制系統處于一種噴氨量穩定、SCR出口NOx濃度也基本穩定的狀態。若火力發電廠運行人員想降低SCR出口NOx濃度，隨即增加噴氨量，2min左右，SCR脫硝出口NOx濃度開始下降；15min左右，SCR脫硝出口NOx濃度達到穩定狀態。這種對噴氨量變化后，SCR出口NOx濃度變化緩慢的系統，是一種典型的超級大慣性系統。個別電廠SCR脫硝出口NOx濃度對氨氣的改變量的響應，甚至比上述案例要慢一倍，遠遠超出運行人員能夠承受的心理極限。在《自動控制原理》教材中，用常規自動控制方案控制大慣性系統很難取得較好的控制效果。通常情況下，電廠選擇不投自動；或投自動，但忽視NOx濃度大幅度波動(穩定性很差)。

部分優化公司采用的自動控制方案為模型預測控制(MPC)，也有部分公司采用史密斯預估算法。以脫硝控制為例，分析如下：

模型預測控制(MPC)的核心思想是：根據對象特性及噴氨量的改變量，預估未來某個時刻主信號的狀態，再調整噴氨量；如果引入超調、執行器開度的波動概念，就形成了最優模型預測控制。模型預測控制的缺點是：無法解決自動控制學科領域的0點與實際控制系統中0點的差別。在二者差別不大的控制系統中，有應用的案例；但相關文獻一般不公布定值擾動控制效果。在二者差別較大的控制系統，根本無法應用，如主汽溫控制。另外，它是采用時域概念設計的控制系統，在DCS上無法編輯，也就無法推廣應用。

史密斯預估算法的核心思想是：對于大慣性純延遲對象，通過某種方法，將原系統控制對象的延遲去除，預估為沒有延遲的控制對象；由于沒有延遲，理論上控制效果能得到改善。實際控制時候，同樣也是根據對象特性與噴氨量的改變量，預估未來某個時刻主信號的狀態，再調整噴氨量。實際上，由于模型測量不準、模型對象特性隨外在因素改變而改變，這兩種因素的相互疊加，史密斯預估控制系統的實際改善效果極其有限。一般情況下，相關文獻也不公布定值擾動控制效果。

發明內容

本發明為了解決現有技術中存在的問題，本發明提出的技術方案為：一種SCR脫硝NOx濃度的趨近二階小慣性對象預估算法，其特征在于：

獲取SCR脫硝出口連續的NOx濃度值；將連續NOx濃度值進行超前滯后計算得到值A；將A分別進行滯后計算得到值B和C；將A進行二階微分計算得到值D；將A、B、C和D按比例求和得到NOx濃度的趨近二階小慣性對象預估值。

對上述技術方案的進一步設計為：將連續NOx濃度值通過第一超前滯后模塊計算得到值A，第一超前滯后模塊的超前時間為T₁，滯后時間為mT₁；其中，m為常數。

將A經過二階微分環節計算得到值D，所述二階微分環節由兩前后連接的一階微分環節組成。

所述一階微分環節由超前滯后模塊和減法器組成，輸入值分別輸入超前滯后模塊和減法器，超前滯后模塊的輸出值也輸入減法器，減法器輸出為一階微分環節的輸出值；

兩前后連接的一階微分環節分別為第一一階微分環節和第二一階微分環節；所述第一一階微分環節由第二超前滯后模塊和第一減法器組成，第二一階微分環節由第三超前滯后模塊和第二減法器組成，第一減法器輸出為第二一階微分環節的輸入值，第二減法器輸出為二階微分環節輸出值。