淺談火電廠過熱氣溫控制系統(tǒng)的改進(jìn)

摘 要：國內(nèi)大多數(shù)火電廠過熱氣溫控制主要通過過熱器來實(shí)現(xiàn)，過熱器一般采取串級控制和導(dǎo)前微分控制的方式來保證鍋爐氣溫維持在一定范圍內(nèi)波動，但容易出現(xiàn)超溫的問題。近幾年，廣義預(yù)測控制（GPC）得到了廣泛應(yīng)用，該控制系統(tǒng)具有自適應(yīng)能力較強(qiáng)、系統(tǒng)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。本文對基于階梯式GPC控制器的過熱氣溫自動控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞：火電廠 過熱氣溫控制 自動控制系統(tǒng) 廣義預(yù)測控制系統(tǒng)

中圖分類號：TK223.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0107-02

火電廠鍋爐是火力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，為保障鍋爐的安全、高效運(yùn)行，火電廠鍋爐配備有多個自控系統(tǒng)，例如汽包水位自動控制系統(tǒng)、過熱氣溫自動控制系統(tǒng)、再熱氣溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)等等，使得火電廠鍋爐成為一個大滯后、多變量、多干擾的工作對象，以傳統(tǒng)的PID控制器為核心的鍋爐過熱氣溫控制系統(tǒng)在自動化控制上存在諸多問題，其中主要的有：容易出現(xiàn)超溫、調(diào)節(jié)滯后、過量調(diào)節(jié)等。而廣義預(yù)測控制則較好的克服了這些缺點(diǎn)，本文以某電廠控制系統(tǒng)的改進(jìn)為例，具體闡述了基于階梯式廣義預(yù)測器（GPC）控制平臺的運(yùn)行及其與PID控制系統(tǒng)之間的無縫切換技術(shù)。

1 基于階梯式廣義預(yù)測器（GPC）控制系統(tǒng)

2 某電廠過熱氣溫控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

該機(jī)組鍋爐過熱減溫系統(tǒng)為二級四點(diǎn)減溫，其中第一級減溫器安裝在低溫過熱器和分隔屏過熱器之間，呈左右分布格局；第二級減溫器分布在后屏和末級過溫器之間的導(dǎo)氣管上，左右各一個。主蒸汽溫度調(diào)節(jié)因?yàn)槭苋紵饔绊戄^少，一般采用兩級噴水減溫方式調(diào)節(jié)。

3 對常規(guī)直流燃煤鍋爐氣溫控制系統(tǒng)的改進(jìn)

上圖例中的過熱氣溫控制模型采用兩級PID控制系統(tǒng)，以過熱器出口溫度作為主信號，主PID調(diào)節(jié)器的輸出作為副PID調(diào)節(jié)器（內(nèi)環(huán)PID調(diào)節(jié)器）的定值。副PID調(diào)節(jié)器通過控制噴水減溫閥來控制減溫后的溫度，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定時，其設(shè)定值即是需要達(dá)到的減溫后的溫度值。主PID調(diào)節(jié)器則根據(jù)末級過熱器的出口溫度，來設(shè)定內(nèi)環(huán)PID調(diào)節(jié)器的值。在發(fā)生大幅氣溫波動時（例如±10°以上），則需要進(jìn)行手動調(diào)節(jié)從而避免超溫現(xiàn)象出現(xiàn)。

4 基于階梯式GPC系統(tǒng)的數(shù)值模擬

火電廠鍋爐在發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用，而由于其工作環(huán)境的特殊，對自動控制要求非常高。在這一方面，國內(nèi)外都進(jìn)行了許多的研究和應(yīng)用。廣義預(yù)測控制理論雖然發(fā)展時間不長，而且在控制算法方面還存在缺陷，但已經(jīng)在工業(yè)項(xiàng)目的自動化控制中得到了較為廣泛的應(yīng)用，通過一系列的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，只要加大研究力度，積極探索改進(jìn)，廣義預(yù)測控制系統(tǒng)一定能在火電廠的自動化控制中發(fā)揮更加重要的作用。

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