现代控制理论在火电厂热热工过程中的应用.pptx

现代控制理论在火电厂热热工过程中的应用讲评人 ：朱林摘要：控制理论和计算机技术的发展 大大促进了过程控制技术的提高,过程控制中得到实际应用. 本文概述了最优控制、预测控制、状态反馈控制、过程控制中的研究和应用现状, 并对今后的发展方向作了简单的预测.关键词: 现代控制理论, 过程控制优化控制, 预测控制.非线性控制.现代控制理论正在火电厂热工不确定性控制等在火电厂热工智能控制,热工过程1 前言火力发电机组控制的中心问题是, 一方面要求机组出力迅速地跟踪电网负荷的变化,另一方面在负荷变化时要保证机组的稳定运行, 特别是保持主要参数(主汽压力、主汽温度、汽包水位等)的波动不超出运行规程规定的限值.电厂动力装置是一个高度复杂、慢时变和不确定的多变量控制对象, 传统的控制方式主要是常规PI D 调节, 并以它固有的简单性、通用性和鲁棒性等性能, 始终在电厂过程中占首要地位. 如何针对电厂热工过程的特殊性, 将现代控制理论应用到过程系统中, 是目前研究的热点. 本文主要讨论现代控制理论在火电厂热工过程控制中的应用现状, 并对今后的发展方向作了简单的预测2 燃烧过程优化控制电厂每年因机组的低燃烧效率受到相当的经济损失, 环境也因而遭到污染, 所以提高燃烧效率、降低发电成本成了人们重视的问题目前, 世界上现存的机组燃烧控制基本上仍是传统控制仪表的控制方案, 一般是根据不同的负荷命令给出事先准备好的风燃比设定值, 然后根据烟气中的含氧、一氧化碳或可燃物等中的某一或若干个测量值, 跟踪并保持在风燃比设定值上这些方案既不能跟随机组燃烧系统的动态变化, 也不能保证有最经济的燃烧效率.美国B ial cy 控制公司近年推出一种提高燃烧效率的控制方案` ’ ,2), 并已付诸实施,经济效益相当可观, 基本原理见图1.此方案是将烟气的温度和氧气含量作为热风损失因素, 将烟气中的氧化碳和可燃物作为燃料损失因素, 利用最小损失优化逼近算法, 控制火力发电机组在不同负荷时的最佳风燃比.最小损失优化算法的原理见图2 和图3日本苫东厚真电站60 M w 直流炉机组(# 2 机), 自从商业运行以来共使用过18 种煤, 每次换煤种都要求燃烧过程的自动调节系统重新调整.因此北海道电力公司开发出一种可燃用各种煤的燃烧过程自适应调节系统〔3 , , 当煤种改变时便自动地使燃烧调节系统的参数调整到最佳状态.在优化过程中也考虑了对N O x 物排放量的限制要求.松岛火电站燃用20 种煤, 煤种混合后达几百种之多.为掌握燃料的燃烧特性, 实现高效燃烧,3 预测控制由于在实际过程中, 燃料、运行工况等的变化, 热工对象的模型很难精确得到, 就是得到了也往往是时变、非线性的.预测控制具有对过程模型要求低、实施方便、鲁棒性弧等独特的优点.因此国外许多学者用预测控制的成果, 来开发新型的锅炉一汽轮机机组的控制系统, 取得了一些成就.如：日本日立公司几年前已开发出用于锅炉主汽温控制的新型预4 采用过程观测器的状态反馈控制状态反馈控制是利用某种方法得到过程的内部状态信息, 并用于控制, 提高控制的性能.瑞士苏尔寿公司、日本三菱公司分别开发了先进的蒸汽温度控制装置〔` .01 ” , 采用过程观测器的状态反馈, 在我国成套引进机组中也有应用.结构如图4 所示..5 1 自适应控制目前, 国外已有电厂主要过程系统, 如燃烧过程、主汽温度等, 成功地实施了自适应控制.如F cs sl 等人提出了一种具有递推辨识和L Q 多步控制准则的自适应控制器..5 2 非线性控制非线性系统稳定性不仅与系统的内部结构有关, 而且与系统的初态和扰动的性质有关, 这些正是常规控制方式难以处理的.总体评价法〔`幻是处理非线性系统的一种新方法, 它是通过一张总体评价图和总体评价表来揭示非线性系统的各种内在特点, 已用于汽轮发电机机组的非线性控制系统的研究。模糊(F uz yz )控制方法对非线性系统具有很好的鲁棒性. 现在已有人开始用这种方式研究火电厂过程控制, 【1习也讨论了F uz yz 控制应用于汽轮机启动过程中的闭环控制的问题, 其效果低于自适应控制, .主要是在初始段有振荡现象, 但仍优于常规控制规律。.5 3 智能控制利用人工智能原理, 再结合控制理论解决控制问题, 是目前控制理论研究的前沿这类智能控制方法可以不掌握被控对象的内在特性而去直接研究控制器, 因此它对解决不确定系统的控制问题有特别的效果6 结束语尽管现代控制理论有了很大的发展,但是在实际过程中还未能得到广泛应用.其重要原因在于实施困难. 计算机技术的迅速发展和分散控制系统在火电厂的应用, 使现代控制理论用于热工过程变得易于实现.当然, 这还需要广大热控人员坚持不懈的努力.插图：