主蒸汽温度调节方案

蒸汽温度是火电机组安全、高效、经济运行的重要参数，因此对蒸汽温度控制的要求相当严格，蒸汽温度过高会使过热器和汽轮机高压缸承受过高的热应力而损坏，汽温偏低会降低机组的热效率，影响经济运行。而蒸汽温度控制一直是热控方面的一大难题，主要表现在以下几个方面：1）要求控制精度高（±）；2）系统滞后大；3）干扰因素较多，包括：给水温度的变化、减温水扰动、负荷扰动、燃烧扰动、风煤配比变化等；4）对象特性的不确定性，过热器在不同负荷、不同燃烧工况下，对象特性差异较大；5）控制手段单一，目前主要以喷水减温为主要控制手段。

目前所采用的控制方案主要包括串级控制、导前微分、相位补偿、分段式控制、温差控制等，但投运效果均不理想。

基于上述因素，尽管国内外许多控制专家在这一方面做了很多研究，也提出了不少新的、先进的控制方案，但由于工程实现存在困难，应用甚少，火电厂汽温控制问题也一直未能彻底解决。

某发电有限责任公司2#机组现汽温控制方案一直采用德国SIEMENS公司原设计方案，投云效果不很理想，特别是近一段时间，由于燃烧等各种运行工况的变化，汽温控制效果更差。

针对汽温控制系统存在的问题，我们对目前所采用的常规的和先进的控制方案进行了分析，认为：常规控制方案无法克服系统的大滞后和诸多不确定的外扰因素；先进控制方案大多数依赖于对象的数学模型，而汽温对象特性的不确定性，使许多先进控制方案的工程实现存在较大的困难。

为了彻底解汽温控制这一难题，我们根据其特点进行了认真的分析，认为削减系统的大滞后以克服内扰；采用多种前馈控制方案以克服各种外扰因素；采用模糊控制理论克服系统的不确定性是解决这一问题的思路。为此，我们在不同的机组进行了大量的试验，收集了不同制造厂家和设计单位的控制方案，并进行了比较分析、综合和可行性论证，研究决定在原常规导前微分控制方案的基础上，结合思密斯予估控制理论，通过拟合过热器的对象特性，形成“特性补偿式”汽温控制方案，可有效克服系统的大滞后和减温水侧的扰动；引用“锅炉负荷指令”、“锅炉热量”等多种前馈控制可最大程度克服外扰因素；同时采用模糊控制理论克服系统的不确定性。原理框图如下图1所示：

“特性补偿式”汽温控制方案实施的关键是在对象特性试验的基础上，进行模型辨识，通过数学模型拟合过热器的对象特性。为此，我们已在阳光发电有限责任公司2#机组，在不同的工况下进行大量的对象特性试验，并将试验数据在我院仿真系统进行了模型辨识，得到不同工况下过热器的数学模型：

1)二级过热器

G(s)=0.58/(1+TcS)4 其中Tc与机组负荷的关系如下：

G(s)=1.2/(1+TcS)2 其中Tc与机组负荷的关系如下：

根据辨识结果，将该方案首先在仿真系统进行了大量的仿真试验和改进、完善，并进行了各种工况的定值扰动及负荷扰动试验，结果表明：各项控制指标均高于采用其他控制方案。

题。

“特性补偿式”汽温控制方案是将常规控制方案与现代控制理论相结合，有效克服了对象的大滞后对控制系统的影响，可完全克服系统的内扰，并通过前馈控制方案以最大程度克服系统的外扰，解决了汽温控制系统长期存在的问题。