利用辐射能信号优化锅炉主蒸汽温度控制的研究

摘要

大型火力发电厂锅炉主蒸汽温度控制是电厂热工自动控制系统的重要组成部分。
　　 由于主蒸汽温度大迟延、大惯性等特点，采用传统PID控制器的主蒸汽温度控制系统的品质难以满足电厂安全、经济运行的需要。尽管国内外多位专家、学者多方研究对其进行优化，但局限于以锅侧参数信号为反馈信息变参数PID控制器仍然解决不了大迟延的问题。
　　 通过锅炉燃烧可视化检测技术获取的反映实时炉膛燃烧总能量的辐射能信号，可以引入到主蒸汽温度控制回路中，提前调节减温水量，从而有效的控制主蒸汽温度，从根本上解决了大迟延问题。基于这一思想，本课题在两个电厂各一台300MW机组锅炉上装设了炉内燃烧三维可视化检测系统，获取炉膛燃烧实时的辐射能信号。通过现场变工况动态试验，探寻了辐射能信号的变化规律，揭示水冷壁、过热器等与辐射能之间的静态关系。
　　 在现场试验积累的大量数据基础上，利用Matlab工具箱对主蒸汽温度被控对象进行模型辨识以及数值仿真。动态仿真结果表明辐射能信号响应时间快、超调量小；传统的热量信号初调易超调且响应时间慢。因此，融合辐射能信号与传统的热量信号的主蒸汽温度控制策略将获得较好的控制效果。
　　 将快速反映的炉侧辐射能信号与稳定性的锅侧热量信号进行联合控制的新策略应用在两台300MW机组锅炉主蒸汽温度控制系统中，通过各项对比性现场试验证明，引入辐射能信号的锅炉主蒸汽温度控制系统的品质得到了较大的提高：对应相同的大负荷扰动下主蒸汽温度波动值由±10℃减少到±3℃，减温水流量波动值也大幅减少。