基于广义预测控制的锅炉再热汽温系统设计与应用

摘要

随着电力行业的发展，大容量、高参数的火电机组所占比例越来越大，对其控制品质提出了更高的要求。为了提高超临界机组的循环热效率，超临界机组广泛采用中间再热系统，将汽轮机高压缸的排汽再一次加热至高温，然后再送到中、低压缸膨胀做功。将电站锅炉再热蒸汽温度控制在允许的范围内，是提高发电机组的经济效益、保证机组安全运行的不可缺少的环节。然而由于火力发电生产过程的特殊性和蒸汽管道构造的复杂性，对再热蒸汽温度对象的控制比较困难。尤其当主蒸汽流量大幅度变化时，再热汽温更难以控制。而现有的锅炉再热汽温控制策略仍存在一定的局限性和缺陷，难以达到理想效果。
　　本文在总结前人工作的基础上，主要将广义预测控制算法引入到再热汽温的控制中做进一步的研究。本文研究的主要内容包括如下两个方面：
　　（1）控制算法方面：在常规串级PID算法的基础上引入比例积分型GPC算法，形成比例积分型GPC-PID算法。广义预测控制具有多步预测、滚动优化和反馈校正三个基本特征，能有效地克服被控对象的迟延、不确定性和时变性等因素的动态影响，从而能更好的实现控制目标并使系统有较强的稳定性和鲁棒性。
　　（2）逻辑切换方面：设计一种再热汽温的烟气侧和蒸汽侧联合广义预测控制，实现了两种调节手段的平滑、无扰切换且在任意时刻只需要一种调节方式。最后，将该方法应用到锅炉燃烧器摆角—再热汽温的对象模型中。仿真结果表明：本文设计的基于广义预测控制的锅炉再热汽温具有很好的控制效果，提高了机组的热经济性，避免了常规设计的控制方法所带来的一系列不良问题。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 预测控制的简介

1.3 再热汽温控制的研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 再热汽温控制系统

2.1 再热器的作用和运行特点

2.2 再热汽温的动静态特性

2.3 再热汽温的影响因素

2.4 再热汽温的调节

2.5 本章小结

第3章 GPC理论及其在再热汽温控制中的应用

3.1 广义预测控制的基本原理

3.2 广义预测控制算法的参数选择

3.3 广义预测控制的性能分析

3.4 比例积分型广义预测控制

3.5 基于GPC算法的再热汽温控制

3.6 本章小结

第4章 再热汽温的烟气侧和蒸汽侧联合广义预测控制

4.1 再热汽温的联合广义预测控制方案设计

4.2 再热汽温的联合广义预测控制应用仿真分析

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研情况

致谢