凝汽式汽轮机虚拟控制装置研究

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1、长沙理工大学硕士学位论文凝汽式汽轮机虚拟控制装置研究姓名：韩芹申请学位级别：硕士专业：动力机械及工程指导教师：潘维加20090401摘要汽轮机组是火电厂中最主要的设备之一。汽轮机组的控制系统对保障汽轮机安全稳定运行至关重要，其性能的优劣直接影响汽轮机组和电网运行的经济性、安全性和供电品质。本文以200MW、300MW、600MW凝汽式汽轮机组为研究对象，用机理分析法分别建立了不同汽轮机控制系统中各环节(包括电液转换器、油动机、进汽容积、蒸汽功率、转子)的数学模型，并利用虚拟仪器软件工具LabVlE

2、W对它们的动态特性进行了仿真研究。在深入研究上述三种汽轮机控制系统原理、特性和运行方式的基础上，采用图形化建模方法，利用LabVlEW软件中的仿真与控制工具包对汽轮机控制系统进行图形组态的建模，研究了汽轮机自启动控制系统和负荷控制系统，给出了最佳整定参数值，得到了三种汽轮机控制系统转速和功率的控制曲线。并采用模糊自整定PID控制方法对负荷控制进行了改进，给出了新方案下控制器参数的最佳整定值，对比分析了两种控制方案下控制系统的控制性能，仿真结果和分析表明在系统稳定性，超调量和自整定PID参数等方面，

3、模糊自整定PID控制算法均优于传统PID控制算法。本文利用LabVIEW虚拟仪器的强大功能设计出开放、灵活、可与计算机同步发展，与网络及其他周边设备互联的汽轮机控制系统虚拟装置，具有良好的界面和易操作性，可以取代传统汽轮机控制系统模拟装置。本文的研究对于提高汽轮机的控制质量、更好地开展汽轮机控制方面的研究具有一定的理论和实际意义。关键词：LabVlEw虚拟仪器；汽轮机控制；数学建模；仿真研究；模糊自整定PID控制长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研

4、究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，，，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。⋯名：冲彳蹶一年岁月『7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或

5、扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“4”)作者签名：印彳导师签名：f荔形参加吼1年，月加日期：乃夕年r月f7日1．1课题背景及意义第一章绪论随着分散控制系统(DCS)在电站中的广泛应用和机组自动化水平的不断提高，要求投入许多控制系统，如汽轮机数字电液控制系统、全程汽包水位控制系统、单元机组协调控制系统及自动

6、发电控制(AGC)等。许多新型的控制算法，如智能控制、自适应控制、模糊控制、预测控制等，也正被研究人员应用于生产实际。如何较好地应用这些先进的控制算法以进一步改善热工控制系统品质，需要有一个热工控制仿真支撑环境，使研究和调试工作都可在实验室完成，从而能预先确定控制方案和参数，大大减少现场调试次数⋯。同时，随着科学技术的发展，汽轮机为了获得尽量高的热效率，降低制造、安装和运行成本，也越来越向大容量、高参数方向发展。这使得机组设备更加复杂，变工况过程中的控制因素更多。目前国内主力机组正在向600MW，

7、甚至更大容量、更高参数的超临界或超超临界机组方向发展，大机组的运行人员必须经过岗前培训才能上岗操作。因此，有必要建立汽轮机控制系统的动态仿真模型，为工程技术人员提供一个研究平台，分析汽轮机控制系统运行特性、验证系统改造方案可行性等等，同时还可以培训电厂运行人员，一举多得。电厂在生产运行过程中，首先应该确保生产的安全性心1。如果把尚未验证的新型控制方案和控制算法用于电厂汽轮机中，将要冒很大的风险，．无法确保其安全性，就很可能导致重大损失。因此，在汽轮机仿真平台上进行控制方案的研究，就避免了危险性，保

8、证了电厂整个机组的安全运行。随着DCS在电站的普及，今后热控的工作重点将转移到节能增效上来，这就要求必须对目前电站热工控制系统进行优化。优化不是简单地对现有控制系统的调节器参数进行调整，而主要是研究采用新型控制结构和新型控制算法的控制系统。成功应用新型控制系统的关键之一就是在实际投运前对其进行详细的仿真试验，分析、研究和改善这些控制系统，以便使调试人员掌握新型控制系统的运行特征及控制器参数的工程整定规则。因此，利用仿真汽轮机控制系统的数学模型，通过对不同的控制算法的仿真，选择适当的