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基于MATLAB过热汽温控制系统仿真 华北电力大学本科毕业设计（论文） PAGE PAGE I 基于MATLAB的过热汽温控制的仿真与设计 摘要 随着我国电力工业的迅速发展，越来越多的高参数大容量机组陆续投产。从发展趋势看, 600MW 及以上等级的火电机组已成为大电网的主力机组。同时大容量机组的不断增加和电网调度自动化程度的日益提高，对火电厂机组的控制品质提出了更高的要求。过热汽温度是锅炉运行中的主要参数,它的高低直接影响锅炉安全稳定运行。锅炉过热汽温控制有非线性和时变性。其大延时和大惯性的特点使其一直以来都成为火电厂自动控制的难点。 本次毕业设计，针对火电厂锅炉过热汽温控制系统具有大迟延、时变等特点，常规控制难以取得满意的控制效果，通过采用先进的控制策略，在MATLAB环境下进行仿真实验，研究过热汽温控制系统的控制性能。 关键字：过热器，分段控制，串级控制，过热汽温，控制策略 1绪论 1.1课题背景 电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。随着中国经济的发展，对电的需求量不断扩大，电力销售市场的扩大又刺激了整个电力生产的发展。 目前中小型火电厂，锅炉、汽机的操作和监控仍然由人工加仪表，不仅难以做到平衡操作，安全生产也没有确实保证。工人的劳动强度大、条件差，而且运行效率低、耗煤量大、浪费能源、污染环境，不改变现有的控制手段，锅炉的运行很难有满意的效果。为了提高锅炉、汽机的运行效率，降低能耗，确保安全生产，改善劳动环境，利用计算机的快速性、可靠性、准确性等多种特殊功能，代替常规仪表实现锅炉，汽机的检测和控制是发展的必然趋势。计算机可以提供许多常规仪表和人工操作难以实现和无法实现的功能，它在改善锅炉和汽机的监控品质，提高锅炉和汽机的热效率，节省能源，减少污染等方面将会起到极为重要的作用。 随着单机容量的增大，初蒸汽参数也向高压、超高压、亚临界、超临界、超超临界压力逐步过渡。超临界机组是我国近期发展起来的大容量机组，并逐渐将成为国家电力行业的主力机组。 就目前看来，我国发电还是主要以火力发电为主，由于我国的煤炭储量还较为丰富，所以火力发电厂主要还是燃煤电厂，而考虑到煤炭、石油、天然气等资源的有限性和不可再生性以及我国水利资源的可观性，我国这几年正在大力发展水电站。除此以外，核电事业的发展也取得了很好的成绩。 火电厂日渐朝着大机组大容量的方向发展，这样可以提高热效率，每千瓦的建设投资和发电成本也会降低。目前，我国发电主要是向600WM、1000WM机组的目标迈进。由于超临界和超超临界机组可以调高煤炭利用率、降低环境污染、提高经济性的优势，发展超临界机组和超超临界机组是必然趋势。 1.2过热汽温控制的难点 锅炉是火电厂及其它工业企业中最普遍的动力设备之一。它的功能是把燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输给各种设备。火电厂锅炉过热蒸汽温度是否具有较好的控制品质和鲁棒性，与锅炉机组的安全和经济运行有着密切的关系。 过热汽温的控制一直是火电厂模拟量控制系统的难点，这主要是因为过热汽温控制对象具有大延时、大惯性、非线性和时变性等特点，采用常规和简单的控制规律难以获得较好的调节效果。长期以来，过热汽温的控制是火电厂自动控制领域研究的热点方向，目前已经出现了相当多的控制方案以及应用尝试。 1.2.1过热汽温的意义 过热汽温是火电厂汽水工质中的最高温度，维持过热汽温稳定、控制过热汽温在给定范围、保证整个过热器不要超温是过热汽温控制系统的重要任务。 过热汽温控制对于机组的安全经济的运行有着非常重要的意义，但同时也是最难控制的系统之一，其控制难点主要体现在一下几个方面： （1）过热汽温的干扰因素很多，例如负荷，减温水量等。 （2）在各种扰动量的干扰下汽温对象具有非线性、时变等特性，使控制难度加大。 （3）汽温对象具有大迟延、大惯性的特点，尤其是随着机组容量和参数的提高，蒸汽过热受热面的比例加大，使其迟延和惯性进一步加大，增大了控制难度。 但同时过热汽温控制对于机组安全经济的运行有着相当重要的作用，主要有以下几个方面： 过热汽温过高会使蒸汽管道金属和锅炉受热面的蠕变加快，影响使用寿命。当超温严重的时候，将会使材料强度急剧下降从而导致管道破裂。过热汽温过高还会导致汽轮机的汽缸、汽门、前几级喷嘴和叶片的机械强度下降，导致使用寿命降低和设备损坏。 汽温过低，将会影响机组的经济性。当汽温低的时候机组热效率降低，煤耗增大。另外，汽温降低会使汽轮机尾