基于过程特性补偿的再热汽温控制方法技术

基于过程特性补偿的再热汽温控制方法是一种火电机组再热汽温控制方法，针对再热汽温系统滞后大、非线性强、响应过程缓慢、在大幅度变负荷易超温等特性，通过将再热器进口联箱出口温度、再热器出口温度和再热器出口联箱出口温度进行有机整合，构成过程特性补偿回路，和比例积分控制回路共同组成新型再热汽温控制回路。提升了再热汽温系统的动态性能，加快了再热汽温的响应速度，有效减小再热汽温与设定值之间的偏差，在大幅度变负荷、启停磨煤机及吹灰等扰动工况下，能大大减少再热汽温超温情况的发生。同时，提高再热汽温控制系统的稳定性，防止再热汽温及再热喷水量的反复振荡，提高机组的运行效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种基于过程特性补偿控制和比例积分控制相结合的控制策略，对火电 机组再热汽温系统进行调节，使再热汽温快速、稳定、无偏差的跟踪设定值的一种控制方 法。
技术介绍
火电机组再热汽温系统通过再热器减温喷水阀门，完成再热汽温的调节，保证再 热汽温对设定值的跟踪。再热器减温喷水阀门接收来自再热汽温控制系统的设定值指令， 该指令决定阀门开度。阀门开度决定了减温喷水流量。在给水量和燃料量不变的条件下， 减温喷水流量决定了再热器出口蒸汽流量和温度。由于再热器的结构复杂、热容量大，再热汽温系统的蒸汽流程长，导致再热汽温系 统有滞后时间大、非线性强、响应速度缓慢、在大幅度变负荷易超温等技术特性。过程特性补偿控制方法对于大滞后、慢响应的控制是十分有效的，同时对于强非 线性系统，也有一定的实用价值。传统单回路比例积分微分控制方法，仅用到再热器出口联 箱出口温度，对再热汽温变化的响应缓慢，控制过程容易发散。传统串级回路控制方法，对 再热器出口联箱出口温度和再热器入口温度分别进行比例积分微分控制，控制参数选取过 程复杂，不利于现场调节。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种，该 方法是一种火电机组再热汽温系统的控制策略，用于解决火电机组再热汽温系统的滞后时 间大、非线性强、响应速度缓慢、在大幅度变负荷易超温等问题。技术方案本专利技术为克服再热汽温系统的上述问题，弥补传统控制方案的不足， 通过采用过程特性补偿控制回路和比例积分控制回路相结合的策略，减少再热汽温系统时 滞，增加再热汽温系统响应速度和稳定性。本专利技术的实现步骤如下1)从历史数据库获取如下数据序列再热器减温喷水阀开度UA、再热器出口联箱 出口温度 ；、再热器进口联箱出口温度T2、输出为再热器出口温度T3。2)通过最小二乘系统辨识法获取如下传递函数再热汽温传递函数Gtl，该传递函 数以UA为输入、Tr为输出，再热器进口联箱传递函数G1,该传递函数以UA为输入、T2为输 出，再热器传递函数G2,该传递函数以T2为输入、Τ3为输出，再热器出口联箱传递函数G3,该 传递函数以T3为输入、 ；为输出；3)构造过程特性补偿回路传递函数Gf，该传递函数以UA、T2, T3和T,的加权和为 输入、1；为输出，其中UA、T2、T3和Tr的权值分别为1、f\、f2、f3 ；4)构造再热汽温期望传递函数Gs，该传递函数与Gtl同阶，增益为Gtl的增益的0. 5 至0. 6倍之间，时间常数为Gtl的时间常数的0. 8至0. 95倍之间；35)调节T2、T3和Tr的权值f\、f2、f3，使得Gf与Gs分母中2次以下(包括2次)项 系数相同；6)对Gf做单位阶跃激励，获得其单位阶跃响应的稳态值为P 迟延为τ、达到稳 态的时间为Tc ；7)配置比例积分控制器的比例带为Ll:^，积分时间常数为3. 3 τ，初始输出为Gf与Gs中常数项之差；8)将 ；与再热器温度设定值Ttl的偏差Δ T传送到比例积分控制器，经比例积分 控制器计算后，输出比例积分控制回路控制量Upi ；9)将Upi与T2、T3和Tr作加权和(权系数分别为1、-fi、_f2、f3)，得到过程特性 补偿控制回路控制量Usp;10)将Usp作为再热器减温喷水阀开度的目标值，传送到再热器减温喷水阀执行机 构中，通过改变再热器减温喷水阀开度a)开度增大，再热器减温喷水流量增大，再热器进口联箱入口蒸汽温度下降、蒸汽 流量增大，单位蒸汽吸热量减小，再热器出口联箱出口汽温下降；b)开度减小，再热器减温喷水流量减小，再热器进口联箱入口蒸汽温度上升、蒸汽 流量减小，单位蒸汽吸热量增大，再热器出口联箱出口汽温上升；从而控制再热器出口联箱出口汽温变化。有益效果通过采用过程特性补偿控制回路和比例积分控制回路相结合的策略， 减少再热汽温系统时滞，增加再热汽温系统响应速度和稳定性。附图说明图1为再热汽温系统总体结构图，图2为再热汽温系统详细结构图，图3为过程特性补偿回路总体结构图，图4为过程特性补偿回路详细结构图，图5为本专利技术的控制结构图，图6为本专利技术的控制逻辑图。具体实施例方式本专利技术的具体实现过程如下1、通过对火电机组进行现场试验或调取历史数据，获取如下数据再热器减温喷 水阀门开度UA，再热器进口联箱出口温度T2，再热器出口温度T3，再热器出口联箱出口温度Xj, O2、基于图2中的再热汽温系统结构，根据获取的数据辨识数学模型，采用传递函 数模型，辨识图2中对应的传递函数UA对T2的传递函数GO) = (二)2，T2对T3的传递Jcf函数啡)= 2 2，T3对 ；的传递函数G3(S) = ^rI7，以及图2中的常值Cl、C2和c3。 (Y2J+ IJΓ3 + 13、根据图2中的再热汽温系统结构，图1中UA对 ；的传递函数(7> + l)2(iil)2(7> + l)，常值 cO = cAVcA+k4、根据图3，构造输入为UA、T2, T3和 ；的加权和Upi、输出为 ；的传递函数 kfG/⑷，其中Μ、Α和L的权值分别为L fl> f2> 4，常值为Cf。根据图4结构将 Gf(S)展开得，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于过程特性补偿的再热汽温控制方法，其特征在于该方法包括比例积分控制回路、过程特性补偿控制回路；其控制步骤为：ａ）．从历史数据库获取如下数据序列：再热器减温喷水阀开度ＵＡ、再热器出口联箱出口温度Ｔ↓［ｒ］、再热器进口联箱出口温度Ｔ↓［２］、输出为再热器出口温度Ｔ↓［３］；ｂ）．通过最小二乘系统辨识法获取如下传递函数：再热汽温传递函数Ｇ↓［０］，该传递函数以ＵＡ为输入、Ｔ↓［ｒ］为输出，再热器进口联箱传递函数Ｇ↓［１］，该传递函数以ＵＡ为输入、Ｔ↓［２］为输出，再热器传递函数Ｇ↓［２］，该传递函数以Ｔ↓［２］为输入、Ｔ↓［３］为输出，再热器出口联箱传递函数Ｇ↓［３］，该传递函数以Ｔ↓［３］为输入、Ｔ↓［ｒ］为输出；ｃ）．构造过程特性补偿回路传递函数Ｇ↓［ｆ］，该传递函数以ＵＡ、Ｔ↓［２］、Ｔ↓［３］和Ｔ↓［ｒ］的加权和为输入、Ｔ↓［ｒ］为输出，其中ＵＡ、Ｔ↓［２］、Ｔ↓［３］和Ｔ↓［ｒ］的权值分别为１、ｆ↓［１］、ｆ↓［２］、ｆ↓［３］；ｄ）．构造再热汽温期望传递函数Ｇ↓［ｓ］，该传递函数与Ｇ↓［０］同阶，增益为Ｇ↓［０］的增益的０．５至０．６倍之间，时间常数为Ｇ↓［０］的时间常数的０．８至０．９５倍之间；ｅ）．调节Ｔ↓［２］、Ｔ↓［３］和Ｔ↓［ｒ］的权值ｆ↓［１］、ｆ↓［２］、ｆ↓［３］，使得Ｇ↓［ｆ］与Ｇ↓［ｓ］分母中２次以及２次以下项系数相同；ｆ）．对Ｇ↓［ｆ］做单位阶跃激励，获得其单位阶跃响应的稳态值为ρ↑［－１］、迟延为τ、达到稳态的时间为Ｔ↓［ｃ］；ｇ）．配置比例积分控制器的比例带为１．１１／ρτ／Ｔ↓［ｃ］－τ，积分时间常数为３．３τ，初始输出为Ｇ↓［ｆ］与Ｇ↓［ｓ］中常数项之差；ｈ）．将Ｔ↓［ｒ］与再热器温度设定值Ｔ↓［０］的偏差ΔＴ传送到比例积分控制器，经比例积分控制器计算后，输出比例积分控制回路控制量Ｕ↓［ＰＩ］；ｉ）将Ｕ↓［ＰＩ］与Ｔ↓［２］、Ｔ↓［３］和Ｔ↓［ｒ］作加权和，得到过程特性补偿控制回路控制量Ｕ↓［ＳＰ］；其中Ｕ↓［ＰＩ］与Ｔ↓［２］、Ｔ↓［３］和Ｔ↓［ｒ］的权系数分别为１、－ｆ↓［１］、－ｆ↓［２］、－ｆ↓［３］；ｊ）．将Ｕ↓［ＳＰ］作为再热器减温喷水阀开度的目标值，传送到再热器减温喷水阀执行机构中，通过改变再热器减温喷水阀开度：ｊ１．开度增大，再热器减温喷水流量增大，再热器进口联箱入口蒸汽温度下降、蒸汽流量增大，单位蒸汽吸热量减小，再热器出口联箱出口汽温下降；ｊ２．开度减...

【技术特征摘要】
一种基于过程特性补偿的再热汽温控制方法，其特征在于该方法包括比例积分控制回路、过程特性补偿控制回路；其控制步骤为a).从历史数据库获取如下数据序列再热器减温喷水阀开度UA、再热器出口联箱出口温度Tr、再热器进口联箱出口温度T2、输出为再热器出口温度T3；b).通过最小二乘系统辨识法获取如下传递函数再热汽温传递函数G0，该传递函数以UA为输入、Tr为输出，再热器进口联箱传递函数G1，该传递函数以UA为输入、T2为输出，再热器传递函数G2，该传递函数以T2为输入、T3为输出，再热器出口联箱传递函数G3，该传递函数以T3为输入、Tr为输出；c).构造过程特性补偿回路传递函数Gf，该传递函数以UA、T2、T3和Tr的加权和为输入、Tr为输出，其中UA、T2、T3和Tr的权值分别为1、f1、f2、f3；d).构造再热汽温期望传递函数Gs，该传递函数与G0同阶，增益为G0的增益的0.5至0.6倍之间，时间常数为G0的时间常数的0.8至0.95倍之间；e).调节T2、T3和Tr的权值f1、f2、f3，使得Gf与Gs分母中2次以及2次以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雨亭，吕剑虹，赵璐，董宸，郭颖，赵亮，崔晓波，吴锦，于冲，王致新，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]