汽轮发电机主蒸汽温度多模型协调控制系统的研究与应用.pdf

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4、l汽轮发电机主蒸汽温度多模型协调控制系统的研究与应用颜洋(山东钢铁集团有限公司莱芜股份分公司自动化部，山东莱芜271104)摘要：针对汽轮机前过热蒸汽(主蒸汽)温度控制的难题，提出运用多模型调度机制选择模糊隶属度函数的加权和及协调控制思想来实现汽轮机主蒸气温度控制的方案。关键词：汽轮发电机；主蒸汽温度；多模型协调控制；模糊隶属函数的加权O引言制器的输出，r，，⋯，r，分别为模糊监督控制器对各局部控制器输出的权值，out为总控制器输出，y。和山东钢铁莱芜分公司能源动力厂银山前区于y分别为主蒸汽温度参数的给定值

5、和主蒸汽温度2013年11月新建成一台25kW汽轮发电机机组，该反馈。项目建立后对自动化控制系统提出了新的要求：必须采用先进的自动控制技术保证系统的安全、稳定、顺行为此．研究通过对汽轮发电机主蒸汽温度实现多模型协调控制．提高自控系统控制精度．保证系统安全、稳定、顺行l问题的提出图1基于隶属度加权和的模糊多模型协调控制系统结构在汽轮发电机智能化控制系统中，汽轮机前的过采用T—S模糊模型对银前25MW单元机组模型热蒸汽温度控制是保证机组安全运行的主要环节之进行描述．分别以负荷和汽包压力作为前提，对汽轮一．进汽温度如果偏高．将可能导致汽轮机高压

6、缸承发电机和锅炉进行控制器设计．在130t／h锅炉侧．用受过高的热应力而损坏．从而威胁机组的安全运行：PID对控制系统解耦后的等效数学模型进行控制．汽如果主蒸汽温度偏低．那么汽轮机做工热效率大大降轮机侧．局部控制器采用模糊PID控制器低，另外，汽轮机的新汽如果含有大量的水分，会导致采用T—S模糊模型结构．第()条规则的描述为：汽轮机寿命缩短如何将主蒸汽温度控制在343℃附R：ifNisMthen=，i=1，2⋯近．即稳态温度偏差不允许超过±2℃．是系统安全运：ifPisM『then==1，2⋯行的关键。为此运用多模型调度机制选择模糊隶属度

7、其中，，表明为第()条模糊规则；u、分别为函数的加权和及协调控制思想来实现汽轮机主蒸气模糊规则的个数；N、P分别为负荷输入和主汽压力P温度控制所对应的模糊集；为与输入负荷的模糊集相匹配的第i个线性化模型。为与模糊集相匹配的第2技术解决方案个线性化模型基于T—S模糊的多模型控制即利用非根据银前区域25MW汽轮发电机机组现场实际线性过程在多个工况点上的线性化模型．把非线性空情况．对于多模型调度机制．选择模糊隶属度函数的间划分为一些子空间．对于每个子空间均有一个对应加权和的方案．即将局部模型的有效适用范围用加的失配较小的数学模型．而每个控制器是

8、针对不同的权函数表示基于隶属度加权和的多模型温度协调子空间及相应的数学模型进行单独设计的．然后用T—控制系统结构如图1所示，一，分别为局部控S模糊合成出协调控制系统的全局控制器．从而实现全局的非线性作者简介：颜~(1981．)，工程师，从事自控系统研发、设3仿真测试计、维护工作。收稿日期：2015-04．16根据银前25MW汽轮发电机组在滑压运行模式13WWW．chinacaaa．com自动化应用系统解决方案g00

9、l00§llll下所作的功率定值扰动试验．主汽压力和功率响应曲线分别如图2、图3所示。曲线1为90L90P工作点设计的控制器

10、所对应的响应曲线．曲线2为多模型控制器的响应曲线。fa)升负荷曲线图4机组升负荷试验时多模型协调控制结果400041004200430044004500460047004800t／s图2主蒸汽压力响应曲线(c)降负荷曲线(d)温度响应曲线图5机组降负荷试验时多模型协调控制结果试验表明．运用多模型协调控制．解决了主蒸汽温度控制系统的非线性时变性以及扰动较多的动态特性的问题．实现了多模型之间的平滑切换400041004200430044004500460047004800t／s图3汽轮发电机机组功率响应曲线4结语该系统的应用提高了汽轮发电机组

11、的控制精度．从图2、图3可以看出．多变量鲁棒控制器的采满足了生产工艺在信号检测及控制方面的要求．实现用．可以使系统的耦合大大减轻：而多模型控制方法机组稳定安全运行和提高发电产量的目的的采用可以更好地改善控制品质．同时提高了控制系统的全局稳定性及切换稳定性参考文献为了检验主蒸汽温度控制效果．对银前25MW汽[1]李桐林．基于多模型预测的锅炉主蒸汽温度控制[D]．轮发电机进行降负荷试验。在负荷不变的情况下．对大连：大连理工大学，2011蒸汽温度设定值作5c(二的阶跃响应试验．从第20秒开[2]朴扬，张勇，韩熠．火电厂主蒸汽温度系统的多模型PI

12、D始．以3％／min的速度做升降负荷试验，第40秒开始．控制[J]．吉林电力，2010，(01)输出端有幅度为5％的测量干扰．升、降负荷试验结果[3]刘成刚，费兴波，康国政．动力厂锅炉系统的自