抽汽式汽轮机的模型辨识及热电解耦

摘要

基于抽汽式汽轮机的热—电负荷之间具有多变量、非线性、强耦合的特征，以工程应用为目标，研究、开发抽汽供热机组高精度热—电解耦控制算法，提出了比例解耦法，并设计了相关解耦控制器。
　　基于汽轮机偏离设计工况运行分析理论，研究了调门流量特性、节流焓降和不同热、电负荷下通流部分理想焓降与相对内效率变化对运行工况图的影响。针对理论建模的局限性和汽轮机内部流动的复杂性，提出了以理论模型为框架的现场试验建模法:建立了抽汽供热机组的热力系统模型，设计了需求测点较少、操作方便、成本较低的热力试验方案，以及基于试验数据采用遗传算法辨识相对内效率模型中的未定参数。
　　系统分析了非再热机组和再热机组在热、电负荷调节过程中动态与静态耦合关系，探讨了动态解耦的可能途径与工程实现方法。基于汽轮机组流量与功率的非线性运行特性，提出了分块线性化的热—电负荷比例解耦控制算法，说明了比例系数与机组热力参数之间的关系，给出了基于非线性工况图的解耦控制比例系数计算方法;对中间再热机组，进一步引入了惯性动态补偿，降低再热器动态滞后的影响，使高压调门和供热调门同步影响机组的热、电负荷变化，实现热——电负荷准动态解耦控制。
　　对非再热单抽6MW和双抽15MW、再热单抽350MW供热汽轮机组建立了包括电液伺服控制系统、回热系统、汽轮机通流部分、热网在内的热—电负荷控制仿真平台，对所提出的比例解耦法和惯性动态补偿法进行了仿真模拟试验，仿真试验显示:对非再热机组，因通流部分响应速度快，即可达到很好的动态解耦效果;对中间再热机组，在引入惯性动态补偿后，也取得较好的动态解耦效果。表明论文提出的热—电负荷解耦控制算法是有效的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 抽汽式汽轮机建模理论的发展

1．2．2 抽汽式汽轮机解耦控制理论的发展

1．2．3 抽汽式汽轮机的模型参数辨识

1．2．4 阀门流量特性研究

1．3 技术路线

1．4 主要研究内容

第二章 抽汽式汽轮机的运行特性

2．1 单抽汽轮机的运行特性

2．1．1 单抽汽轮机的工作原理

2．1．2 单抽汽轮机的工况图

2．2 双抽汽轮机的运行特性

2．2．1 双抽汽轮机的工作原理

2．2．2 双抽汽轮机的工况图

2．3 工况图的非线性特性

第三章 抽汽式汽轮机的模型辨识

3．1 供热机组的热力系统模型

3．1．1 回热系统

3．1．2 非调整抽汽压力的确定

3．1．3 热力系统各汽、水参数的确定

3．1．4 阀门节流压损的计算

3．1．5 通流部分的变工况计算模型

3．1．6 变工况计算程序

3．2 试验方案设计

3．2．1 试验条件

3．2．2 试验流程及数据处理

3．3 基于遗传算法的抽汽式汽轮机参数辨识

第四章 抽汽式汽轮机的解耦控制器设计

4．1 抽汽式汽轮机组的整体动态模型

4．1．1 抽汽式汽轮机的非线性动态模型

4．1．2 热网模型

4．1．3 电液伺服执行机构模型

4．2 目前解耦方案分析

4．2．1 对角矩阵解耦法

4．2．2 先进控制理论解耦

4．3 动静态解耦的可行性分析

4．4 比例解耦法

4．5 比例解耦控制器设计

4．6 阀门流量特性试验

4．6．1 试验方案设计

4．6．2 试验数据处理

第五章 抽汽式汽轮机的解耦控制仿真

5．1 解耦控制仿真概述

5．2 非再热单抽汽轮机的解耦仿真试验

5．2．1 电负荷扰动试验

5．2．2 热负荷扰动试验

5．2．3 抽汽压力非调整区试验

5．3 非再热双抽汽轮机的解耦仿真试验

5．3．1 电负荷扰动试验

5．3．2 热负荷扰动试验

5．4 再热单抽汽轮机的解耦仿真试验

5．4．1 电负荷扰动试验

5．4．2 热负荷扰动试验

5．5 小结

第六章 结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果