CN103032869B - 超临界机组汽温观测优化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超临界机组汽温观测优化控制方法。目前大多机组汽温控制***由于测点位置过于靠近减温水阀，引入导前汽温并不能获得理想的控制效果，用单级PID控制出口汽温效果更差。本发明采用的技术方案为：在出口汽温控制***中引入一状态观测***，形成出口汽温观测优化控制***，该状态观测***采用数学模型拟合出口汽温的动态过程，通过模拟导前信号和导前观测信号进行控制，同时采用静差消除***保证出口汽温观测优化控制***稳态无偏差；根据超临界机组特性确定出口汽温的数学模型、状态拟合、状态反馈系数和控制反馈系数。本发明保证了机组节能运行；机组在AGC状态时主汽温度波动幅度大为减少，加强了机组的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电机组汽温控制，具体地说一种超临界机组汽温观测优化控制方法。
背景技术
超临界机组的汽温控制***具有非线性、大迟延和扰动因素多等特点，一般调峰机组经常出现汽温剧烈波动，燃料量(即煤量)和风量的变化对主汽温控制***存在较大的扰动，为保证汽轮机的安全经济运行，在规定负荷下，对过热蒸汽温度提出了较高的要求，即要将其控制在额定值的+5℃～-10℃范围内，而目前的主汽温控制***较难控制在上述温度范围内。在火电机组汽温控制中，部分机组汽温控制***存在着导前汽温过度灵敏的情况，大多机组汽温控制***是由于测点位置安装的不好，过于靠近减温水阀，因此在常规的串级控制***中，引入导前汽温并不能获得理想的控制效果，用单级PID控制出口汽温效果更差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种超临界机组汽温观测优化控制方法，使机组在AGC状态时主汽温度波动幅度大为减少。
为此，本发明采用如下的技术方案：超临界机组汽温观测优化控制方法，其特征在于，在出口汽温控制***中引入一状态观测***，形成出口汽温观测优化控制***，该状态观测***采用数学模型拟合出口汽温的动态过程，通过模拟导前信号和导前观测信号进行控制，同时采用静差消除***保证出口汽温观测优化控制***稳态无偏差，最终获得高质量的控制品质；根据超临界机组特性确定出口汽温的数学模型、状态拟合、状态反馈系数和控制反馈系数。
本发明考虑到导前汽温波动剧烈，在不引入导前汽温的情况下进行优化设计，在导前汽温过度灵敏的情况下，本发明可以不引入导前汽温，同时控制效果要远好于串级控制***。
进一步，所述出口汽温观测优化控制***的具体工作过程如下：若汽温设定值不变，出口汽温减去出口汽温惰性区动态观测信号获得导前观测信号，同时控制器的输出经惯性环节获得模拟导前信号，它们的偏差送入控制器；然后控制器输出控制信号，经过热***后最终将出口汽温控制在设定值附近；通过一出口汽温观测***实时反映过热***出口汽温惰性区各个环节的动态变化情况，所述的出口汽温观测***经过静差消除***后输出所述的出口汽温惰性区动态观测信号。
进一步，根据出口汽温的数学模型和状态拟合确定出口汽温观测优化控制***中的惯性时间，根据出口汽温观测优化控制***中的阶数确定状态反馈系数和控制反馈系数。
进一步，采用特性试验的方法获取所述的数学模型，该数学模型结构为一阶加迟延的形成，如下式所示： ，根据特性试验曲线获得模型中的参数K、T和τ。
进一步，用多阶级惯性环节来拟合数学模型，多阶惯性环节的模型结构如下式所示：。
进一步，通过现场阶跃扰动试验进行控制器参数调整，当控制器的比例作用过强时会出现出口汽温观测优化控制***震荡或不稳定的现象，当比例作用过弱时***响应较慢；当控制器的积分作用过强时***发散；根据上述的情况将控制器参数整定到合适的值上。
进一步，通过调整状态观测***中静差消除***参数保证被控信号和设定值稳态无偏差。
本发明具有以下有益效果：保证了机组节能运行；机组在AGC状态时主汽温度波动幅度大为减少，加强了机组的稳定性。
附图说明
图1为本发明出口汽温观测优化控制***图（图中，A表示出口汽温惰性区动态观测信号，B表示导前观测信号，C表示模拟导前信号）。
图2为本发明出口汽温观测优化控制***的工程SAMA图（图中，A表示控制反馈***，B表示状态反馈***，C表示静差消除***，D表示控制器***，E表示状态观测***）。
图3为本发明用观测优化控制***AGC状态下415MW~550MW负荷变动时主汽温响应曲线图(通过实际应用；图中，A表示实际负荷，B表示主汽温控制曲线)。
图4为用常规方法AGC状态下425MW~550MW负荷变动时主汽温响应曲线图(通过实际应用；图中，A表示实际负荷，B表示主汽温控制曲线)。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
一、出口汽温观测优化控制***
在火电机组汽温控制中，部分机组汽温控制***存在着导前汽温过度灵敏的情况，大多是由于测点位置安装的不好，过于靠近减温水阀，因此在常规的串级控制***中，引入导前汽温并不能获得理想的控制效果，但是用单级PID控制出口汽温效果更差；本发明提出了一种出口汽温观测优化控制***，可以不引入导前汽温，同时控制效果要远好于串级控制***。
出口汽温观测优化控制***即将状态观测***引入出口汽温控制***中，用数学模型来拟合出口汽温的动态过程，来获得高质量的控制品质。本发明的出口汽温观测优化控制***结构如图1所示。
在图1中，若汽温设定值不变，出口汽温减去出口汽温惰性区动态观测信号获得导前观测信号，同时控制器输出经惯性环节获得模拟导前信号，它们的偏差送入控制器，控制器的输出控制信号，经过热***后最终将出口汽温控制在设定值附近；出口汽温观测***能够实时反映过热***出口汽温惰性区各个环节的动态变化情况，出口汽温观测***经过静差消除***后，观测输出信号能够很好的反映实际出口汽温惰性区动态变化情况，有效减弱了***的惯性延迟时间。
在图1中，未引入实际的导前汽温，而是用惯性环节来模拟导前汽温，由于整个观测优化控制***能够有效减弱汽温惰性区的惯性延迟，因此当出口汽温控制***中导前汽温因安装位置等现场原因而引起过度灵敏时，能够获得比串级控制***更好的控制效果。
二、工程SAMA图与设计步骤
在工程实际中，需要根据SAMA图进行组态设计，本发明给出了出口汽温观测优化控制***的工程SAMA图，如图2所示。
在图2中，给出了状态观测***具体的状态观测参数和控制反馈参数的设计结构形式，整个控制***的设计结构形式和方法。具体设计步骤如下：
1）被控对象的模型获取
一般采取特性试验的方法来获取对象的数学模型，因为该***不要求模型非常精确，因此根据特性试验获得的模型可以满足要求，一般获得的模型结构为一阶加迟延的形式，如式（1）所示：
根据特性试验曲线获得模型中的参数K、T和τ。
2）多阶惯性环节拟合对象模型
为获得良好的观测效果，用多阶级惯性环节来拟合对象模型，多阶惯性模型的结构如式（2）所示：
根据图2所示，一般采用四阶惯性环节来拟合对象，主要是根据对象的惯性时间和延迟时间来计算多阶级惯性的惯性时间，这也是一个近似的过程，只需多阶惯性对象能和一阶加迟延对象近似重合即可，因此可以确定T1和n。
3）计算状态反馈系数和控制反馈系数
根据现代控制理论，状态观测***的状态反馈系数、控制反馈系数的计算与多阶惯性环节的阶数有关，在图2的状态观测***中采用四阶模型，因此可以计算出相关状态反馈系数和控制反馈系数如下：
状态反馈系数：；
控制反馈系数：；
4）控制器参数调整
通过现场阶跃扰动试验可以进行控制器参数调整，当控制器的比例作用过强时会出现出口汽温观测优化控制***震荡或不稳定的现象，当比例作用过弱时***响应较慢；当控制器的积分作用过强时***发散；根据上述的情况可以将控制器参数整定到合适的值上；通过调整***中静差消除***参数保证了被控信号和设定值稳态无偏差。
三、实际应用
将本发明应用于某电厂600MW超超临界机组中，当负荷指令按12MW/min速率变化，机组处于AGC状态时，获得的主汽温响应曲线如图3所示。
在图3中，实际负荷由415MW变化到550MW，主汽温度控制在+3/-4℃以内。而且整个AGC过程主汽温度比较平稳。
为获得对比效果，按常规方法，当负荷指令按12MW/min速率变化时，机组处于AGC状态时，获得的主汽温响应曲线如图4所示。
在图4中，实际负荷由425MW变化到550MW，主汽温度控制在+4/-15℃左右。而且整个AGC过程主汽温度波动幅度较大，影响到了机组的稳定运行。
Claims (3)
1.超临界机组汽温观测优化控制方法，其特征在于，在过热***出口汽温控制***中引入一状态观测***，形成过热***出口汽温观测优化控制***，该状态观测***采用数学模型拟合过热***出口汽温的动态过程，通过模拟导前信号和导前观测信号进行控制，同时采用静差消除***保证过热***出口汽温观测优化控制***稳态无偏差；根据超临界机组特性确定出口汽温的数学模型、状态拟合、状态反馈系数和控制反馈系数；
采用特性试验的方法获取所述的数学模型，该数学模型结构为一阶加迟延的形式，如下式所示： ，根据特性试验曲线获得模型中的参数K、T和τ；
用多阶级惯性环节来拟合数学模型，多阶惯性环节的模型结构如下式所示：；
根据出口汽温的数学模型和状态拟合确定过热***出口汽温观测优化控制***中的惯性时间，根据过热***出口汽温观测优化控制***中的阶数确定状态反馈系数和控制反馈系数。
2.根据权利要求1所述的超临界机组汽温观测优化控制方法，其特征在于，所述过热***出口汽温观测优化控制***的具体工作过程如下：若汽温设定值不变，出口汽温减去出口汽温惰性区动态观测信号获得导前观测信号，同时控制器的输出经惯性环节获得模拟导前信号，它们的偏差送入控制器；然后控制器输出控制信号，经过热***后最终将出口汽温控制在设定值附近；通过一出口汽温观测***实时反映过热***出口汽温惰性区各个环节的动态变化情况，所述的出口汽温观测***经过静差消除***后输出所述的出口汽温惰性区动态观测信号。
3.根据权利要求1所述的超临界机组汽温观测优化控制方法，其特征在于，通过调整状态观测***中静差消除***参数保证出口汽温和出口汽温设定值稳态无偏差。
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| CN110850914A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-02-28 | 浙江科强智能控制***有限公司 | 一种参数自整定的温控方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0285297A2 (en) * | 1987-04-02 | 1988-10-05 | International Control Automation Finance S.A. | Boiler steam temperature controller |
| CN101338892A (zh) * | 2008-06-25 | 2009-01-07 | 中国电力科学研究院 | 一种火电机组再热汽温控制方法 |
| CN101709869B (zh) * | 2009-12-18 | 2011-09-07 | 杭州电子科技大学 | 燃煤锅炉过热蒸汽温度***混合控制方法 |
| CN102360176A (zh) * | 2011-07-21 | 2012-02-22 | 山东省电力学校 | 基于简化二阶自抗扰控制器的电厂主汽温度控制方法 |
| CN102563598A (zh) * | 2012-01-31 | 2012-07-11 | 山东电力研究院 | 超临界机组锅炉主控优化控制方法 |
| CN102707743A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-10-03 | 广东电网公司电力科学研究院 | 基于多变量预测控制的超超临界机组汽温控制方法及*** |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0285297A2 (en) * | 1987-04-02 | 1988-10-05 | International Control Automation Finance S.A. | Boiler steam temperature controller |
| CN101338892A (zh) * | 2008-06-25 | 2009-01-07 | 中国电力科学研究院 | 一种火电机组再热汽温控制方法 |
| CN101709869B (zh) * | 2009-12-18 | 2011-09-07 | 杭州电子科技大学 | 燃煤锅炉过热蒸汽温度***混合控制方法 |
| CN102360176A (zh) * | 2011-07-21 | 2012-02-22 | 山东省电力学校 | 基于简化二阶自抗扰控制器的电厂主汽温度控制方法 |
| CN102563598A (zh) * | 2012-01-31 | 2012-07-11 | 山东电力研究院 | 超临界机组锅炉主控优化控制方法 |
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