燃气-蒸汽联合循环机组先进负荷控制系统研究与应用

发布时间：2017-07-20 13:24

  本文关键词：燃气-蒸汽联合循环机组先进负荷控制系统研究与应用

  更多相关文章： 燃气—蒸汽联合循环 模型辨识 模糊控制 广义预测控制 模拟退火遗传算法

【摘要】：燃气—蒸汽联合循环发电机组依靠其高效率、低污染的优势,如今在许多国家得到了广泛的应用。根据新制定的联合循环机组负荷控制指标来看,传统的负荷控制系统已经难以达标。由于联合循环机组的负荷被控对象是一个大惯性、多变量的耦合过程,常规的控制方案难以满足控制要求。因此,迫切需要设计一套适合于该对象的控制系统。基于上述问题,本文主要进行了以下的研究内容：1.重新建立燃气—蒸汽联合循环机组负荷被控对象模型,将原有的燃气轮机转子转速作为安全参数,直接建立燃料阀门开度与机组实发功率的被控对象模型。在高、低两个负荷点上进行开环动态特性试验,记录相关试验数据。采用最小二乘法辨识被控对象模型,并对辨识的传递函数模型进行验证。2.针对原有的负荷控制系统中燃料指令计算回路过于复杂的问题,设计无PID控制器的燃料指令计算回路,从而简化负荷控制系统。与此同时,为加快一次调频响应速率,引入一次调频模糊前馈补偿,模糊推理采用了Mamdani推理法。并在两个负荷点对上述系统进行了仿真研究,仿真结果表明,改进后的负荷控制系统在快速性和稳定性方面均有所提高。3.在实际应用中,将原有的指令累加控制器改为无负荷偏差死区的快速积分控制器,并将上述的改进措施应用于现场。运行结果表明,改进后的联合循环机组负荷控制系统控制效果明显改善。4.分析常规控制策略局限性的基础上,设计一种多变量广义预测控制器,运用模拟退火遗传算法对广义预测控制算法中的相关参数进行优化,避免参数整定的盲目性和主观性,为今后预测控制在联合循环机组上的应用提供了参数优化方案。同时,在两个负荷点对上述系统进行了仿真研究,并与传统改进后的PII)控制系统进行对比,结果证明,采用多变量预测控制的负荷控制系统进一步改善了控制品质,具有广泛的应用前景。
【关键词】：燃气—蒸汽联合循环 模型辨识 模糊控制 广义预测控制 模拟退火遗传算法
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM611.31
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 选题背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 典型燃气—蒸汽联合循环类型简介11-12
• 1.2.2 华东电网针对联合循环发电机组考核指标现状12-13
• 1.2.3 燃气轮机控制系统研究现状13-16
• 1.2.4 先进控制技术研究现状16-17
• 1.3 论文主要研究内容17-19
• 第二章 燃气—蒸汽联合循环发电机组被控对象动态特性研究19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 建模工具19
• 2.3 最小二乘法拟合传递函数算法19-22
• 2.4 燃气—蒸汽联合循环发电机组负荷被控对象建模22-33
• 2.4.1 燃气—蒸汽联合循环发电机组在110MW负荷点的试验和建模22-27
• 2.4.2 燃气—蒸汽联合循环发电机组在164MW负荷点的试验和建模27-32
• 2.4.3 燃气—蒸汽联合循环发电机组负荷被控对象的模型汇总及分析32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 燃气—蒸汽联合循环发电机组负荷控制系统改进34-79
• 3.1 引言34-52
• 3.1.1 有PID控制器的燃气轮机燃料指令计算回路34-35
• 3.1.2 联合循环发电机组传统负荷控制系统的试验分析35-52
• 3.2 燃气轮机燃料指令计算回路的调整52-54
• 3.3 一次调频模糊前馈补偿54-58
• 3.3.1 模糊控制基本原理54-56
• 3.3.2 联合循环机组一次调频模糊前馈56-58
• 3.4 燃气轮机负荷控制内回路的参数优化58
• 3.5 联合循环机组改进后负荷控制系统仿真结果比较58-75
• 3.5.1 联合循环机组负荷指令阶跃变化59-63
• 3.5.2 一次调频指令变化63-67
• 3.5.3 汽轮机主蒸汽压力设定值变化67-71
• 3.5.4 实际操作运行时设定值的变化71-75
• 3.6 燃气—蒸汽联合循环机组改进后负荷控制系统的现场应用75-77
• 3.7 本章小结77-79
• 第四章 基于预测控制算法的燃气—蒸汽联合循环机组先进负荷控制系统79-112
• 4.1 引言79
• 4.2 广义预测控制基本算法79-87
• 4.2.1 单输入单输出广义预测控制基本算法79-82
• 4.2.2 联合循环机组多输入多输出广义预测控制基本算法82-86
• 4.2.3 广义预测控制算法参数选择86-87
• 4.3 模拟退火遗传算法参数优化87-93
• 4.3.1 遗传算法88-89
• 4.3.2 模拟退火算法89-90
• 4.3.3 模拟退火遗传算法90-91
• 4.3.4 基于模拟退火遗传算法的广义预测控制参数优化91-93
• 4.4 联合循环机组多变量预测控制系统仿真结果比较93-110
• 4.4.1 联合循环机组负荷指令阶跃变化94-98
• 4.4.2 一次调频指令变化98-102
• 4.4.3 汽轮机主蒸汽压力设定值变化102-106
• 4.4.4 实际操作运行时设定值的变化106-110
• 4.5 燃气—蒸汽联合循环机组先进负荷控制系统的现场应用110-111
• 4.6 本章小结111-112
• 第五章 总结与展望112-115
• 5.1 论文工作总结112-113
• 5.2 未来工作展望113-115
• 致谢115-116
• 参考文献116-120
• 硕士期间发表的科研成果120

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本文编号：568257