[發明專利]火力發電汽輪機蒸汽溫度的智能控制方法

在審

• 申請號: 202210052477.9
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114415511A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 楊廣鑫;劉占查
• 申請（專利權）人: 河北國超熱力工程有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;F01D25/08
• 代理公司: 石家莊中和昇知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 13145
• 代理人: 付會平

本發明公開了一種火力發電汽輪機蒸汽溫度的智能控制方法，包括以下步驟：A.設論域T_蒸汽＝{T₀，T₁，T₂，…，T_n}，將其模糊化為[T_min，T_ll，T_l，T_set，T_h，T_hh，T_max]的多個子集，即[T_min，T_ll]、[T_ll，T_l]、[T_l，T_set]、[T_set，T_h]、[T_h，T_hh]、[T_hh，T_max]；B.確定相應的蒸汽溫度的輸出變量OP的隸屬度函數；C.以蒸汽溫度為整個辨識的數據，設計一個三維模糊控制器與傳統的PID調節相結合，構成Fuzzy?PID汽輪機蒸汽溫度智能控制。本發明不但可替代手動遙控操作，通過控制減溫器減溫水量調節來實現對火力發電汽輪機蒸汽溫度的智能控制，而且具有模擬人的部分智能的特性，以克服滯后時間長、動態響應時間慢的大延時動態過程。

技術領域

本發明涉及火力發電汽輪機技術領域，具體涉及一種火力發電汽輪機蒸汽溫度的智能控制方法。

背景技術

火力發電循環流化床鍋爐以固體燃料(煤)、脫硫劑(石灰石)特有的粒徑分布和均勻粒徑在爐內流態化燃燒，被煙氣帶走的固體物料(飛灰)在旋風(氣固)分離裝置中收集并通過返料裝置送回爐膛循環再次燃燒，充分燃燒發熱與水冷壁及汽包(汽水分離器)中的純水進行熱交換產生飽和蒸汽。

飽和蒸汽繼續在過熱器中吸熱變成過熱蒸汽(定壓吸熱)，過熱蒸汽送入汽輪機做絕熱膨脹，沖轉汽輪機轉動，帶動發電機發電。進入汽輪機的蒸汽溫度控制誤差不得超過±5℃，從而使汽輪機運行安全穩定、壽命延長。

目前我國火力發電鍋爐均采用減溫器調節減溫水量來控制進入汽輪機的蒸汽溫度，并且基本以人工遠程遙控手動操作，勞動強度大、操作不及時，主蒸汽壓力和溫度偏離最佳控制參數，直接影響著汽輪機的安全穩定運行和使用壽命。

雖然有資料介紹實施了汽輪機蒸汽溫度的自動控制，采用的控制方法中以PID組合成單回路、前饋—反饋、串級調節等控制技術(畢業論文及專業期刊)，但在實際實施中，PID調節對于被控參數的偏差越大，PI作用越強，而D作用僅對偏差變化率起作用，對于大延時和時間常數過長的工藝過程，僅以經典和現代控制理論完成蒸汽溫度控制品質不佳，難以克服大滯后系統的自動控制。

根據目前火力發電鍋爐的蒸汽溫度調節過程現狀，經過對減溫器運行原理及調節過程中的各種因素影響，進行實際動態測試及數據分析，現有的操作方法和控制方案設想不能及時消除蒸汽溫度偏差，給汽輪機運行帶來不穩定因素和經濟損失。

從鍋爐汽包分離出來的飽和蒸汽經過兩段過熱器(過熱器、再熱器)繼續加熱，使蒸汽溫度達到工況要求，再去推動汽輪機工作。汽輪機是以蒸汽為工質將蒸汽的能量轉換為機械功的旋轉式機械，具有一定壓力和溫度的蒸汽進入汽輪機，流過噴嘴并在噴嘴內膨脹，高速流動的蒸汽流經汽輪機轉子上的動葉片做功，動葉帶動汽輪機轉子，按一定的速度均勻轉動。沖轉汽輪機轉動(熱能轉換成機械能)，汽輪機帶動發電機發電(機械能轉化成電能)。

汽輪機啟動過程中，主蒸汽壓力偏高，在保持凝汽器真空不變的情況下，由于汽輪機的沖轉不需要很大的蒸汽流量，主(再)蒸汽壓力高節汽門開度過小，不利于汽輪機的暖機，延長啟動時間；主蒸汽壓力偏低，在凝汽器真空不變的情況下，為維持機組的負荷，調節汽門的開度變大，汽輪機內蒸汽的焓降會減少蒸汽的比容會增加，當壓力減少到一定值時機組的負荷會降低，不利于機組的經濟運行。

主蒸汽溫度變化對機組的影響比主蒸汽壓力更大，所以在運行過程中，控制好主蒸汽溫度的變化，是汽輪機安全穩定運行的重要指標之一。