[发明专利]一种火电机组过热汽温两级协调预测控制方法

说明书

技术领域

本发明属于热工自动控制领域，尤其涉及一种过热汽温系统的优化控制方法，更具体是一种火电机组过热汽温两级协调预测控制方法。

背景技术

过热汽温直接关系到火电机组运行的安全性和经济性，是机组运行过程中需要重点监控的过程参数之一。

由于过热器管道较长，汽温被控对象存在较大的惯性和迟延，导致传统控制方法往往难以取得满意的控制效果。此外，现代大型火电机组的过热汽温系统一般都设置有两级或两级以上的喷水减温器，这其中自然就有了级与级之间的协调控制问题。显然一级过热器出口温度作为二级过热器的进口温度，必将最终影响到过热汽温。在实际的过热汽温控制中，经常出现以下情况：有时主汽温度已经低于设定值并且二级减温喷水阀门已经关闭，但一级减温喷水阀门还处于开启状态；有时主汽温高于设定值且二级减温喷水阀门已开到最大，但一级减温喷水阀门还有调节余量等情况。在以上情况中，虽然二级减温控制器已失去调节作用，但可以通过调整一级过热器出口温度来调节主汽温度到达设定值。显然针对上述情况，需要将两级过热器喷水减温控制，按照一定的规律组织起来，协调工作，最大限度地发挥两级喷水减温控制的作用，进一步提高过热汽温的调节品质。

目前多数火电机组过热汽温控制系统仍采用常规PID(比例-积分-微分)串级控制方案，难以有效应对汽温对象具有的大迟延特性，同时也没有充分考虑两级喷水控制之间的协调问题。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种火电机组过热汽温两级协调预测控制方法，能够进一步降低过热汽温调节的动态偏差和静态偏差，提高过热汽温的调节品质。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种火电机组过热汽温两级协调预测控制方法，包括如下步骤：

(1)在稳态工况下，把一级和二级减温喷水控制系统切换到手动状态，并分别进行减温水阀门阶跃响应试验；

(2)利用两点法分别求出以下对象的传递函数：一级导前汽温对一级减温水阀门开度的传递函数W₁₁(s)(℃/%)；一级汽温对一级减温水阀门开度的传递函数W₁(s)(℃/%)；过热汽温对一级减温水阀门开度的传递函数W₃(s)(℃/%)；二级导前汽温对二级减温水阀门开度的传递函数W₂₁(s)(℃/%)；以及过热汽温对二级减温水阀门开度的传递函数W₂(s)(℃/%)；

(3)利用级数展开法求过热汽温对一级汽温的传递函数W_d(s)(℃/℃)、一级汽温对一级导前汽温的传递函数W₁₂(s)(℃/℃)，以及过热汽温对二级导前汽温的传递函数W₂₂(s)(℃/℃)；因为W₃(s)=W_d(s).W₁(s)，而W₁(s)和W₃(s)为已知，因此利用“级数展开法”即可求得W_d(s)；同理可求得一级汽温对一级导前汽温的传递函数W₁₂(s)(℃/℃)，以及过热汽温对二级导前汽温的传递函数W₂₂(s)(℃/℃)；

(4)在每个控制周期内，利用两级协调控制算法计算当前时刻的一级协调信号O₁(k)和二级协调信号O₂(k)；

(5)利用一级协调信号O₁(K)，按式(1)对一级汽温设定值T_sp1(K)进行修正，修正结果为T_s′_p1(k)：

T_s′_p1(k)=T_sp1(k)+O₁(K)     _1)并把二级协调信号O₂(k)作为前馈信号引入到二级GPC控制器；

(6)利用一级协调信号O₁(k)以及串联的一级GPC控制器和一级比例控制器计算一级减温水阀门的控制量u₁(k)并输出，利用二级协调信号O₂(k)以及串联的二级GPC控制器和二级比例控制器计算二级减温水阀门的控制量u₂(k)并输出。

进一步的，所述步骤(4)中：