CN107726294A

CN107726294A - 一种采用状态观测器的发电机组过热汽温控制系统

Info

Publication number: CN107726294A
Application number: CN201710828915.5A
Authority: CN
Inventors: 周策; 张屹峰; 段秋刚; 倪子俊; 温武; 贾峰生; 杨道勇; 陈祖斌; 任建勇; 戴光; 杜丽华; 孙昌雯; 白东海; 张志刚; 李轶; 成菲; 武瀚
Original assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2018-02-23

Abstract

本发明公开了一种采用状态观测器的发电机组过热汽温控制系统，解决了发电机组工况发生变化时，锅炉蒸汽过热汽温控制不能及时跟进和调整的难题。过热器减温水阀门的PID控制模块输入值是通过过热器入口汽温与过热器入口汽温设定值进行比较后得出的，过热器入口汽温设定值的确定是关键点，过热器入口汽温设定值的确定的过程是：过热器入口汽温依次通过四阶滞后模块后，得到一个模拟的出口汽温，将该模拟的出口汽温与过热器出口汽温设定差值比较后，分别送给四阶滞后模块前进行闭环反复修正，从而实现了对过热器工况发生变化时的动态特性的及时响应和修正，克服了过热器动态特性变化大，控制部分不能及时跟进的问题。极大改善了过热汽温控制效果。

Description

一种采用状态观测器的发电机组过热汽温控制系统

技术领域

本发明涉及一种自动控制系统，特别涉及一种对发电机组的锅炉蒸汽过热汽温进行控制的系统。

背景技术

发电机组锅炉产生蒸汽做功推动汽轮机带动发电机发电，机组的安全性和经济性与锅炉蒸汽温度高低密切相关，因此需要对锅炉蒸汽温度进行高精度的控制，以求达到较佳的经济性和较高的安全性。发电厂主要通过向锅炉喷洒过热器减温水来进行温度调节控制的，具体是通过调节过热器减温水阀的开度来实现对锅炉蒸汽温度控制的。在控制过程中，存在过热器减温水阀的调节滞后于锅炉蒸汽温度变化的问题，特别是机组在不同负荷和不同燃烧工况下，过热器温度控制特性差异较大，为解决该汽温对象大大滞后于特性时变的问题，以求达到较佳的温度控制效果的目的，常用的温度控制方法有串级控制（即采用双PID控制回路），导前微分（把导前汽温的微分信号引入PID控制中）等控制方法，但这些控制方法仍然无法实时对控制模型进行及时修正的作用，投运效果很不理想。

发明内容

本发明提供了一种采用状态观测器的过热汽温控制系统，解决了发电机组工况发生变化时，锅炉蒸汽过热汽温控制不能及时跟进和调整的难题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种采用状态观测器的发电机组过热汽温控制系统，过热器减温水阀门的PID控制模块输入值是通过过热器入口汽温与过热器入口汽温设定值进行比较后得出的，过热器入口汽温设定值的确定是本发明的关键点，过热器入口汽温设定值的确定的过程是：过热器入口汽温依次通过四阶滞后模块后，得到一个模拟的出口汽温，将该模拟的出口汽温与过热器出口汽温设定差值比较后，分别送给四阶滞后模块前进行闭环反复修正，从而实现了对过热器工况发生变化时的动态特性的及时响应和修正，克服了过热器动态特性变化大，控制部分不能及时跟进的问题。本发明的另一发明点在于：从四阶滞后模块后，各引出一路值，即模拟出过热器流程各环节上的温度值（即为状态变量），进行综合修正后，得出过热器入口温度控制设定值。该设定值能及时反映过热器各环节的温度变化，实现了对过热器的状态变化的及时观测和跟进，该设定值与过热器入口汽温比较后，送给过热器减温水阀门控制PID，真正克服了过热器减温水控制对过热器动态特性变化的响应问题，克服了系统的滞后性。

一种采用状态观测器的发电机组过热汽温控制系统，包括过热器喷水减温阀开度指令、过热器入口温度和第三减法模块，过热器入口温度与第三减法模块的输入端连接在一起，第三减法模块的输出端与PID模块的输入端连接在一起，PID模块的输出为过热器喷水减温阀指令；在第三减法模块的输入端上连接有状态观测器的输出值，即第三减法模块的输入端作为了过热器入口温度设定值；

上述的状态观测器的结构如下：包括过热器出口温度、过热器出口温度设定值、过热器入口温度、第一滞后模块、第二滞后模块、第三滞后模块、第四滞后模块、第一减法模块、第二减法模块、第一加法模块、第二加法模块、第三加法模块、第四加法模块、第五加法模块、第六加法模块、第七加法模块、第一比例模块、第二比例模块、第三比例模块、第四比例模块、第五比例模块、第六比例模块、第七比例模块、第八比例模块；连接关系为：所述发电机组过热器出口温度与状态观测器的第一减法模块的输入端连接在一起，过热器出口温度设定值与第一减法模块的输入端连接在一起，第一减法模块的输出端与状态观测器的第二减法模块的输入端连接在一起；过热器入口温度与状态观测器的第一加法模块的输入端连接在一起，第一滞后模块的输入端与第一加法模块的输出端连接在一起，第二加法模块的输入端与第一滞后模块的输出端连接在一起，第二滞后模块的输入端与第二加法模块的输出端连接在一起，第三加法模块的输入端与第二滞后模块的输出端连接在一起，第三滞后模块的输入端与第三加法模块的输出端连接在一起，第四加法模块的输入端与第三滞后模块的输出端连接在一起，第四滞后模块的输入端与第四加法模块的输出端连接在一起，第四滞后模块的输出端与第二减法模块的输入端连接在一起；

第一比例模块的输入端与第二减法模块的输出端连接在一起，第一比例模块的输出端与第一加法模块的另一输入端连接在一起，第二比例模块的输入端与第二减法模块的输出端连接在一起，第二比例模块的输出端与第二加法模块的另一输入端连接在一起，第三比例模块的输入端与第二减法模块的输出端连接在一起，第三比例模块的输出端与第三加法模块的另一输入端连接在一起，第四比例模块的输入端与第二减法模块的输出端连接在一起，第四比例模块的输出端与第四加法模块的另一输入端连接在一起；

第五比例模块的输入端与第一滞后模块的输出端连接在一起，第六比例模块的输入端与第二滞后模块的输出端连接在一起，第七比例模块的输入端与第三滞后模块的输出端连接在一起，第八比例模块的输入端与第四滞后模块的输出端连接在一起，第五加法模块的输入端与第五比例模块的输出端连接在一起，第五加法模块的另一输入端与第六比例模块的输出端连接在一起，第六加法模块的输入端与第七比例模块的输出端连接在一起，第六加法模块的另一输入端与第八比例模块的输出端连接在一起，第七加法模块的输入端与第五加法模块的输出端连接在一起，第七加法模块的另一输入端与第六加法模块的输出端连接在一起，第三减法模块的输入端与第七加法模块的输出端连接在一起。

本发明提供了一种采用状态观测器的发电机组的过热汽温控制系统；是用状态观测器，模拟过热器的动态数学模型，估计过热器流程上的各点温度值（即称状态变量），根据这些估计出来的温度值来进行调节；当温度发生变化时，状态观测器马上监测到，控制系统立刻动作，并及时调节；采用了状态观测控制技术，实现了向锅炉喷洒过热器减温水的及时性，克服了系统的滞后性，从而有效抑制过热汽温的最大动态偏差，极大改善了过热汽温控制效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种采用状态观测器的发电机组过热汽温控制系统，包括过热器喷水减温阀开度指令SH SPR V CMD、PID、过热器入口温度SH IN T和第三减法模块S3，过热器入口温度SH IN T与第三减法模块S3的输入端i₃₂连接在一起，第三减法模块S3的输出端O₂₂与PID模块的输入端i₃₃连接在一起，PID模块的输出为过热器喷水减温阀指令SH SPR V CMD；在第三减法模块S3的输入端i₃₁上连接有状态观测器的输出值，即第三减法模块S3的输入端i₃₁作为了过热器入口温度设定值SH IN T SET；

上述的状态观测器的结构如下：包括过热器出口温度SH OUT T、过热器出口温度设定值SH OUT T SET、过热器入口温度SH IN T、第一滞后模块LG1、第二滞后模块LG2、第三滞后模块LG3、第四滞后模块LG4、第一减法模块S1、第二减法模块S2、第一加法模块A1、第二加法模块A2、第三加法模块A3、第四加法模块A4、第五加法模块A5、第六加法模块A6、第七加法模块A7、第一比例模块K1、第二比例模块K2、第三比例模块K3、第四比例模块K4、第五比例模块K5、第六比例模块K6、第七比例模块K7、第八比例模块K8；连接关系为：所述发电机组过热器出口温度SH OUT T与状态观测器的第一减法模块S1的输入端i₁连接在一起，过热器出口温度设定值SH OUT T SET与第一减法模块S1的输入端i₂连接在一起，第一减法模块S1的输出端O₁与状态观测器的第二减法模块S2的输入端i₃连接在一起；过热器入口温度SH IN T与状态观测器的第一加法模块A1的输入端i₉连接在一起，第一滞后模块LG1的输入端i₁₁与第一加法模块A1的输出端O₇连接在一起，第二加法模块A2的输入端i₁₂与第一滞后模块LG1的输出端O₈连接在一起，第二滞后模块LG2的输入端i₁₄与第二加法模块A2的输出端O₉连接在一起，第三加法模块A3的输入端i₁₅与第二滞后模块LG2的输出端O₁₀连接在一起，第三滞后模块LG3的输入端i₁₇与第三加法模块A3的输出端O₁₁连接在一起，第四加法模块A4的输入端i₁₈与第三滞后模块LG3的输出端O₁₂连接在一起，第四滞后模块LG4的输入端i₂₀与第四加法模块A4的输出端O₁₃连接在一起，第四滞后模块的输出端O₁₄与第二减法模块S2的输入端i₄连接在一起；

第一比例模块K1的输入端i₅与第二减法模块S2的输出端O₂连接在一起，第一比例模块K1的输出端O₃与第一加法模块A1的另一输入端i₁₀连接在一起，第二比例模块K2的输入端i₆与第二减法模块S2的输出端O₂连接在一起，第二比例模块K2的输出端O₄与第二加法模块A2的另一输入端i₁₃连接在一起，第三比例模块K3的输入端i₇与第二减法模块S2的输出端O₂连接在一起，第三比例模块K3的输出端O₅与第三加法模块A3的另一输入端i₁₆连接在一起，第四比例模块K4的输入端i₈与第二减法模块S2的输出端O₂连接在一起，第四比例模块K4的输出端O₆与第四加法模块A4的另一输入端i₁₉连接在一起；

第五比例模块K5的输入端i₂₁与第一滞后模块LG1的输出端O₈连接在一起，第六比例模块K6的输入端i₂₂与第二滞后模块LG2的输出端O₁₀连接在一起，第七比例模块K7的输入端i₂₅与第三滞后模块LG3的输出端O₁₂连接在一起，第八比例模块K8的输入端i₂₆与第四滞后模块LG4的输出端O₁₄连接在一起，第五加法模块A5的输入端i₂₃与第五比例模块K5的输出端O₁₅连接在一起，第五加法模块A5的另一输入端i₂₄与第六比例模块K6的输出端O₁₆连接在一起，第六加法模块A6的输入端i₂₇与第七比例模块K7的输出端O₁₇连接在一起，第六加法模块A6的另一输入端i₂₈与第八比例模块K8的输出端O₁₈连接在一起，第七加法模块A7的输入端i₂₉与第五加法模块A5的输出端O₁₉连接在一起，第七加法模块A7的另一输入端i₃₀与第六加法模块A6的输出端O₂₀连接在一起，第三减法模块S3的输入端i₃₁与第七加法模块的输出端O₂₁连接在一起。

Claims

1. 一种采用状态观测器的发电机组过热汽温控制系统，包括过热器喷水减温阀开度指令（SH SPR V CMD、PID）、过热器入口温度（SH IN T）和第三减法模块（S3），过热器入口温度（SH IN T）与第三减法模块（S3）的输入端（i₃₂）连接在一起，第三减法模块（S3）的输出端（O₂₂）与PID模块的输入端（i₃₃）连接在一起，PID模块的输出为过热器喷水减温阀指令（SHSPR V CMD）；在第三减法模块（S3）的输入端（i₃₁）上连接有状态观测器的输出值，即第三减法模块（S3）的输入端（i₃₁）作为了过热器入口温度设定值（SH IN T SET）；

上述的状态观测器的结构如下：包括过热器出口温度（SH OUT T）、过热器出口温度设定值（SH OUT T SET）、过热器入口温度（SH IN T）、第一滞后模块（LG1）、第二滞后模块（LG2）、第三滞后模块（LG3）、第四滞后模块（LG4）、第一减法模块（S1）、第二减法模块（S2）、第一加法模块（A1）、第二加法模块（A2）、第三加法模块（A3）、第四加法模块（A4）、第五加法模块（A5）、第六加法模块（A6）、第七加法模块（A7）、第一比例模块（K1）、第二比例模块（K2）、第三比例模块（K3）、第四比例模块（K4）、第五比例模块（K5）、第六比例模块（K6）、第七比例模块（K7）、第八比例模块（K8）；连接关系为：所述发电机组过热器出口温度（SH OUT T）与状态观测器的第一减法模块（S1）的输入端（i₁）连接在一起，过热器出口温度设定值（SH OUTT SET）与第一减法模块（S1）的输入端（i₂）连接在一起，第一减法模块（S1）的输出端（O₁）与状态观测器的第二减法模块（S2）的输入端（i₃）连接在一起；过热器入口温度（SH IN T）与状态观测器的第一加法模块（A1）的输入端（i₉）连接在一起，第一滞后模块（LG1）的输入端（i₁₁）与第一加法模块（A1）的输出端（O₇）连接在一起，第二加法模块（A2）的输入端（i₁₂）与第一滞后模块（LG1）的输出端（O₈）连接在一起，第二滞后模块（LG2）的输入端（i₁₄）与第二加法模块（A2）的输出端（O₉）连接在一起，第三加法模块（A3）的输入端（i₁₅）与第二滞后模块（LG2）的输出端（O₁₀）连接在一起，第三滞后模块（LG3）的输入端（i₁₇）与第三加法模块（A3）的输出端（O₁₁）连接在一起，第四加法模块（A4）的输入端（i₁₈）与第三滞后模块（LG3）的输出端（O₁₂）连接在一起，第四滞后模块（LG4）的输入端（i₂₀）与第四加法模块（A4）的输出端（O₁₃）连接在一起，第四滞后模块的输出端（O₁₄）与第二减法模块（S2）的输入端（i₄）连接在一起；

第一比例模块（K1）的输入端（i₅）与第二减法模块（S2）的输出端（O₂）连接在一起，第一比例模块（K1）的输出端（O₃）与第一加法模块（A1）的另一输入端（i₁₀）连接在一起，第二比例模块（K2）的输入端（i₆）与第二减法模块（S2）的输出端（O₂）连接在一起，第二比例模块（K2）的输出端（O₄）与第二加法模块（A2）的另一输入端（i₁₃）连接在一起，第三比例模块（K3）的输入端（i₇）与第二减法模块（S2）的输出端（O₂）连接在一起，第三比例模块（K3）的输出端（O₅）与第三加法模块（A3）的另一输入端（i₁₆）连接在一起，第四比例模块（K4）的输入端（i₈）与第二减法模块（S2）的输出端（O₂）连接在一起，第四比例模块（K4）的输出端（O₆）与第四加法模块（A4）的另一输入端（i₁₉）连接在一起；

第五比例模块（K5）的输入端（i₂₁）与第一滞后模块（LG1）的输出端（O₈）连接在一起，第六比例模块（K6）的输入端（i₂₂）与第二滞后模块（LG2）的输出端（O₁₀）连接在一起，第七比例模块（K7）的输入端（i₂₅）与第三滞后模块（LG3）的输出端（O₁₂）连接在一起，第八比例模块（K8）的输入端（i₂₆）与第四滞后模块（LG4）的输出端（O₁₄）连接在一起，第五加法模块（A5）的输入端（i₂₃）与第五比例模块（K5）的输出端（O₁₅）连接在一起，第五加法模块（A5）的另一输入端（i₂₄）与第六比例模块（K6）的输出端（O₁₆）连接在一起，第六加法模块（A6）的输入端（i₂₇）与第七比例模块（K7）的输出端（O₁₇）连接在一起，第六加法模块（A6）的另一输入端（i₂₈）与第八比例模块（K8）的输出端（O₁₈）连接在一起，第七加法模块（A7）的输入端（i₂₉）与第五加法模块（A5）的输出端（O₁₉）连接在一起，第七加法模块（A7）的另一输入端（i₃₀）与第六加法模块（A6）的输出端（O₂₀）连接在一起，第三减法模块（S3）的输入端（i₃₁）与第七加法模块的输出端（O₂₁）连接在一起。