[发明专利]一种抗积分饱和及智能积分的锅炉汽温控制方法

说明书

技术领域

本发明属于热能动力工程和自动控制领域，涉及一种锅炉汽温控制方法。

背景技术

锅炉的主蒸汽温度是通过喷水减温器在蒸汽中喷入冷水来进行控制的(如附图1所示)，它是火电厂最关键的控制系统之一。几乎所有的锅炉主汽温控制均采用传统的串级控制方案(如附图2所示)，所调整的喷水调门开度指令U_pso(n)为：

U_pso(n)＝PI[K₂(T_a(n)-T_asp(n))]

式中，U_pso(n)为当前采样时刻的喷水调门开度指令；PI是串级汽温控制系统的副调节器，为比例积分调节器；K₂为可设定的系数；T_a(n)为当前采样时刻的导前汽温；T_asp(n)为当前采样时刻导前汽温的设定值，为PID主调节器的输出：T_asp(n)＝PID[K₁(T_sp(n)-T(n))]

式中，T_asp(n)为当前采样时刻导前汽温的设定值；K₁为可设定的系数；T(n)，T_sp(n)分别为当前采样时刻的主汽温度及其设定值；PID是串级汽温控制系统的主调节器，为比例积分微分调节器。

传统的串级汽温控制系统，常会出现如下二个问题：

(1)许多锅炉在低负荷运行时(特别是蒸发量为220t/h及其以下容量的锅炉)，即使喷水调门全关，主汽温度仍达不到定值，始终存在主汽温偏差(T_sp-T)，从而使PID主调节器始终存在正的输入偏差，在积分作用下，使PID的输出即导前汽温的定值T_asp变得越来越大(存在积分饱和)，从而使PI副调节器的入口偏差K₂(T_a-T_asp)变为一个很大的负数。随着锅炉负荷的提升，主汽温不断升高，当主汽温超过其定值后，尽管PID的输出T_asp开始逐步下降，但由于PI副调节器的入口偏差K₂(T_a-T_asp)是一个很大的负数，要经过很长一段时间才变为正数，使喷水调门在此时间段内始终无法开启，从而导致主汽温的严重超温。

(2)对于PID主调节器，积分作用的主要功能是消除主汽温度的静态偏差，确保主汽温度最终与其定值相等。但积分作用会使系统的稳定性变差，主要原因：

积分作用U1=1T1∫edt]]>

式中，U₁为在PID调节器中由积分作用所计算的部分；∫为积分算式；e为PID主调节器的入口偏差。

从上式中可知，U₁只取决于偏差e的大小，而与偏差e的变化方向无关，当主汽温升高使偏差扩大时，U₁增加使喷水阀开大，有利于汽温偏差快速回调，抑制汽温的动态偏差，此时积分作用的调整是合理的；当偏差e回调时，合理的调整应该是适当关小喷水调门，但由于U₁与偏差e的变化方向无关，U₁会继续增加而开大喷水调门，从而导致喷水调门过调，使控制系统变得振荡、不稳定。

到目前为止，还未见过针对上述任何一类问题而改进锅炉汽温控制方案的报道。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种可有效防止锅炉在喷水减温调门全关但主汽温仍达不到其定值时所引起的主调节器的积分饱和问题，及防止由于积分作用容易引起喷水过调而使控制系统振荡的抗积分饱和及智能积分的锅炉汽温控制方法。

技术方案：本发明的一种抗积分饱和及智能积分的锅炉汽温控制方法，包括以下步骤：

1)在过热汽温的流程上，实时采集当前采样时刻的主汽温度T(n)、喷水减温器后的导前汽温T_a(n)，并设定锅炉主汽温的设定值为T_sp；