基于自适应Smith预估算法的再热蒸汽温度控制策略

第42卷第4期2013年4月热力发电T H E R M A L P O W ER G E N E R A T I oNV01．42N o．4A pr．2013基于白适应Sm i t h预估算法的[摘要][关键词] [中图分类号] [D oi编号]再热蒸汽温度控制策略张宁华电宿州电厂，安徽宿州234101华电宿州电厂超临界600M W机组再热蒸汽温度主要由再热烟气调节挡板进行控制，在低温再热器出口管道上设置再热器微量喷水减温器，以防止再热蒸汽超温。

由于再热蒸汽温度被控对象具有大滞后、大惯性的特点，且与锅炉燃烧率相耦合，原再热蒸汽温度控制策略不能适应机组变负荷、吹灰等扰动工况，再热烟气调节挡板震荡过调使机组主要参数波动。

为此，采用自适应Sm i t h预估算法补偿技术等，对原控制策略进行了优化，使得在机组变负荷过程中再热蒸汽温度偏差小于±10℃，机组稳态时再热蒸汽温度偏差小于±5oC，显著提高了机组再热蒸汽温度控制品质和抗干扰能力。

超临界；600M w机组；自适应Sm i t h预估；再热蒸汽温度；烟气调节挡板；解耦TK323；T P202+．7[文献标识码]A[文章编号]1002—3364(2013)04—0098—04 10．3969／j．i ssn．1002—3364．2013．04．098Sel f-adapt i ve Sm i t h pr edi ct i on al gor i t hm ba sed cont r ol s t r at egy f orr eheat st ea m t e m per at ur eZ H A N G H U aD i an SuZ hou P ow e r G ene r at i on Co．。

Ltd．N i ng，S uzho u234101，A nh ui P r ovi nce，Chi naA bst r a ct：For t he super cr i t i cal600M W uni t i n H uadi an Suz hou Pow er Pl ant，t he r e hea t s t ea mt em per at ur e w as m ai nl y cont r ol l e d by t he ga s da m pe r behi nd t he r e hea t er．A t t he s a m e t i m e，a m i—nor s pr ay des uper heat er w a s i nst al l e d on t he pi pe a t out l et of t he l ow t em per at ur e r e he at e r as a e—m er g ency m e t hod t o pr e ve nt t he r e hea t s t ea m bei ng ove r he at e d．B e ca us e t he r e hea t s t ea m t em pe r—a t ur e cont r ol l e d obj ect had l a r ge del ay and i nert i a cha r act er i st i cs and coupl ed w i t h t he boi l er bur nr at e，t h e or i gi nal r e hea t s t ea m t em per at ur e cont r ol st r a t egy ca n no t adapt t o s uch di s t ur ba nc e c o n—di t i ons as t he uni t l oad changi ng and s o ot bl ow i ng，l e adi ng t o vi br at i on and ove r r e gul a t i on of t he r e hea t ga s r e gul at i ng dam per，w hi ch r e sul t e d i n f l uct uat i on of t he uni t m ai n pa r a m e t e r s．The r e—f or e，on t he basi s of se l f-a dapt i ve Sm i t h pr edi c t i on al gor i t hm com pen s at i on t e chnol ogy，opt i m i za—t i on on t he or i g i nal cont r ol st r a t egy w a s conduct ed．The r e hea t s t ea m t em per at ur e de vi at i on dur—i ng t he uni t l oad var yi ng w as cont r ol l e d w i t hi n±10℃，andt hat dur i ng t he uni t st abl e oper at i on w as cont r ol l e d w i t hi n_--4-5℃．The r e hea t s t ea m t em per at ur e cont r ol qua l i t y and ant i—di st ur bance ca pa ci t y w a s i m pr oved s i gni fi cant l y．K e y w or ds：super cr i t i c al；600M W uni t；s el f—adap t i ve Sm i t h pr edi ct or；r eheat s t eam t e m pe r at ur e；ga s da m pe r；dec oupl i ng．===================：=================一收稿日期：2012—10—10作者简介：张宁(1973一)。

男，湖北武汉人，硕士，高级工程师，从事发电厂生产技术管理。

E-m a i l：zh angn i n9027027@163．corn第4期张宁基于自适应S m i t h预估算法的再热蒸汽温度控制策略991再热蒸汽温度动态数学模型华电宿州电厂超临界600M W机组再热蒸汽温度主要由位于省煤器和低温再热器后的烟气调节挡板控制。

通过再热烟气调节挡板扰动得到再蒸热汽温度被控对象动态特性的试验，较过热器喷水减温阀扰动试验复杂。

如果再热烟气调节挡板阶跃增加开度，则过热器、再热器尾部烟道中烟气对流吸热比例将瞬间改变，机组低温过热器吸热量减少，汽水分离器出口温度(中间点温度)和各级过热蒸汽温度随之降低，过热蒸汽温度下降后经汽轮机高压缸排汽至冷端再热管道，使再热蒸汽温度下降；如果机组处于协调控制方式下，减温水流量随过热蒸汽温度降低而减少，机组负荷和主蒸汽压力下降，锅炉主控和汽轮机主控指令相应增加，使机组尾部烟道烟气流量加大，再热蒸汽温度上升；如果锅炉主控和汽轮机主控处于基础控制方式，则机组负荷和主蒸汽压力降低，汽轮机高压缸排汽流量减少，从而使再热蒸汽温度上升。

因此，通过再热烟气调节挡板扰动所得到的再热蒸汽温度被控对象的动态特性，是锅炉燃烧率耦合作用下的再热烟气传热过程反映，呈波浪状上升曲线，不具有光滑特征，其动态数学模型需要进行高阶拟合校正。

根据锅炉制造厂提供的平行烟气调节挡板开度一再热蒸汽温度性能曲线，再热烟气调节挡板在30％～50％B M C R区间的开度由45％升至55％左右，在50％～100％B M C R区间的开度由55％降至42％，高、低温再热器吸收率在机组负荷为550M W 左右的变化明显。

因此，应在机组负荷为550M w 左右进行再热烟气调节挡板扰动试验，以在最小的系统扰动下得到显著的被控对象动态特性。

通过高阶拟合的再热蒸汽温度动态数学模型为：骶)一揣(1)式中，K为自适应增益。

2再热蒸汽温度控制策略优化原再热蒸汽温度控制策略为1个简单的单回路。

由于再热蒸汽温度被控对象具有大滞后、大惯性特点，且再热烟气调节挡板开启存在3％死区，关闭存在2．5％死区，控制回路中的调节参数被调整为强比例弱积分状态。

机组负荷不变时，由于断煤、掺烧煤种热值变化等扰动，使得尾部烟道烟气流量和烟气温度均发生改变，从而引起再热蒸汽温度的变化，控制回路的强比例作用使得再热烟气调节挡板开度过大，导致低温过热器吸热比例快速改变，各级过热蒸汽温度随之变化，造成减温水流量波动，进而对机组主蒸汽压力和机组负荷产生影响，最终使锅炉主控和汽轮机主控指令输出发生改变。

因此，再热蒸汽温度控制应为与锅炉燃烧率相耦合的复杂大滞后、大惯性的控制。

由于再热烟气调节挡板不具有喷水减温的导前快速回路，不宜采用串级控制策略。

为此，对原控制策略采用强比例弱积分调节参数，降低再热蒸汽温度调节精度，提高再热烟气调节挡板控制的稳定性。

基于再热蒸汽温度动态数学模型，采用Sm i t h 预估算法解决再热蒸汽温度被控对象的大滞后、大惯性特点。

具有Sm i t h预估器的再热蒸汽温度控制系统如图1所示。

R(s)H s)R(s)一设定值y(s)一经Sm i t h预估补偿后的被调量D(s)一调节器传递函数G(5)一控制对象传递函数X1(s)一控制对象输出X2(s)一sm i t h预估器输出r e(s)一调节器输出P(s)一设定值与被调量偏差e…一纯滞后因子图1具有S m i t h预估器的再热蒸汽温度控制系统Fi g．1T h e r ehe a ts t eam t em perat ur e c o nt rol s ys t emw i t h Sm i t h pre di c t or由图1可见，经Sm i t h预估算法补偿后的被调量y(s)可表征为：Y(5)一X】(s)+X2(5)一焉+击c，__e-r s，=击㈤={D(s)×G。

(s)／(1+D(s)×G。

(s)))×R(s)式中，G。

(s)一e一5／G。

(s)。

由式(2)可知，经Sm i t h预估补偿后的被调量y(s)不含纯滞后因子e一”，因此调节器等效控制对象较原控制对象简单，易于控制。

由于机组扰动信号(机组负荷指令变化、掺烧煤种热量波动、磨煤机起停、吹灰等内外扰)会降低Sm i t h预估算法的补偿效果，进而影响再热蒸汽温度的控制效果。