【正文】 溫的相對穩(wěn)定 在火電廠安全性和經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行中有著重要的作用。由于 再 熱器具有大 慣性 、非線性、時(shí)變、多變量和有自平衡能力等特點(diǎn)，如何提高 再 熱汽溫的控制 效果 ，是熱工過程控制領(lǐng)域的重要研究課題。 仿真結(jié)果表明， 再 熱汽溫 FuzzyPID 控制系統(tǒng)不依賴被控對象的數(shù)學(xué)模型，控制效果好于 再 熱汽溫常規(guī) PID 控制系統(tǒng)，這有利于火電廠實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠、優(yōu)化和環(huán)保的要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。 Fuzzy PID control 目錄 第一章 緒論 ......................................................................................................................... 1 課題研究的背景與現(xiàn)狀 .......................................................................................... 1 課題的目的與意義 .................................................................................................. 2 課題研究內(nèi)容 .......................................................................................................... 3 第二章 再熱汽溫系統(tǒng)概述 ................................................................................................. 4 再熱蒸汽循環(huán)及其焓熵分析 .................................................................................. 4 再熱蒸汽循環(huán) ................................................................................................ 4 再熱蒸汽的焓熵分析 .................................................................................... 5 再熱器特點(diǎn) .............................................................................................................. 5 再熱 蒸汽的溫度調(diào)節(jié) .............................................................................................. 6 再熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)對其動(dòng)態(tài)特性的影響 .................................................................. 6 煙氣再循環(huán)控制再熱器溫度系統(tǒng)對再熱器動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響 .................... 6 擺動(dòng)燃燒器法再熱器溫度控制系統(tǒng)對動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響 ............................ 7 再熱汽溫?cái)?shù)學(xué)模型的建立 ...................................................................................... 7 鍋爐運(yùn)行規(guī)程參數(shù) ........................................................................................ 7 計(jì)算過程： .................................................................................................... 8 第三章 模糊控制與 PID 控制 ........................................................................................... 10 模糊控制理論 ........................................................................................................ 10 模糊控制簡介 .............................................................................................. 10 模糊控制的基本原理 .................................................................................. 10 模糊控制器的設(shè)計(jì) ................................................................................................ 11 模糊化運(yùn)算 .................................................................................................. 11 模糊推理 ...................................................................................................... 13 清晰化計(jì)算 .................................................................................................. 14 PID 控制理論 ......................................................................................................... 15 PID 控制概述 ............................................................................................... 15 PID 的控制規(guī)律 ........................................................................................... 16 PID 參數(shù)整定 ......................................................................................................... 17 采樣周期的選擇 .......................................................................................... 17 PID 參數(shù)的工程整定法 ............................................................................... 17 第四章 再熱汽溫控制系統(tǒng)仿真研究 ............................................................................... 19 基于再熱汽溫控制的模糊控制器的設(shè)計(jì) ............................................................ 19 模糊控制工具箱（ FUZZY LOGIC)簡介 .................................................. 19 基于再熱汽溫控制的模糊控制器的設(shè)計(jì) .................................................. 20 基于 Fuzzy 控制再熱汽溫控制的仿真 ................................................................ 24 基于 FuzzyPID 控制的再熱汽溫控制的仿真 ..................................................... 25 基于 PID 控制的再熱汽溫控制的仿真 ................................................................ 26 總 結(jié) ................................................................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 29 謝辭 ..................................................................................................................................... 30 1 第一章 緒論 課題 研究 的 背景與 現(xiàn)狀 從 20 世紀(jì) 80 年代初開始，我國電力工 業(yè)得到迅速發(fā)展，到 1996 年擁有的發(fā)電設(shè)備容量約為 20 億 MW，火電年發(fā)電量占全國總發(fā)電量的近 80 %。加之，大型鍋爐也參與大型電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)峰，這就對溫度控制特別是再熱汽溫控制提出可更高的要求。 三、再熱器汽溫調(diào)節(jié)的工作特點(diǎn)：大慣性和小慣性并存 ，再熱蒸 汽溫度控制對象的動(dòng)態(tài)特性慢，再熱系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)階次較高 [1]。主要用來解決那些傳統(tǒng)控制方法難 以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。但是嚴(yán)格的講，電廠 鍋爐再熱器的設(shè)計(jì)和汽溫調(diào)控還存在一些問題 ， 若考慮更廣泛的調(diào)峰和使用更高級的再 熱器，會暴露很多問題，綜合以往的有關(guān)再熱器的實(shí)驗(yàn)研究，歸納超來： 一是管壁超溫爆管問題；二是溫度調(diào)節(jié)特性差、調(diào)溫幅度小的問題 [1]。 蒸汽中間再熱的目的一是 提高蒸汽的干度 ，二是為了提高超高參數(shù)以上大容量機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性 [3]。若汽溫波動(dòng)大，會引起汽輪機(jī)膨脹差的變化，產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，影響安全生產(chǎn)，還會引起鍋爐、汽輪機(jī)金屬疲勞損傷。另一方面，一些復(fù)雜的系統(tǒng)一般具有如下特點(diǎn)：缺乏精確的數(shù)學(xué)模型、分布式參數(shù)、龐大的數(shù)據(jù)和信息量及高標(biāo)準(zhǔn)的性能要求等 ， 火電廠再熱汽溫就屬于這類對象。 目前 ， 火電廠的再 熱汽溫 常規(guī) PID 控制系統(tǒng)的控制 效果 不理想 ，如果單獨(dú)使用模糊控制對再熱汽溫進(jìn)行 控制， 也不能滿足再 熱汽溫實(shí)時(shí)控制的要求。 再熱蒸汽循環(huán)及其焓熵分析 再熱蒸汽循環(huán) 再熱也稱為中間再熱或二次過熱，其設(shè)備包括再熱器和溫度調(diào)節(jié)裝置。但是這樣處理會 受到 冶金技術(shù)水平和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的限制。在現(xiàn)代超高壓機(jī)組中，采用中間再熱，可使 電站效率相對提高6%~8%。從圖 22 上可以看出，當(dāng)汽輪機(jī)背壓P2 為一定時(shí)，原來每公斤的蒸汽的作功能力相當(dāng)于線長 ae；在再熱方 式下，蒸汽從 b點(diǎn)再熱到 c 點(diǎn)，則從蒸汽始點(diǎn) a 算起，其作功能力是 ab 與 cd 之和；由于等壓線的分布特性是向右擴(kuò)張的， cd 的長度必然大于 be；所以，再熱蒸汽總的作功能力增加了。一般要求汽輪機(jī)末級蒸汽的干度不低于 88%~90%[5]。歸納起來，有以下特點(diǎn)： 一、 再熱器的工作條件比過熱器差 再熱蒸汽壓力低，在相同的蒸汽流速下，管子對蒸汽的放熱系數(shù)比過熱蒸汽的多，在相同的煙溫偏差下，或 者說在受熱面負(fù)荷相同的條件下，管壁與蒸汽之間溫度差比 6 過熱器大。此外，由于再熱器隨著高參數(shù)，分級分布發(fā)展趨勢，工質(zhì)溫度分布在沿程變 化比較大；由于管道、受熱面布置在空間和結(jié)構(gòu)變化較大、時(shí)滯性大、其動(dòng)態(tài)響應(yīng)較 慢。當(dāng)從額定負(fù)荷至 70%負(fù)荷時(shí)，一般再熱器的進(jìn)口溫度要降低 20℃ ~30℃。在超過高壓機(jī)組上每向再熱蒸汽噴入相當(dāng)于鍋爐蒸發(fā)量的 1%的水量時(shí)，就會降低循環(huán)效率 %～ %。其動(dòng)態(tài)特性可視為吸熱量對出口焓值的擾動(dòng)。表達(dá)式如 式 (23)： (23) 擺動(dòng)燃燒器法再熱器溫度控制系統(tǒng)對動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響 通過擺動(dòng)燃燒器的傾角來改變爐膛火焰中心的位置和爐膛出口溫度，從而改變爐膛受熱面的負(fù)荷分布，且使得相應(yīng)吸