一种电站锅炉主蒸汽温度控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113531510A(43)申请公布日2021.10.22(21)申请号202110679256.X(22)申请日2021.06.18(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街(72)发明人王浩坤江爱朋张涵羽王春林王剑(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240代理人朱亚冠(51)Int.Cl.F22B1/28(2006.01)F22B35/00(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图2页(54)发明名称一种电站锅炉主蒸汽温度控制方法(57)摘要本发明公开了一种电站锅炉主蒸汽温度控制方法。本发明基于获取的模型分别设计二级过热器出口温度和三级过热器出口温度两个独立的温度控制系统，两个温度控制系统的温度设定值的温差同机组运行负荷成正比。在温度控制器的设计中考虑各自系统的跟踪性能和抗扰性能，分别设计相应的跟踪控制器和抗扰控制器，这样可以保证跟踪性能和抗扰性能能够分别得到独立的调节，避免两种性能相互干扰。本发明比传统的单回路控制和串级控制方法具有更好的跟踪性能和抗扰性能，可以实现在升降负荷过程中对主蒸汽温度需求的快速响应，并能够降低温度的波动，提高汽轮机运行安全性和发电效率。CN113531510ACN113531510A权利要求书1/3页1.一种电站锅炉主蒸汽温度控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1：建立喷水减温过程的传递函数模型：通过系统辨识的方法获取三级喷水减温和二级喷水减温过程的数学模型：和其中s为拉普拉斯算子；T11、T12、T21和T22为惯性时间常数；K1和K2分别为稳态增益系数；y2为二级过热器出口蒸汽温度；y1为三级过热器出口蒸汽温度；u1和u2分别为二级喷水阀和一级喷水阀开度；L1和L2分别为两个被控过程的纯滞后时间；上述两个模型中的参数能够通过传系统辨识获取；步骤2：采用双控制的结构分别设计两个温度控制系统：基于步骤1建立的模型，分别设计两个温度控制器Tc1和Tc2，采用两个控制器组成一个温度控制系统，同时实现对跟踪性能和抗扰性能的独立控制；温度控制器Tc1包括第一跟踪控制器C11和第一抗扰控制器C12，分别负责系统跟踪性能的控制和抗扰性能的调节；温度控制器Tc2同温度控制器Tc1采用相同的结构，包括第二跟踪控制器C21和第二抗扰控制器C22；C11、C12、C21和C22均采用带不完全微分形式的PID控制器：其中Cij(s)为控制器，下标i＝1,2，j＝1,2；为获得良好的控制性能，需要对控制器参数进行整定；在温度控制器Tc1中，第一跟踪控制器C11的整定公式如下：其中控制器参数Kp1、Ti1、Td1和Tf1分别为第一跟踪控制器的比例、积分、微分和滤波系数；上式中的参数λ1的选择范围为0＜λ1＜min(T11,T12)，数值越大系统的跟踪性能越慢，数值越小跟踪速度越快，根据实际减温水阀的工作范围进行确定；第一抗扰控制器C12的整定公式如下：2CN113531510A权利要求书2/3页其中控制器参数Kp2、Ti2、Td2和Tf2分别为第一抗扰控制器的比例、积分、微分和滤波系数；上式中的参数β1的选择范围为0＜β1＜min(T11,T12)，数值越大系统的抗扰性能越差，但稳定性越好；数值越小抗扰性能越好，但稳定性越差；根据实际系统的减温水阀工作范围进行确定；由于采用了相同结构的模型和控制器类型，温度控制器Tc2中的两个控制器C21和C22也采用同样的整定公式进参数整定；步骤3：计算二级过热器出口温度控制系统的设定温度r2：三级过热器出口温度的设定为r1，二级过热器出口设定温度应随负荷大小的变化而变化，按照当前负荷大小按比例自动计算；假设过热蒸汽的温度设定为r1，二级过热器出口温度的设定为r2，两者的温差Δr＝r1‑r2，具体温差同实际负荷设定成正比；具体计算公式为：其中Mc为当前运行负荷的期望值，Mt为满负荷数；步骤4：计算各控制器的控制量：⑴、计算内部模型预测输出其中和分别为内部模型的预测输出值的当前值、上一时刻的值和上上时刻的值，参数α1、α2和α3的计算公式如下：其中Ts为控制周期，下标中的k代表采样时刻；在计算之后，再根据温度设定值r1确定第一跟踪控制器C11的输入e11：⑵、计算第一跟踪控制器C11的控制量u11：u11,k＝u11,k‑1+q0e11,k+q1e11,k‑1+q2e11,k‑2+q3Δud11,k‑1；其中u11,,k表示第一跟踪控制器C11在k时刻的控制量，下标的数字表示对应的控制器；3CN113531510A权利要求书3/3页e11,k、e11,k‑1和e11,k‑2分别为当前时刻误差、上一时刻误差和上上时刻误差；ud11为辅助微分