300MW单元机组再热汽温控制系统设计新方法及其工程应用.pdfVIP

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设计新方法及其工程应用

周传心¨，王海宁２，杨培宏２，

薛翔宇２，王永健２，史西银２，韩忠旭３

（１．北京国电智深控制技术有限公司，北京市海淀区，１００１９２；２．衡丰发电有限责任公司，

河北省衡水市，０５３０００１；３．中国电力科学研究院电厂自动化研究所，北京市海淀区，１００１９２）

摘要：本文运用代数等价观测器（ＡＥＯ）的概念指导状态反馈和状态观测器的参数整定，并

应用于３００ＭＷ单元机组以烟气挡板再循环为调节手段的锅炉再热器蒸汽温度控制系统中，同时

引入“加速器”、“正踢”“反踢”、“模拟柔性模糊控制”等概念，和变参数ＰＩＤ调节器共同组成

一个综合型再热汽温自动调节系统，并利用通用的计算机分散控制系统（ＤＣＳ）中的标准算法模

块对其功能进行了实现，有效地克服了传统的ＰＩＤ调节对大滞后对象控制效果不理想的缺点，使

再热汽温控制效果有了明显改善，在喷水阀全关的工况下，以８ＭＷ／ｒｎｉｎ的速率升降５０ＭＷ负荷

的工况下，再热器蒸汽温度控制系统连续处于自动方式，取得了蒸汽温度最大偏差控制在５℃以

内的优良控制效果，为解决蒸汽温度这种大惯性大迟滞受控对象的控制难题提供了一个范例。

关键词：代数等价观测器（ＡＥＯ）；再热汽温自动调节；大惯性：大迟滞

引言

在单元机组中，再热器蒸汽温度是一个很重要的参数，它的控制品质直接关系着机组的

安全运行和经济效益，同时由于电网调度对电厂协调控制系统提出了更高的运行要求，对再

热汽温的控制也就要求得更高了。近年来，针对锅炉蒸汽温度受控对象通常具有大惯性、大

迟延、参数慢时变等特点，通常采用现代控制理论［１．２］中基于观测器的状态反馈与传统的

ＰＩＤ控制相结合的方法［３－７］，将汽温惰性区动态特性由状态观测器代替。但对于锅炉再热

汽温采用烟气挡板再循环为主要调节手段的系统来说，机组再热蒸汽温度调节系统通常还要

依靠微量喷水或紧急喷水，采用非喷水调节手段的再热蒸汽温度控制系统的实践成果还缺少

工程范例。

针对这一实际问题，认真分析了锅炉汽温控制系统的理论研究和工程实践的现有成果，

运用增量式函数观测器（ＩＦＯ—ＫＡｘ）［５］和代数等价观测器Ｉｓ，９］（ＡＥＯ）的概念指导状态反

馈和状态观测器的参数整定Ｄ０３，并应用于一台３００ＭＷ单元机组的锅炉再热器蒸汽温度控

制系统中，取得了一定的效果。

本文在前述工作的基础上，借鉴并引人“加速器”、“正踢”“反踢”、“模拟柔性模糊控

制”等概念［１ｌ￣１３］，和变参数ＰＩＤ调节器共同组成一个综合型再热汽温自动调节系统，并利

用通用的计算机分散控制系统（ＤＣＳ）中的标准算法模块对其功能进行了实现，更加有效地

周传心：男，１９７９年生，硕士生。

＊周传心Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｃｈｕａｎｘｉｎ＠ｇｄｚｈｉｓｈｅｎ．ｃｏｉｎ

３４４过程控制科学技术与应用——第１９届中固过程控制会议论文集

克服了传统的温度调节系统对大滞后受控对象控制效果不理想的缺点，使再热汽温控制效果

有了进一步的改善：在以８ＭＷ／ｍｉｎ速率由３０３ＭＷ降至２５０ＭＷ，再热汽温偏离设定值为

１．２℃；以６ＭＷ／ｍｉｎ速率由２１５ＭＷ升至３００ＭＷ，再热汽温偏离设定值为３．２℃；这一优

良的控制效果，为解决再热蒸汽蒸汽温度的控制难题提供了一个成功范例。

１再热蒸汽温度控制系统的设计方案

１．１技术流程

左右侧再热汽温取平均后作为烟气侧再热汽温测量值；再热汽温的定值是由负荷来决定

的。再热汽温定值与测量值求偏差并经变参数ＰＩ调节器运算后，与负荷、磨煤机启停、“正

踢”“反踢”、“加速器”、“模糊控制”等前馈信号叠加输出，其输出与观测器的输出相加作

为烟气挡板动作指令。

１．２技术内容

１．２．１代数等价观测器锅炉再热器烟气挡板再循环调节系统，由于其受控对象没有导

前区，控制系统中也没有副调节器，并且蒸汽流量和挡板开度指令的函数关系，由于物理上

的原因，很不容易确定。这就给增量型观测器的参数整定带来了实际的困难。

调试时，利用概率统计方法，根据长期运行中负荷和烟气挡板实际对应关系求出的数学