【正文】 可利用汽包的蓄熱滿足汽輪機(jī)超調(diào)的需求，使主汽壓力不致產(chǎn)生過大波動(dòng)。從上面的分析可以看出，直流鍋爐的一次循環(huán)特性，使機(jī)組的主要控制參數(shù)功率、壓力、溫度均受到了汽機(jī)調(diào)門開度、燃料量、給水量的影響。由于燃水比變化時(shí)出口汽溫的響應(yīng)遲延很大，因此不能用出口汽溫來作為燃水比調(diào)節(jié)的反饋量。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁 圖 28 某廠 1000MW 燃煤機(jī)組在 100%負(fù)荷上的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 一、 超臨界機(jī)組數(shù)學(xué)模型的建立 模型的選取與編碼 ??04 在 100 %負(fù)荷下的汽輪機(jī)調(diào)節(jié) 閥開度 T? 、給水量 W、給煤量 B 作為辨識(shí)輸入數(shù)據(jù) , 主汽壓力 P、汽輪機(jī)實(shí)際輸出功率 N、由汽水分離器出口壓力 (中間點(diǎn)壓力 ) 和汽水分離器出口溫度 (中間點(diǎn)溫度 ) 經(jīng)華北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程系開發(fā)的水和水蒸汽 I APWS 97標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算程序計(jì)算得到的中間點(diǎn)焓值H 分別作為辨識(shí)輸出數(shù)據(jù)。 給水量 W:t /h。但由于受控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的精度不高、控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)方法不便于工程技術(shù)人員掌握等條件限制，目前直接按照多變量控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)理論進(jìn)行單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與綜合，還處于初級(jí)階段。 y2=P。它是指利用閉合回路固定其他被調(diào)量時(shí) μj 到 yi 的開環(huán)增益。 圖 34 對(duì)角矩陣法解耦控制系統(tǒng) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 31 頁 將解耦器帶入上圖，發(fā)現(xiàn)： 0)GD( 211211211 ?? CMGD ；說明 1y 。元素 ij? 可以寫作： rryjijiijijij yyqp??? ??????? 上式即為 μj 到 yi 這個(gè)通道的相對(duì)增益，矩陣 ∧ 則稱為相對(duì)增益矩陣。μ2=B。 當(dāng)回路間存在嚴(yán)重耦合時(shí)，即使采用最好的回路匹配也得不到滿意得控制效果。數(shù)據(jù)的去噪采用軟閾值處理方法。為了滿足可辨識(shí)性 , 辨識(shí)數(shù)據(jù)是從長期記錄的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)中選取汽機(jī)輸出功率在 100 %工況附近小范圍變化的一段。 超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 超臨界單元機(jī)組可以看成一個(gè)三輸入三輸出的多變量調(diào)節(jié) 對(duì)象 , 如圖 27所示。 2．非線性特性強(qiáng) 超臨界機(jī)組 采用超臨界參數(shù)的蒸汽 ,其機(jī)組的運(yùn)行方式采用滑參數(shù)運(yùn)行，機(jī)組在大范圍的變負(fù)荷運(yùn)行中，壓力運(yùn)行在 10MPa~。 直流鍋爐汽水一次性循環(huán)特性，使超臨界鍋爐動(dòng)態(tài)特性受末端阻力的影響遠(yuǎn)比鍋筒式鍋爐大。 (a)汽輪機(jī)調(diào)門開度擾動(dòng)； (b)然料量擾動(dòng)； (c)給水流量擾動(dòng) 圖 26 超臨界直流鍋爐動(dòng)態(tài)特性曲線 三、超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制特點(diǎn) 1．機(jī)、爐控制耦合 汽輪機(jī)和鍋爐之間的非線性耦合是超臨界機(jī)組難點(diǎn)之一，常規(guī)的控制系統(tǒng)難以達(dá)到好的控制效果。 發(fā)展超臨界機(jī) 組已成為我國電力行業(yè)的主要方向之一。當(dāng)燃水比失去平衡時(shí) ,利用汽包中的存水和空間容積暫時(shí)維持鍋爐的工質(zhì)平衡關(guān)系 ,以保持各段受熱面積不變。隨著鍋爐朝著大容量參數(shù)的方向發(fā)展 ,超臨界機(jī)組日益顯示其諸多優(yōu)點(diǎn) ,不僅煤耗大大降低 ,排污量也相應(yīng)減少 ,經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。當(dāng)外界負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，負(fù)荷指令同時(shí)送到機(jī)、爐主控制器，對(duì)汽輪機(jī)和鍋爐發(fā)出負(fù)荷控制指令，改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量和鍋爐的燃燒率，利用鍋爐的蓄能快速響應(yīng)負(fù)荷需求，同時(shí)通過改變?nèi)紵蕪亩淖冞M(jìn)入鍋爐的能量，保持機(jī)組輸入能量與輸出能量的平衡。汽輪機(jī)側(cè) PI 調(diào)節(jié)器輸入為 ? ? TPNULDKP ??? )(s ，可理解為負(fù)荷變化（增加）時(shí)，動(dòng)態(tài)改變（降低）了壓力定值，以放出蓄能。 一、以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 這種協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是在鍋爐跟隨控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的環(huán)節(jié)形成的，原理如圖 23 所示： 圖 23 以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 正常運(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)側(cè)閉環(huán)調(diào)功、鍋爐側(cè)閉環(huán)調(diào)壓 +ULD 前饋。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 7 頁 圖 22 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的組成 協(xié)調(diào)主控系統(tǒng)主要由 三部分組成： 第一部分為機(jī)組指令處理回路，用以協(xié)調(diào)機(jī)組能力與電網(wǎng)需求的平衡，根據(jù) AGC 指令或本機(jī)的運(yùn)行人員指令（目標(biāo)指令），經(jīng)運(yùn)算處理，給出在幅值大小和變化率均為機(jī)組可能接受的實(shí)際機(jī)組功率指令 ULD（ Unit Load Demand）。由于本次課程設(shè)計(jì)所選用的數(shù)學(xué)模型的階次較低，在采用積分分離 PID控制算法時(shí)，只能顯著的降低超調(diào)量， 調(diào)節(jié)時(shí)間幾乎與標(biāo)準(zhǔn) PID控制算法的一致。 （ 3） 對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對(duì)象進(jìn)行解耦研究 由以上的分析可知，單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是以鍋爐燃料量、汽輪機(jī)閥門開度、給水量為 輸入，鍋爐主蒸汽壓力、機(jī)組實(shí)際發(fā)電功率、中間點(diǎn)焓值為輸出的多變量系統(tǒng)。對(duì)于日本的南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 4 頁 日立公司的 HAICS1000 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)，從能量的角度來看它以功率指令信號(hào)作為前饋，所以它也是能量間接平衡系統(tǒng) (IEB)。Braun 公司 的 Symphony 分散控制系統(tǒng)，其協(xié)調(diào)控制方案采用以機(jī)跟爐為基礎(chǔ)的 IEB 控制方案 ??03 。因此無法考慮系統(tǒng)的不確定性擾動(dòng)、非線性等因素。另一種是從能量平衡的觀點(diǎn)出發(fā)，將協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分為直接能量平衡 (DEB)和間接能量平衡系統(tǒng) (IEB)兩大類。對(duì)單元機(jī)組來說，也就是對(duì)其協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)提出了更高的要求。 目前，超臨界機(jī)組是我國新建或擴(kuò)建火力發(fā)電廠的主流機(jī)組，隨著越來越來多的大容量、高參數(shù)機(jī)組的投運(yùn)，現(xiàn)代化電力生產(chǎn)對(duì)機(jī)組運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性要求的提高，使其自動(dòng)化水平也得到了很大的提高，自動(dòng)化已經(jīng)在生產(chǎn)過程中起 到了至關(guān)重要的作用。Again, through the calculation of relative gain mathematical model, the result shows that ,this system is based on turbine follow coordinated control system 。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽 服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 Secondly, summarizes the influence of factors of coordination control system ， analyzes the dynamic characteristic of supercritical unit in 100% load and supercritical unit under the dynamic mathematical model 。而現(xiàn)階段 300MW、 600MW 等大容量、高參數(shù)、單元制機(jī)組已經(jīng)成為火力發(fā)電的主力機(jī)組， 1000MW 也已陸續(xù)投入生產(chǎn)。電網(wǎng) AGC 控制對(duì)單元機(jī)組提出了深度調(diào)峰的要求。 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的 研究現(xiàn)狀 傳統(tǒng)意義上的協(xié)調(diào)控制有兩種劃分方式 :一種是根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)按照機(jī)跟爐或爐跟機(jī)的方式來劃分。這種設(shè)計(jì)是基于靜態(tài)的近似解禍。 廣東沙角發(fā)電廠 A 廠 3 號(hào)機(jī)組采用德國 Hartmannamp。N 公司首先發(fā)明了 DEB 的控制方案，其協(xié)調(diào)控制方式基本以DEB 為主而美國的 FOXBORO 公司的協(xié)調(diào)方案也是以 DEB 為主。由于直流鍋爐單元機(jī)組就是三輸入三輸出的被控對(duì)象，在進(jìn)行解耦及解耦器的設(shè)計(jì)過程中會(huì)比較復(fù)雜，因此有必要對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，傳遞函數(shù)的微分環(huán)節(jié)具有快速隨動(dòng)性，因此解耦的過程中可將其忽略，從而化簡(jiǎn)的解耦的過程。采用積分分離 PID控制算法后，設(shè)置積分分離閥值 0E ,對(duì)于大于 0E 的部分不進(jìn)行積分作用，這樣就顯著降低了被調(diào)量的超調(diào)量，縮短了調(diào)節(jié)時(shí)間。 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 21 圖 21 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)一般由協(xié)調(diào)主控系統(tǒng)及與協(xié)調(diào)主控系統(tǒng)相關(guān)的鍋爐汽機(jī)控制子系統(tǒng)組成，如圖 22。但最常用的有兩種： 按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分，主要有以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、以汽機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和汽機(jī)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)； 按能量平衡關(guān)系，主要有間接能量平衡系統(tǒng)（ IEB）和直接能 量平衡系統(tǒng)（ DEB）。為了克服單純汽輪機(jī)跟隨 控制方式時(shí)負(fù)荷響應(yīng)慢及功率波動(dòng)大的缺點(diǎn)，在汽輪機(jī)側(cè)同時(shí)加入了功率偏差信號(hào)，分析入下： （ 1）外擾時(shí)的蓄能應(yīng)用功率指令同時(shí)送機(jī)、爐兩側(cè)，合理利用鍋爐蓄能，提高了機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)。不管是爐跟隨還是機(jī)跟隨控制方式，都是采取機(jī)爐分工、先后動(dòng)作的配合方式，而對(duì)于變動(dòng)負(fù)荷的機(jī)組負(fù)荷控制，必須遵循負(fù)荷協(xié)調(diào)控制原則的協(xié)調(diào)控制方式。由于在臨界參數(shù)下汽水密度相等 ,在超臨界壓力下無法維持自然循環(huán) ,因此超臨界鍋爐必須是直流鍋爐。汽包在運(yùn)行中除作為汽水分離器外 ,還作為燃水比失調(diào)的緩沖器。因此需要大量采用變參數(shù) PID，變結(jié)構(gòu)控制策略，以保證在各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)上控制系統(tǒng)具有良好的效果。 3．給水流量階躍增加擾動(dòng) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁 在給水流量階躍增加擾動(dòng)下，各個(gè)輸出變量變化為：給水流量增加導(dǎo)致附加蒸發(fā)量增加，機(jī)組負(fù)荷先上升，由于過熱段吸熱減少導(dǎo)致過熱蒸汽溫度下降，減溫水系統(tǒng)減少噴入減溫水流量以維持過熱汽溫，最終使負(fù)荷恢復(fù)到原來水平；同樣由于附加蒸發(fā)量增加，使機(jī)前壓力先增加，由于減溫水流量減少，最終恢復(fù)到原來水平；由于燃水比減小，蒸發(fā)段延后，中 間點(diǎn)溫度下降至一定水平。對(duì)采用直流鍋爐的超臨界機(jī)組而言，由于鍋爐的蓄熱相對(duì)較小，難以按足汽輪機(jī)的需求，從而使主汽壓力大幅度變化，降低了控制質(zhì)量。從而也說明直流鍋南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 爐是一個(gè)三輸入 /三輸出相互耦合關(guān)聯(lián)極強(qiáng)的被控特性。與汽包鍋爐機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，超臨界機(jī)組給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)類型繁多，但現(xiàn)有控制方案仍各有不足，不能滿足變壓運(yùn)行與大范圍負(fù)荷變化的要求。 ???????????????????????????????WBGGGGGGGHPN T?3332232221121100 （ 7） 根據(jù)熱工過程階躍響應(yīng)曲線和超臨界機(jī)組動(dòng)態(tài)特性 、(s)G11 、(s)G12 、(s)G21 、(s)G22 、(s)G23 、(s)G32 (s)G33 為： )1)(1( K( s ) 21 111 ??? sTsT sG (8) )1)(1)(1( K( s ) 543 212 ???? sTsTsTG (9) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁 )1)(1( K( s ) 76 321 ??? sTsTG (10) )1)(1( K( s ) 98 422 ??? sTsTG (11) )1)(1)(1( sK( s ) 121110 523 ???? sTsTsTG (12) )1)(1)(1( K( s ) 151413 632 ???? sTsTsTG (13) )1)(1)(1( K( s ) 181716 733 ???? sTsTsTG (14) 本文辨識(shí)所用到 G(s) 的數(shù)據(jù)均來自某 1 000MW 超臨界機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)熱工數(shù)據(jù)。對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理后通過編程對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行多變量系統(tǒng)的整體辨識(shí)。但隨著多變量控制技術(shù)的發(fā)展與完善及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用 ，這一問題將逐步得到解決。 y3=H)的列向量， μ 是包含所有調(diào)節(jié)量 μj(μ1 =μT 。 qij可以表為： ryjiy????ijq 有了矩陣 P 和 Q，取它們相應(yīng)元素的比值構(gòu)成新的矩陣 ∧