【正文】 y3=H)的 列 向 量 ， μ 是 包 。對 于 一 個 三 輸 入 三 輸 出 的 多 變 量 系 統(tǒng) ， 假 設(shè) y 是 包 含 系 統(tǒng) 所 有 被 調(diào) 量南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 22 頁 yi(y1=N 。下 面 我 們 以 某 廠 1000MW 超 臨 界 機 組 在 100%負 荷 下 協(xié) 調(diào) 控 制 系 統(tǒng) 的 三 輸入 （ 汽 輪 機 調(diào) 門 開 度 μT、 給 煤 量 B、 給 水 量 W） 三 輸 出 (功 率 N、 主 汽 壓 P、 主 汽 溫 T、 中 間 點 焓 值 H)的 數(shù) 學 模 型 進 行 解 耦 控 制 。 一 種 簡 單 、 有 效 解 決 方 法 是 對 系 統(tǒng) 進 行 解 耦 。 但 隨 著 多 變 量 控 制 技 術(shù) 的 發(fā) 展 與 完 善 及 計 算 機 控 制 系 統(tǒng) 的 廣 泛南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 21 頁 應(yīng) 用 ， 這 一 問 題 將 逐 步 得 到 解 決 。 第 三 章 多 變 量 耦 合 系 統(tǒng) 概 述 概 述超 臨 界 機 組 協(xié) 調(diào) 控 制 系 統(tǒng) 是 一 個 多 變 量 控 制 系 統(tǒng) ， 從 理 論 上 說 ， 完 全 可 以 按多 變 量 控 制 理 論 進 行 控 制 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 。采 用 上 述 自 適 應(yīng) 遺 傳 系 統(tǒng) 辨 識 方 法 進 行 辨 識 ， 辨 識 結(jié) 果 為 ：BestS=, , , , , , , , 45,8783, , , , , , , , , , , , , , , , 即 100%負 荷 下 的 傳 遞 函 數(shù) 為 ： （ 15）1)s1)(.()sG1 ???s （ 16）(. （ 17）)1758.)(()21 ????ss （ 18）南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 18 頁 （ 19）))()((530)23 ????ssssG （ 20）..14832 （ 21）)987.)()(80.(3 ????? sss分 別 對 汽 機 調(diào) 門 開 度 階 躍 變 化 +1， 給 煤 量 階 躍 變 化 +1t/h,則 在 100%工 況下 功 率 、 主 汽 壓 力 、 中 間 點 焓 值 輸 出 響 應(yīng) 分 別 如 圖 2 210 所 示 。例 如 給 煤 量 數(shù) 據(jù) 去 噪 MATLAB 實 現(xiàn) 語 句 為 :M=3。 對 各 組 數(shù) 據(jù) 進 行 去 噪 處 理 后 通 過編 程 對 被 控 對 象 進 行 多 變 量 系 統(tǒng) 的 整 體 辨 識 。 給 煤 量 B: t /h 。 主 汽 壓 力 P: MPa 。 數(shù) 據(jù) 的 采 樣 周 期 為 3 s , 共 600 組 。 （ 7）???????????????? BGPNT?33221200根 據(jù) 熱 工 過 程 階 躍 響 應(yīng) 曲 線 和 超 臨 界 機 組 動 態(tài) 特 性 、(s)G(s)1為 ：、(s)G2(s)23 (8)))(1K21 ??sTs (9))1((s) 5432 s (10)))(17631 ssG南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 17 頁 (11))1)((Ks)9842 ??sTsG (12))(12110523 ?s (13)))((s) 151413632??TssT (14))(K1817163 ?sG本 文 辨 識 所 用 到 的 數(shù) 據(jù) 均 來 自 某 1 000MW 超 臨 界 機 組 運 行 的 實 際 現(xiàn)(s)場 熱 工 數(shù) 據(jù) 。 則 其 動 態(tài) 模 型 可 以 簡 化 如 圖 28 所 示 。圖 27 超 臨 界 機 組 控 制 系 統(tǒng) 的 輸 入 、 輸 出由 于 汽 機 閥 門 開 度 對 中 間 點 焓 值 影 響 很 小 可 以 近 似 忽 略 。 考 慮 鍋 爐 主 要 調(diào) 節(jié) 量 (汽 機 調(diào) 門 開 度 181。 與 汽 包 鍋爐 機 組 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) 相 比 ， 超 臨 界 機 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 行 與 大 范 圍 負 荷 變 化 的 要 求 。3． 燃 水 比 難 于 控 制超 臨 界 機 組 控 制 的 重 點 在 于 鍋 爐 的 燃 水 比 調(diào) 節(jié) 。 由 于 超 臨 界 和 亞 臨 界 區(qū) 工 質(zhì) 物 性 的 巨 大 差 異 ， 以 及 不 同 燃燒 率 下 鍋 爐 蒸 發(fā) 段 （ 或 相 變 點 ） 位 置 的 遷 移 等 因 素 的 影 響 ， 機 組 的 動 態(tài) 特 性 參數(shù) 也 大 幅 度 變 化 ， 使 超 臨 界 機 組 呈 現(xiàn) 很 強 的 非 線 性 特 性 和 變 參 數(shù) 特 性 。 超 臨 界 機 組 實際 運 行 在 超 臨 界 和 亞 臨 界 兩 種 工 況 下 。 從 而 也 說 明 直 流 鍋 爐 是一 個 三 輸 入 /三 輸 出 相 互 耦 合 關(guān) 聯(lián) 極 強 的 被 控 特 性 。 控 參 數(shù) 之 間 的 耦 合 關(guān) 聯(lián)在 直 流 鍋 爐 中 ， 壓 力 控 制 是 最 重 要 的 被 控 對 象 ， 因 為 壓 力 的 變 化 不 僅 影 響 機組 負 荷 的 變 化 ， 還 會 影 響 給 水 流 量 的 變 化 ， 從 而 導 致 對 溫 度 的 影 響 。 爐 燃 料 擾 動 對 壓 力 、 溫 度 、 功 率 的 影 響燃 料 發(fā) 生 變 化 時 ， 由 于 加 熱 段 和 蒸 發(fā) 段 縮 短 ， 鍋 爐 儲 水 量 減 少 ， 在 燃 燒 率 擾動 后 經(jīng) 過 一 個 較 短 的 延 遲 蒸 汽 量 會 向 增 加 的 方 向 變 化 ， 當 燃 燒 率 增 加 時 ， 一 開始 由 于 加 熱 段 蒸 發(fā) 段 的 縮 短 而 使 蒸 發(fā) 量 增 加 ， 也 使 壓 力 、 功 率 、 溫 度 增 加 。 當 汽 機 主 汽 閥 開 度 發(fā) 生 變 化 ， 影 響 了 機 組 的 功 率 ,同 時 也 直接 影 響 了 鍋 爐 出 口 末 端 阻 力 特 性 ,改 變 了 鍋 爐 的 被 控 特 性 ,由 于 沒 有 汽 包 的 緩 沖 ，汽 機 側(cè) 對 直 流 鍋 爐 的 影 響 遠 大 于 對 汽 包 鍋 爐 的 影 響 。 對 采 用 直 流 鍋 爐 的 超 臨 界 機 組 而 言 ， 由 于 鍋 爐的 蓄 熱 相 對 較 小 ， 難 以 按 足 汽 輪 機 的 需 求 ， 從 而 使 主 汽 壓 力 大 幅 度 變 化 ， 降 低了 控 制 質(zhì) 量 。 為 了 獲 得 更 多 進 汽 量 以 滿 足 負 荷 需 求 ， 汽 輪 機 功 率 調(diào) 節(jié) 器會 進 一 步 開 大 調(diào) 節(jié) 汽 門 ， 導 致 機 前 壓 力 進 一 步 降 低 ， 最 終 形 成 惡 性 循 環(huán) 。 主 汽 閥 開 度 一 方 面 控 制 汽 輪 機 功 率 ， 一 方 面 改變 了 鍋 爐 的 被 控 特 性 ， 這 和 汽 包 鍋 爐 的 情 況 不 同 。 由 于 直 流 鍋 爐 在 汽 水 流 程 上 的 一 次 性 循 環(huán) 特 性 ， 沒 有 汽包 等 參 數(shù) 集 中 的 儲 能 元 件 ， 在 直 流 運 行 狀 態(tài) 汽 水 之 間 沒 有 一 個 明 確 的 分 界 點 ，給 水 從 省 煤 器 進 口 就 被 連 續(xù) 加 熱 、 蒸 發(fā) 與 過 熱 ， 根 據(jù) 水 、 濕 蒸 汽 與 過 熱 蒸 汽 物理 性 能 的 差 異 ， 可 以 劃 分 為 加 熱 段 、 蒸 發(fā) 段 與 過 熱 段 三 大 部 分 ， 在 流 程 中 每 一段 的 長 度 都 受 到 燃 料 、 給 水 、 汽 機 調(diào) 門 開 度 的 擾 動 而 變 化 ， 從 而 導 致 了 功 率 、壓 力 、 溫 度 的 變 化 。3． 給 水 流 量 階 躍 增 加 擾 動南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 13 頁 在 給 水 流 量 階 躍 增 加 擾 動 下 ， 各 個 輸 出 變 量 變 化 為 ： 給 水 流 量 增 加 導 致 附 加蒸 發(fā) 量 增 加 ， 機 組 負 荷 先 上 升 ， 由 于 過 熱 段 吸 熱 減 少 導 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 荷 恢 復 到 原 來 水 平 ；同 樣 由 于 附 加 蒸 發(fā) 量 增 加 ， 使 機 前 壓 力 先 增 加 ， 由 于 減 溫 水 流 量 減 少 ， 最 終 恢復 到 原 來 水 平 ； 由 于 燃 水 比 減 小 ， 蒸 發(fā) 段 延 后 ， 中 間 點 溫 度 下 降 至 一 定 水 平 。1． 汽 輪 機 調(diào) 門 開 度 階 躍 增 加 擾 動在 汽 輪 機 調(diào) 門 開 度 階 躍 增 加 擾 動 下 ， 各 個 輸 出 變 量 變 化 為 ： 機 前 壓 力 降 低 導致 鍋 爐 蓄 熱 釋 放 ， 機 組 負 荷 增 加 ， 由 于 燃 料 量 和 給 水 流 量 沒 有 變 化 ， 鍋 爐 釋 放出 蓄 熱 后 ， 經(jīng) 過 一 段 時 間 后 機 組 負 荷 恢 復 到 原 來 的 水 平 ； 機 前 壓 力 隨 著 鍋 爐 蓄熱 的 釋 放 逐 漸 降 低 最 后 穩(wěn) 定 ； 中 間 點 溫 度 在 蒸 汽 流 量 增 加 后 略 微 降 低 ， 由 于 燃料 量 和 給 水 流 量 沒 有 變 化 ， 隨 著 蒸 汽 流 量 恢 復 回 升 到 原 來 的 水 平 。 當 風 煙 系 統(tǒng) 特 性 忽 略 后 ，仍 然 可 以 將 超 臨 界 直 流 爐 劃 分 為 制 粉 環(huán) 節(jié) 和 鍋 爐 核 心 環(huán) 節(jié) ， 只 不 過 鍋 爐 核 心 環(huán)節(jié) 是 三 入 三 出 的 。 大 容 量 超 臨 界 機 組 具有 運 行 經(jīng) 濟 性 高 、 負 荷 適 應(yīng) 性 強 的 特 點 ,是 我 國 未 來 大 型 火 電 機 組 的 發(fā) 展 方 向 。 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 負 荷 點 上 控 制 系 統(tǒng) 具 有 良 好 的 效 果 。 如 燃 水比 調(diào) 節(jié) 的 溫 度 對 象 ， 在 負 荷 變 化 50～ 100％ 范 圍 內(nèi) ， 增 益 變 化 達 5～ 6 倍 ， 時間 常 數(shù) 的 變 化 也 有 3 倍 左 右 。 超 臨 界 機 組 采 用 超 臨 界 參數(shù) 的 蒸 汽 ， 其 機 組 的 運 行 方 式 采 用 滑 參 數(shù) 運 行 ， 機 組 在 大 范 圍 的 變 負 荷 運 行 中 ，運 行 壓 力 1025 MPa 之 間 。 這 使 得 直 流 爐 汽 機 與 鍋 爐 之 間 具 有 強 烈 的 耦 合 特 性 ,整 個 受 控 對 象 是 一多 輸 入 多 輸 出 的 多 變 量 系 統(tǒng) 。 汽 包 在 運 行 中除 作 為 汽 水 分 離 器 外 ,還 作 為 燃 水 比 失 調(diào) 的 緩 沖 器 。（ 3） 由 于 沒 有 儲 能 作 用 的 汽 包 環(huán) 節(jié) ,鍋 爐 的 蓄 能 顯 著 減 小 ,負 荷 調(diào) 節(jié) 的 靈敏 性 好 ,可 實 現(xiàn) 快 速 啟 停 和 調(diào) 節(jié) 負 荷 ,但 汽 壓 對 負 荷 變 動 反 映 靈 敏 ,變 負 荷 性 能 差 ,汽壓 維 持 比 較 困 難 。（ 2） 超 臨 界 直 流 爐 沒 有 汽 包 環(huán) 節(jié) ,給 水 經(jīng) 加 熱 、 蒸 發(fā) 和 變 成 過 熱 蒸 汽 是 一次 性 連 續(xù) 完 成 的 ,隨 著 運 行 工 況 不 同 ,鍋 爐 將 運 行 在 亞 臨 界 或 超 臨 界 壓 力 下 ,蒸發(fā) 點 會 自 發(fā) 地 在 一 個 或 多 個 加 熱 區(qū) 段 內(nèi) 移 動 ,汽 水 之 間 沒 有 一 個 明 確 的 分 界 點 。 超 臨 界 機 組 與 亞 臨 界 汽 包 鍋 爐 結(jié) 構(gòu) 和 工藝 過 程 有 著 顯 著 不 同 ,其 控 制 具 有 如 下 一 些 特 點 ：（ 1） 機 組 啟 動 系 統(tǒng) 首 先 要 建 立 啟 動 壓 力 和 啟 動 流 量 ,保 證 給 水 能 連 續(xù) 通 過省 煤 器 和 水 冷 壁 ,尤 其 要 保 證 水 冷 壁 能 足 夠 冷 卻 和 水 動 力 的 穩(wěn) 定 性 。 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 。南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 11 頁 一 、 超 臨 界 機 組 的 特 點 ??6超 臨 界 參 數(shù) 鍋 爐 與 亞 臨 界 汽 包 鍋 爐 在 自 動 控 制 方 面 有 所 不 同 ,其 原 因 是 直流 鍋 爐 與 汽 包 鍋 爐 之 間 的 差 別 。圖 25 單 元 機 組 機 爐 協(xié) 調(diào) 控 制 方 式 協(xié) 調(diào) 控 制 系 統(tǒng) 的 數(shù) 學 模 型 分 析 超 臨 界 機 組 協(xié) 調(diào) 控 制 系 統(tǒng) 的 特 點由 于 不 存 在 汽 包 的 緩 沖 ， 超 臨 界 直 流 鍋 爐 的 熱 水 段 、 蒸 發(fā) 段 和 過 熱 段 之 間 沒有 固 定 界 限 ， 水 汽 轉(zhuǎn) 換 一 次 性 完 成 ， 所 以 具 有 很 多 與 亞 臨 界 汽 包 鍋 爐 不 一 樣 的對 象 特 性 ， 而 這 些 特