面向控制的直流锅炉汽温对象特性分析与辨识

摘要

电站热力系统是仿真技术应用的一个重要领域。现代电站十分复杂庞大，生产过程高度自动化，各项技术指标要求十分严格，生产不但要高度可靠，而且还要求经济。为了保障生产中热力系统的安全经济，在它的设计、制造、调试、控制、运行、技术改造、管理、科学研究和人员培训教育方面，都要用到仿真技术。目前，电站仿真系统的应用主要集中在运行人员培训及机组运行性能分析以及机组控制性能考核等方面。 经过几十年的努力，人们在火电机组热力系统建模及仿真机技术领域，特别是在热力系统动态过程机理模型研究方面，已经积累了比较多的研究成果。由于模型本身的复杂性，上述机理模型一般难以直接用于机组控制系统的设计。 本文以一台1900t/h超临界压力直流锅炉为研究对象，主要进行了以下工作： ①在已有基础上，采用Lagrnge流体质点追踪的方法建立了受热面的分布参数模型；补充了锅炉系统其他仿真模型，主要包括汽水分离器、喷水减温器以及锅炉燃烧室等环节的仿真模块，构成了锅炉本体系统仿真模型。 ②锅炉系统主要动态特性仿真试验研究，获得了锅炉系统在不同负荷及工作压力(超临界压力及亚临界压力)下各环节出口工质温度的响应特性，并考察了系统的主要非线性特征。 ③由于上述机理模型一般难以直接用于机组控制系统的设计，本文建立了基于仿真实验结果的对象传递函数辨识模型，采用面积法获得了锅炉系统在不同负荷下的传递函数，并对其描述能力进行了验证。 上述工作为进一步开展该锅炉控制系统的设计奠定了良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题背景

1.2直流锅炉的特点及发展现状

1.2.1直流锅炉的特点

1.2.2直流锅炉的发展现状

1.3研究热力系统动力学的意义

1.4直流锅炉动态特性的研究现状

1.5选题的意义及主要工作

1.5.1选题的意义

1.5.2本文的主要内容

2直流锅炉的数学模型

2.1受热面的分布参数模型

2.1.1基本物理方程

2.1.2单相区工质温度动态分布简化模型

2.1.3两相区工质质量含汽率动态分布模型

2.1.4分布参数模型的统一描述

2.1.5数值仿真方法

2.2汽水分离器数学模型

2.3喷水减温器模型

2.4炉膛燃烧模型

2.5基本方程的求解

3动态特性仿真试验

3.1 BMCR时系统动态特性

3.1.1给水量阶跃减小

3.1.2燃料量阶跃减小

3.2 75％BMCR时系统动态特性

3.2.1给水量阶跃减小

3.2.2燃料量阶跃增大

3.3 50％BMCR时系统动态特性

3.3.1给水量阶跃减小

3.3.2燃料量阶跃增大

3.4不同负荷时汽温动态特性的比较

3.4.1燃料量、给水量扰动

3.4.2喷水量扰动

3.4.3系统的非线性分析

4汽温对象传递函数辨识

4.1引言

4.2传递函数辨识方法

4.3传递函数辨识结果

4.4辨识结果验证

4.4.1 BMCR负荷

4.4.2 75％BMCR负荷

4.4.3 50％BMCR负荷

4.4.4减温水扰动

4.5本章小结

5结论及展望

致谢

参考文献

附录