超临界机组给水系统建模与优化控制的研究

发布时间：2020-06-01 04:47

【摘要】：随着我国电力行业的迅猛发展,火力发电机组仍然承担着主要用电量供应任务,如何保证火电机组稳定、安全、高效的运行一直是电力行业研究的重点和难点。由于超临界发电技术比较成熟,并且具有热效率高、可靠性强、节能环保、可复合变压运行以及调峰性能好等优势,是我国目前火力发电技术主要的发展方向,并逐步成为电网的主力机组。给水系统作为超临界机组中的一个非常重要子系统,其控制任务是以中间点温度或者焓值作为反馈校正信号,保证燃水比不变,进而控制蒸汽温度,以满足不同负荷下对给水流量的要求。虽然传统的PID控制器结构简单、稳定性较好、应用成本低,并且在电厂中有着广泛的应用,然而在实际运行过程中,给水系统控制过程的复杂性和不确定性使得PID控制难以达到满意的控制效果。本文以某电厂350MW超临界机组给水系统为研究对象,针对其具有复杂多变、大惯性、大迟延等特点,对给水系统的校正回路引入了模糊内模控制(Fuzzy-IMC)和动态矩阵控制(DMC)等先进控制算法,并运用蚁群优化算法对其控制器参数进行整定。首先分析了超临界直流锅炉的结构特性,介绍了给水系统的工艺流程以及控制策略。接着采集电厂现场运行的历史数据,对数据进行预处理和选取合适的辨识数据,并运用蚁群优化算法建立给水系统的传递函数模型。再将模糊内模控制和动态矩阵控制同PID控制结合,分别设计了Fuzzy IMC-PID和DMC-PID串级给水系统的控制器,并对其控制器参数进行了优化。最后通过与传统的PID串级控制系统进行了MATLAB仿真对比实验。结果表明,Fuzzy IMC-PID串级控制和DMC-PID串级控制均具有更好的稳定性和较快的调节速度,并且鲁棒性和抗扰动能力更强。
【图文】：

第 2 章 超临界机组给水系统的分析介绍2.1 超临界火电机组直流锅炉的概述在超临界参数下，由于水的状态参数超过临界值，水的蒸发过程将立即完成，并且没有蒸汽和水共存的状态。此时，水和蒸汽之间并不存在差异，即不能再依靠工质的差异性来维持自然循环。因而，汽包锅炉不再适用于超临界机组，只能改用强制循环的直流锅炉，这两者在工作原理和运行特性上有较大的不同之处。下面就主要从工作原理、结构特性方面对超临界直流锅炉进行简单介绍。2.1.1 超临界直流锅炉的工作原理由于直流锅炉在加热，蒸发和过热三个阶段对受热面没有明显限制，并且在超临界参数下，，汽水的密度不存在任何差异，此时不可能利用汽水的密度差来推动工质的流动[49]。因而，只能依靠给水泵压力作为动力源来推动工质流动，其示意图如图 2-1 所示。

华北电力大学硕士学位论文，再通过水冷壁加热蒸发，然后引入分离器中。从分离器出来过热器（对流过热区）中，然后再流经屏式过热器（上辐射区对流过热区）后加热成过热蒸汽，最后将其送至汽轮机。在上，还在屏式过热器前后分别加入一级、二级减温器，主要是进细调，其基本流程示意图如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;TM621

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本文编号：2690957