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1、分段串级汽温控制系统性能分析与仿真研究中文摘要 随着我国电力工业的迅速发展，越来越多的高参数大容量机组陆续投产。从发展趋势看, 600MW 及以上等级的火电机组已成为大电网的主力机组。同时大容量机组的不断增加和电网调度自动化程度的日益提高，对火电厂机组的控制品质提出了更高的要求。主蒸汽温度是锅炉运行中的主要参数,它的高低直接影响锅炉安全稳定运行。锅炉主汽温控制有非线性和时变性。其大延时和大惯性的特点使其一直以来都成为火电厂自动控制的难点。 本次毕业设计，针对分段串级汽温控制系统的特点，组成及工作原理进行分析，提出一种适合大迟延对象的并能在实际中得到应用的控制策略后，进行仿真实验，研究其动态特性
2、与鲁棒性。 关键字：过热器，分段控制，串级控制，过热汽温，控制策略 Steam temperature cascade control sub-system performance analysis and simulationAbstractWith Chinas power industry developing rapidly, more and more large-capacity high-parameter units have put into production. From the development trend, above 600 MW unit will beco
3、me a main unit of the power grids in the future. With the increasing of the large-capacity unit and the increasing degree of automation of the scheduling grid, it is a higher demand to the quality control of the thermal power plant unit. Supercritical generating units is the development of large-cap
4、acity generating units in China will also become the main force units. The main steam temperature is the main parameters in the boiler operation, which affect the safe and stable operation of boiler directly. The control of main steam temperature in the boiler is nonlinear and time variability. It i
5、s very difficult to control for the large delay and the inertia of its characteristics. In this paper, we focused on the characteristics, composition, and the principles analysis of main steam temperature control system and and propose a control strategy that fits the largedelay control ststem and c
6、an be applied in practice.Then ,we must conduct the simulation and dynamic performance analysis.Keywords: superheater，segment control，cascade control，superheated steam temperature，control strategy精品毕业论文目 录中文摘要IAbstractII第一章 绪论31.1 电力行业发展现况31.2 课题内容和背景31.2.1 汽包炉主汽温控制系统的工艺流程31.2.2 直流锅炉主汽温控制系统的工艺流程41.2
7、.3 过热器的分段控制策略41.2.4 过热汽温控制的意义及控制难点41.2.5 串级控制策略51.3 本文的研究内容6第二章 主汽温热力系统及控制策略分析72.1 直流炉与汽包炉汽温控制系统的区别72.2 过热器的工艺流程72.3 汽温调节对象的动态特性82.4 过热汽温的分段控制策略92.5 主汽温控制的任务分配102.6 串级控制系统的概述112.7 串级汽温调节系统13第三章 主汽温控制策略153.1 概述153.2 模糊控制论163.3神经网络控制及其与模糊控制的结合173.4 Smith预估器18第四章 分段串级控制系统的工程实现194.1 过热汽温控制系统SAMA图194.2 过
8、热汽温控制连锁逻辑214.2.1 一级减温喷水控制逻辑224.2.2 二级减温水喷水控制逻辑23第五章 分段串级汽温控制系统的仿真实验245.1 调节器参数的工程整定法245.2 被控对象数学模型245.3 主汽温控制系统simulink仿真及性能分析255.3.1 主汽温控制系统simulink组态图255.3.2 主汽温控制系统在设定值扰动下的仿真255.3.3 主汽温控制系统在减温水扰动下的仿真265.3.4主汽温控制系统鲁棒性测试275.4 一级汽温控制系统的simulink仿真及性能分析275.4.1一级汽温控制系统simulink组态图275.4.2 一级汽温在设定值扰动下的响应曲
9、线285.4.3 一级汽温在减温水扰动下的响应曲线285.4.4 一级汽温控制系统鲁棒性测试29第六章 总结30参考文献31致 谢32精品毕业论文第一章 绪论1.1 电力行业发展现况电力行业是国民经济发展的重要支柱，是人类社会生产和生活必不可少的重要产业。在我国各大电力系统中，主力机组的单机容量已有300MW过渡到600MW，并继续到1000MW迈进。随着单机容量的增大，初蒸汽参数也向高压、超高压、亚临界、超临界、超超临界压力逐步过渡。超临界机组是我国近期发展起来的大容量机组，并逐渐将成为国家电力行业的主力机组。就目前看来，我国发电还是主要以火力发电为主，由于我国的煤炭储量还较为丰富，所以火力
10、发电厂主要还是燃煤电厂，而考虑到煤炭、石油、天然气等资源的有限性和不可再生性以及我国水利资源的可观性，我国这几年正在大力发展水电站。除此以外，核电事业的发展也取得了很好的成绩，如新建的三门核电站、福清核电站等。这标志着我国的发电模式逐渐向环保、节能、高效、多元、安全、低耗、环保、调度灵活的电力系统目标发展。数据显示，截至2009年底，全国发电设备容量87407万千瓦，同比增长10.23%。其中，水电19679万千瓦，占总容量22.51%，同比增长14.01%；火电65205万千瓦，占总容量74.60%，同比增长8.16%。水电占总容量比重上升0.74个百分点，而火电占比则减少1.45个百分点。
11、从上可知，在未来很长的一段时间内，火电机组仍是发电的主力。火电厂日渐朝着大机组大容量的方向发展，这样可以提高热效率，每千瓦的建设投资和发电成本也会降低。目前，我国发电主要是向600WM、1000WM机组的目标迈进。由于超临界和超超临界机组可以调高煤炭利用率、降低环境污染、提高经济性的优势，发展超临界机组和超超临界机组是必然趋势。1.2 课题内容和背景 1.2.1 汽包炉主汽温控制系统的工艺流程汽包炉主汽温控制系统是由汽包，水冷壁，减温器和过热器串联而成。其工艺流程可以从图1-1中看出。主汽温控制系统采用分段控制策略，具体内容可见1.2.4。汽包炉主汽温调节可以分为A、B两侧，蒸汽经过A、B两侧
12、过热器后进入联合混热箱，最后通过蒸汽管道进入汽轮机。通过A、B两侧一级减温器喷水注入过热器来调节A、B两侧一级过热器的出口蒸汽温度，通过A、B两侧二级减温器的喷水流量来控制主蒸汽温度。 图1-1 汽包炉主汽温控制系统的工艺流程图 1.2.2 直流锅炉主汽温控制系统的工艺流程 直流锅炉没有汽包，只有汽水分离器。直流锅炉是依靠给水泵一次性的将通过省煤器预热、水冷壁蒸发、过热器各受热面而变成过热蒸汽。其工艺流程可以从图1-2中可以看出。直流锅炉主汽温控制系统和汽包锅炉一样，采用分段控制、通过调节A、B两侧喷水流量调节蒸汽温度。 图1-2 直流锅炉主汽温控制系统的系统流程图1.2.3 过热器的分段控制
13、策略 过热器一般会分为低温过热器、屏式过热器和高温过热器。过热器采用两级喷水减温，一级喷水减温器通常布置在屏式过热器之前，且分布在过热器的中间位置。二级喷水减温器通常布置在高温过热器之前，同样安装在过热器的中间位置。一级减温器的作用是使屏式过热器出口温度维持在设定值，以保护屏式过热器管壁不超温，同时配合高温过热器温度控制系统的工作。二级喷水减温器是使主汽温维持在规定的范围内，并保持末级过热器不超温。过热器每级喷水减温系统均有两只减温器，每只减温器均分A、B两侧。对于A、B两侧来说，由于其出口均有独立的温度测点，且温度的设定值可以相互独立，所以其控制系统可以设计为两套独立的汽温控制策略。1.2.
14、4 过热汽温控制的意义及控制难点 过热汽温控制对于机组的安全经济的运行有着非常重要的意义，但同时也是最难控制的的系统之一，其控制难点主要体现在一下几个方面：1）过热汽温的干扰因素很多，例如负荷，减温水量等。2）在各种扰动量的干扰下汽温对象具有非线性、时变等特性，使控制难度加大。3）汽温对象具有大迟延、大惯性的特点，尤其是随着机组容量和参数的提高，蒸汽过热受热面的比例加大，使其迟延和惯性进一步加大，增大了控制难度。但同时过热汽温控制对于机组安全经济的运行有着相当重要的作用，主要有以下几个方面：1） 过热汽温过高会使蒸汽管道金属和锅炉受热面的蠕变加快，影响使用寿命。当超温严重的时候，将会使材料强度
15、急剧下降从而导致管道破裂。过热汽温过高还会导致汽轮机的汽缸、汽门、前几级喷嘴和叶片的机械强度下降，导致使用寿命降低和设备损坏。2） 汽温过低，将会影响机组的经济性。当汽温低的时候机组热效率降低，煤耗增大。另外，汽温降低会使汽轮机尾部的蒸汽湿度增大，影响汽轮机内部的热效率，使汽轮机末几级叶片的侵蚀加剧。此外，汽温降低会使汽轮机所受的轴向推力增大，对汽轮机的安全运行很不利。3） 主汽温变化过大，除使管材及有关部件产生疲劳外，还将引起汽轮机汽缸的转子与汽缸的胀差变化，甚至产生剧烈振动，危及机组安全运行。总之，过热汽温是火电机组的主要参数。由于过热器是在高温、高压环境下工作，过热器出口汽温是全厂工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处，工艺上允许的汽温变化又很小，汽温对象特性呈非线性，影响汽温变化的干扰因素多等，这些
