循环流化床锅炉过热汽温控制研究

发布时间：2017-10-02 16:21

  本文关键词：循环流化床锅炉过热汽温控制研究

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【摘要】：在循环流化床锅炉运行中,主蒸汽温度是非常重要的参数,关系到机组安全运行。随着风力发电等新能源机组在电网中所占比例的增加,火电机组的调峰任务日益频繁。这样一来火电机组的运行参数变化波动较大,尤其主汽温度变化大,控制品质达不到机组设计要求。过热器是一个分布参数、非线性、大关性、大延迟、时变系统,因为影响因素较多,对主蒸汽温度控制有一定的难度。传统的PID控制对于大型循环化床锅炉的过热蒸汽温度调节效果欠佳。本文针对循环流化床锅炉过热蒸汽温度这一重要参数控制方法进行了研究,设计合理的控制方案,提高机组对负荷变化的适应能力。本文以改善过热器出口蒸汽温度的控制性能为目的,分析了过热汽温的影响因素,从传热学和工程热力学方面入手,将过热器等效为集总参数等效模型,提出了一个在工程上适用的简易模型。在建立的过热器温度控制模型的基础上设计了两套控制方案,第一套为SMITH控制与串接PID结合控制方式,SMITH控制器作为主调节器,副调节器由前馈控制与PID控制器复合构成；基于焓计算配合PID的控制方式,通过计算流经过热器的蒸汽的焓增量推算得出过热器入口温度,将其作为PID调节器的给定。利用XDPS分散控制系统的虚拟DPU,在工程师站上编辑实验所需程序,将中间变量共享至MCS模拟量调节系统,现场进行了实验测试。实验结果表明过热器出口温度在负荷变化过程中,设计的两种控制方式都能有效地控制过热蒸汽温度在设计要求范围之内,同时都优越与传统的PID控制方式。通过比较得出SMITH控制器比焓值计算控制器,调节时间要短,抗扰动能力强,主汽温度波动范围小。本文设计的过热器温度控制方案,能够适应循环流化床锅炉在稳态运行与负荷变化运行各种工况,具有较好的控制效果。提出的控制方案具有控制精度高,维护方便等特点。本文的研究工作可以为循环流化床锅炉过热蒸汽温度控制方案设计和工程应用提供理论和实践指导。
【关键词】：过热汽温 SMITH控制 串级前馈控制 焓计算
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM621.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 引言11-14
• 1.1 课题研究的意义11
• 1.2 国内外研究状况11-13
• 1.3 论文的研究内容13-14
• 第二章 过热器控制模型的建立14-24
• 2.1 循环流化床锅炉简介14-15
• 2.2 过热器工作原理15-17
• 2.2.1 循环流化床锅炉及过热器配置情况简介15-16
• 2.2.2 介质流程16-17
• 2.3 影响过热器温度的因素分析17-18
• 2.3.1 过热器受热流程17
• 2.3.2 蒸汽流量与过热器温度的关系17-18
• 2.3.3 烟气温度与过热汽温的关系18
• 2.4 过热器等效方法18-22
• 2.4.1 汽温对减温水的延迟响应19
• 2.4.2 汽温在减温作用下的惯性时间19-20
• 2.4.3 过热器减温控制纯延迟时间20-21
• 2.4.4 减温器前后温度的关系21-22
• 2.5 流经过热器的蒸汽的焓增量22-23
• 2.6 过热器模型23-24
• 第三章 过热蒸汽温度的控制方法24-30
• 3.1 SMITH与串接PID结合控制24-28
• 3.1.1 史密斯预估器24
• 3.1.2 基于新华DCS的史密斯控制器24-26
• 3.1.3 史密斯加前馈控制26
• 3.1.4 能量平衡前馈26-28
• 3.2 基于焓计算配合PID的控制28-30
• 3.2.1 热力性质计算模块28
• 3.2.2 基于焓计算配合PID的控制28-30
• 第四章 控制方法实验验证30-44
• 4.1 实验平台简介30
• 4.2 实验注意事项及基本条件30-31
• 4.3 过热器模型参数获取31-32
• 4.3.1 总延迟时间31
• 4.3.2 SMITH预估器参数31-32
• 4.4 SMITH与串接PID结合控制实验32-35
• 4.5 焓计算配合PID的控制的实验验证35-38
• 4.6 SMITH配合加前馈控制的PID控制实验38-42
• 4.7 SMITH加前馈与传统PID控制的比较42-44
• 第五章 总结44-46
• 参考文献46-49
• 致谢49

【参考文献】

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本文编号：960613