外高桥1000MW超超临界机组过热蒸汽温度控制的设计与研究

作     者：侯新建 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张卫东;包一鸣

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：外高桥 1000MW 超超临界 过热汽温 仪表 大惯性 大延迟 改进型Smith预估器 

摘      要：1000MW超超临界机组压力、温度等级的提高,对仪表设计带来难度。论文首先从过热蒸汽温度控制的仪表安装、仪表选型、仪表导管阀门等方面详细介绍了外高桥1000MW超超临界机组过热蒸汽温度控制的系统设计,给出了1000MW超超临界机组高参数过程测量仪表设计的解决方案。 1000MW超超临界机组过热蒸汽温度是影响机组安全运行及经济运行的重要参数之一,过热蒸汽温度较高时,机组热效率相对较高,但过高的过热蒸汽温度是汽轮机金属材料所不允许。由于过热器处于高温区且承受高压,尽管它的材料采用的是昂贵的耐高温耐高压的材料,但过热汽温的设计值已接近钢材允许的极限温度;强度方面的安全系数也较小,所以过热器超温是不允许的。过热蒸汽温度控制的任务就是维持过热器出口汽温在允许的范围内,并对过热器实现保护,使管壁金属温度不超过允许的工作范围。正常运行时,一般过热器温度与额定值偏差不超过±5℃。而且过热蒸汽温度的时间响应非常缓慢,并且有一个相当可观的延迟时间。这是由于锅炉过热器受热面中有大量的金属,它将减缓温度的变化,缓慢的响应和延迟时间都是常规控制策略很难处理的特性。因此提出改进型Smith预估器解决此问题。 根据外高桥1000MW超超临界机组喷水量变化时过热汽温的动态特性,基于Smith预估器原理,设计了改进型Smith预估器,变常规的汽温串级调节变为单回路调节,过热汽温控制对象为快速响应对象而不再是大惯性对象,解决了具有大延迟、大滞后特性的过热汽温控制。并通过Matlab进行仿真,仿真的结果表明改进型Smith预估控制能很好地解决大惯性、大延迟的问题。在外高桥1000MW超超临界机组实际应用也表明该系统动态响应特性好,静态偏差小,达到了满意的控制效果。 论文共分为四章:第一章为绪论,介绍了课题研究的背景和现状;第二章介绍了外高桥1000MW超超临界机组过热汽温控制的系统设计;第三章分析研究了外高桥1000MW超超临界机组过热汽温控制;第四章为全文的总结,及对如何克服系统外扰对改进型Smith预估器影响研究展望。