基于传热计算的电站锅炉主蒸汽温度控制

作     者：曹晓峰 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：金英爱

授予年度：2016年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：主蒸汽 PID控制系统 温度控制 传热计算 

摘      要：目前,国内国外绝大多数的火电厂锅炉的主蒸汽的温度控制依然的采用采用传统的串级PID控制系统控制。众所周知,主蒸汽温度是电力生产中非常重要的性能参数,锅炉主蒸汽温度的控制精度对电厂的经济效益、安全稳定的运行至关重要。传统的串级PID控制原理利用被调节对象的输出值与目标值之间的偏差,控制器将反馈回来偏差信号计算后并输出,从而调节被控对象到目标值,但是因为锅炉主蒸汽温度控制系统是典型的非线性、大滞后、大惯性、时变系统,且随着发电机组容量的扩大,传统的串级PID控制器对锅炉主蒸汽温度精确自动化控制变得越难越难。影响锅炉主蒸汽温度变化的最主要原因是主蒸汽与锅炉烟气的换热过程发生变化。本文提出一种基于传热计算的锅炉主蒸汽温度控制系统,其主要思路是将所有的影响主蒸汽与锅炉烟气换热的扰动量(如主蒸汽流量、温度;烟气流速、温度、减温水量等)作为传热计算的输入,通过对主蒸汽与锅炉烟气换热计算得出保证锅炉主蒸汽温度为目标温度所需要的减温水量。然后通过基于PID的多模型切换控制器修正减温水量,从而达到精确控制喷水量,控制主蒸汽温度在目标范围内。本文以某市热电厂300MW锅炉为研究对象,利用Matlab软件编写锅炉主蒸汽与烟气传热过程的计算程序,计算出保证锅炉主蒸汽温度为目标温度所需要的减温水量。然后将传热计算程序引入到基于Simulink搭建基于传热计算的多模型切换控制系统仿真平台。首先搭建传统的串级PID和基于传热计算的主蒸汽温度控制系统仿真平台并在锅炉的五种典型负荷条件下进行仿真,比较二者的仿真结果,然后分析基于传热计算的主蒸汽温度控制系统的鲁棒性,论证多模型切换的必要性。最后搭建基于传热计算多模型切换的仿真系统,在五种典型负荷和50%负荷条件下仿真计算,结果表明,基于传热计算的多模型切换控制系统成功的解决了主蒸汽温度的大惯性、大延迟的控制难题,而且该控制系统能很好的适应锅炉负荷的变化。