超临界机组燃烧系统分数阶建模与控制研究

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1、＜．？－＇．ｉ华於爹ａ夫聲．．．．，硕古学位论文超临界机组燃繞系统分数阶建模与控制研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＦｒａｃｔ－ｉｏｎａｌｏｒｄｅｒＭｏｄｅｌａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｏｆＳｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ■＇＇：．■？苗节；：４ｌＨ张永涛：２０１４年Ｕ月：雨华北电力大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕±学位论文《超临界机组燃烧系统分数阶建模与控制研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕±学位期间独

2、立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名〇：去游曰期年＾月／曰奔华北电力大学硕±学位论文使用授权书《超临界机组燃烧系统分数阶建模与控制研究》系本人在华北电力大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得Ｗ其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或

3、机文的复印件和电子构送交论版，入有同意学校将学位论文的全部或部分内容编关数据进行检，允许论文被查本库索阅和借阅。本人授权华北电力大学，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、可Ｗ。公布论文的全部或部分内容＂＂レＶ论（请在上相应方内打）：本学位文属于ッ框保，密□年解密后适用授权书在本不密保ｏ；者签名：日期年月日作ｆ＾期：年月Ｈ７＾国内图书分类号：TK39学校代码：10079国际图书分类号：621.1密级：公开硕士学位论文超临界机组燃烧系统分数阶建模与控制研究硕士研究生：张永涛导师：谷俊杰申请学位：工学硕士学科：动力工程及工程热

4、物理专业：工程热物理所在学院：能源动力与机械工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：华北电力大学ClassifiedIndex:TK39U.D.C:621.1ThesisfortheMasterDegreeResearchonFractional-orderModelandControlofCombustionSystemofSupercriticalPowerPlantCandidate：ZhangYongtaoSupervisor：Prof.GuJunjieSchoolofEnergyPowerandMechanicalSchool：EngineeringD

5、ateofDefence：March,2015Degree-Conferring-Institution：NorthChinaElectricPowerUniversity华北电力大学硕士学位论文摘要超临界机组以其高效、低污染的优点而逐渐成为我国火力发电的主力机组。超临界机组燃烧控制系统是整个机组控制系统的重要部分，其控制水平直接关系到机组的安全性和经济性，而燃烧系统具有大惯性、大延迟以及煤质多变的特点给其控制带来了诸多困难。因此，深入开展对超临界机组燃烧系统动态模型及控制的研究，对超临界机组控制系统的优化十分必要且意义重大。超临界机组蓄热系数不仅是机理法获取超临界机

6、组简化模型的必要条件，也是深入理解直流炉锅炉动态特性重要参数。超临界直流锅炉的蓄热主要由水冷壁、过热器的管道金属蓄热与管道内工质蓄热构成，然而，变负荷时金属蓄热变化缓慢，工质蓄热变化快，这使得金属蓄热难以得到利用，因此求解管道内工质蓄热具有重要实际意义。由于水冷壁中工质相变点的位置在不同负荷下是不同的，为此，根据水和水蒸气的热力性质计算出水冷壁中加热段、蒸发段、过热段的长度，然后依据体积守恒、质量守恒和能量守恒来计算水冷壁和过热器的蓄热系数。以某660MW超超临界机组直流炉为例，利用锅炉设计数据计算得到四个工况下的水冷壁和过热器的蓄热系数，结果表明过热器的蓄热占整个锅

7、炉蓄热的主要部分，占锅炉总蓄热的70%~85%左右，水冷壁蓄热占锅炉总蓄热的15%~30%左右；此外，超临界机组锅炉的蓄热系数在整个负荷范围内变化不大。这一结论为其今后在燃料控制系统中的应用提供了重要依据，对负荷变化时快速、准确的燃料量调节具有重要意义。采用基于频域数据和时域数据的方法辨识获取超临界机组汽压、中间点温度的分数阶模型。频域法辨识过程中，通过LCR方法获得辨识所需的频域数据，然后依据Levy法辨识建立了超临界机组相关模型；时域辨识过程中，以分数阶G-L定义并结合粒子群优化辨识得到分数阶模型。两种方法辨识得到的分数阶模型对采样数据均有很好的