[发明专利]一种超超临界机组协调控制系统的解耦控制方法

说明书

本发明涉及一种超超临界机组协调控制系统的解耦控制方法，在所述协调控制系统的输入和输出之间设置解耦补偿环节，本方法包括：1、通过对协调控制系统进行动态特性分析将其解耦补偿环节简化；2、在开环状态下利用免疫记忆粒子群算法优化简化后的解耦补偿环节的参数，得到解耦的广义被控对象；3、利用免疫记忆粒子群算法优化参数后的PID控制器对解耦的广义被控对象进行控制。与现有技术相比，本发明利用免疫记忆粒子群算法对相关参数进行寻优，实现了开环状态下协调控制系统的解耦，使得汽轮机阀门开度仅影响负荷功率，燃料量仅影响主蒸汽压力，而给水流量仅影响分离器出口处焓值，从而使机组协调控制系统运行更稳定，机组运行经济性更好。

技术领域

本发明涉及工业过程控制技术领域，尤其是涉及一种超超临界机组协调控制系统的解耦控制方法。

背景技术

我国煤电现如今有如下特点较为突出：现代大型火电机组容量大、参数高，结构和系统更加复杂。目前中国的煤电在容量、参数、效率、煤耗等方面均达到世界领先的水平，是全球蒸汽参数最高、拥有超(超)临界机组数量最多和供电煤耗最低的国家；截止到2017年底我国发电装机总量为17.77亿kW，其中燃煤火电装机容量达到11.06亿kW，但与之相反的是年均煤电发电小时数呈现出不断下降趋势，燃煤火电产能严重过剩，亟需采取措施对我国燃煤火电行业进行升级改造。火电技术应本着以保护环境和降低能耗为原则、以更高参数的超(超)临界为向导发展。到2018年1月底，我国600℃等级的1000MW超(超)临界机组已投入运行超百台，超(超)临界机组装机容量占全球超(超)临界机组装机容量的 78.4％，超(超)临界机组已成为并在将来相当一段长时间内成为我国火电机组建设的主力机组和电厂建设的主要发展方向之一。

大容量、高参数超(超)临界机组对协调控制系统的自控水平和稳定性提出了较高要求；相对于耦合性关联性较弱的亚临界机组而言，超(超)临界机组必须采用智能化、先进的控制方法来确保机组在具备良好的动、静态特性同时能够长期稳定、经济、安全运行。作为超(超)临界机组自动控制技术中关键的组成部分，对超(超)临界机组协调控制系统进行深入的思考探究，将会促进机组长期的稳定、安全、经济地运行，同时对节能环保等方面也具有积极意义。

目前协调控制系统动态特性如图1～3所示，具体如下：

(1)汽轮机阀门开度扰动

在机组运行过程中，外界负荷的需求一般是通过汽轮机调节阀门开度的变化来改变的。当将汽轮机调节阀门阶跃开大时，主汽流量迅速增加，因为锅炉输入热量保持定值，则蓄热所转换而来的蒸汽流量变得较少，因此经过一段时间后，主汽压力减少至给水流量水平，保持平衡。

而对于主汽压力而言，首先其由于阀门开度的增大而呈现下降趋势，当主汽流量与给水流量近似相等时，主汽压力以一个缓慢的速度下降直到保持在新的平衡状态。即使过热汽温随着主汽流量的上升而减小，却由于过热器金属所释放蓄热的补偿的存在，过热汽温减小的幅度较小。最后，主汽流量与给水流量相等，燃水比维持不变，所以过热汽温可看作定值。

就事实而言，若是给水压力不发生变化，因为主蒸汽压力的降低，给水流量会自发上升，此时，稳定后的给水流量和蒸汽流量会相应上升。所以当燃料量维持定值时，就相当于单位工质吸热量必然会减少，此时过热汽温就会有明显地下降趋势。

因为主蒸汽流量迅速上升，从而使得负荷明显地增加。然而燃料量维持定值状态，功率随之下降趋于原值。在调节阀门开度开大的最开始阶段，虽然主蒸汽压力起初是下降趋势，但蒸汽流量相对而言有明显的增加，而过热汽温仅仅是略有下降，故汽轮机输出功率和蒸汽流量保持同步。

(2)燃料量扰动