[發明專利]基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法及裝置

在審

• 申請號: 202310706624.4
• 申請日: 2023-06-14
• 公開（公告）號: CN116498440A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 衛星光;肖俊峰;胡孟起;夏林;連小龍;王一豐;姜世杰;田新平
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F02C7/057
• 分類號: F02C7/057
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 劉靜

本發明提供了一種基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法及裝置，該方法包括：建立燃氣輪機IGV開度到排氣溫度間的傳遞函數模型，并基于歷史運行數據辨識初始參數；利用初始參數建立燃氣輪機IGV開度的預測模型，并預測不同控制量下的對象輸出；引入階梯因子并對控制量進行滾動優化得到目標控制量，作為IGV開度控制指令；通過遞推最小二乘法在線校正預測模型的參數，提升控制系統魯棒性。本發明實施例提供的燃氣輪機IGV開度控制方法，利用廣義預測控制原理調節IGV開度以控制排氣溫度，可快速地將排氣溫度控制在溫控線附近，且當對象特性改變時，控制效果依然良好。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機控制技術領域，具體涉及一種基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法及裝置。

背景技術

燃氣-蒸汽聯合循環的發電方式具有循環效率高、負荷響應快、環保適應性強等優點，近年來在國內市場迅速發展。燃氣輪機主要分為壓氣機、燃燒室與透平三部分，為了提高發電效率，將燃氣輪機做完功的排氣引入余熱鍋爐，產生蒸汽帶動蒸汽輪機發電，構成燃氣-蒸汽聯合循環。為了提高聯合循環效率，通常需要使燃氣輪機的排氣溫度盡可能高，而排氣溫度過高則容易造成部件損壞，造成安全事故，必須對排氣溫度進行控制。目前在燃機處于部分負荷時主要通過調節壓氣機進口導葉開度(inlet?guide?vane，IGV)控制燃氣輪機的排氣溫度。

在燃機處于部分負荷時，為了使排氣溫度穩定在溫控線附近，GE公司將溫控線基準與實際排氣溫度輸入PID控制器，由PID控制器計算IGV開度基準，控制IGV開度。三菱公司的M701F4型燃機則直接將燃機實際負荷經環境溫度、大氣壓力等修正后由開環函數計算IGV開度基準，控制IGV開度。在燃機服役時間較短時，兩家公司設計的IGV開度控制方法均能精準控制排氣溫度，但是隨著燃機工況的變化以及機組設備的老化，控制效果逐漸下降，燃機電廠需支付高額費用聘請制造商對IGV控制參數進行優化。所以亟需一種魯棒性強的燃氣輪機IGV開度控制方法，可以快速準確地將燃氣輪機排氣溫度控制在溫控線附近，且當燃氣輪機工況改變或機組老化導致對象特性改變時，依然對燃氣輪機排氣溫度有良好的控制效果。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法及裝置，解決當燃氣輪機工況改變或機組老化導致對象特性改變時，對燃氣輪機排氣溫度的控制效果不佳的問題。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

第一方面，本發明實施例提供了一種基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法，所述方法包括：

建立燃氣輪機IGV開度到排氣溫度間的傳遞函數模型，并基于歷史運行數據辨識初始參數；

利用所述初始參數建立燃氣輪機IGV開度的預測模型，并預測不同控制量下的對象輸出；

引入階梯因子并對所述控制量進行滾動優化得到目標控制量，作為IGV開度控制指令；

采用遞推最小二乘法在線辨識對預測模型的參數進行校正。

本發明實施例提供的基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法，通過引入階梯因子減少了滾動優化階段的計算量，通過遞推最小二乘法在線辨識，提升了控制系統的魯棒性，利用廣義預測控制原理調節IGV開度來控制排氣溫度，快速準確地將燃氣輪機的排氣溫度控制在溫控線附近，并且當燃氣輪機工況改變或機組老化導致對象特性改變時，控制效果依然良好。

可選地，所述建立燃氣輪機IGV開度到排氣溫度間的傳遞函數模型，并基于歷史運行數據辨識初始參數的過程為：

利用燃氣輪機IGV開度與排氣溫度的對應關系建立傳遞函數模型其中，K為增益系數，T為慣性時間常數，s為拉普拉斯算子，τ為純遲延時間；