一种循环流化床机组协调控制方法技术

本申请涉及热能与动力工程领域，尤其涉及一种循环流化床机组协调控制方法。该方法包括：获取循环流化床机组的被控对象的运行数据；根据所述运行数据，建立循环流化床机组的被控对象函数模型；根据所述被控对象函数模型，通过递推算法计算所述被控对象的预测值；根据所述被控对象的约束条件函数，对所述被控对象的预测值进行约束，得到所述被控对象的控制输入值。该方法简便、计算量小，能够实现基于多变量和多约束条件的循环流化机床组的便捷协调控制，提高循环流化床机组的升、降负荷速率，改善主要参数的稳定性，进一步提高循环流化床机组的经济性与寿命。

Coordinated control method of circulating fluidized bed unit

The utility model relates to the field of heat energy and power engineering, in particular to a coordinated control method of a circulating fluidized bed unit. The method includes: data acquisition operation of circulating fluidized bed unit of the controlled object; according to the operation data of the object function model of circulating fluidized bed unit; according to the function of controlled object model, the predictive value is calculated by recursive method; according to the constraints of the object function, the the predictive value of the constraint, the control input of the controlled object value. The method is simple, small amount of calculation, easy to achieve coordinated control of multi variables and multi constraints of the circulating fluidization machine groups based on improved circulating fluidized bed unit of raising and lowering the load rate, improve the stability of main parameters, to further improve the circulating fluidized bed unit of the economy and life.

【技术实现步骤摘要】
一种循环流化床机组协调控制方法
本申请涉及热能与动力工程领域，尤其涉及一种循环流化床机组协调控制方法。
技术介绍
循环流化床机组的协调控制系统包括循环流化床机组负荷控制系统和汽轮机主蒸汽压力控制系统，该系统具有大惯性、大滞后与非线性等特点。传统的循环流化床机组采用以常规比例积分微分控制器为基础的DCS控制系统，但传统分散式控制系统控制方法的控制效果较差，升、降负荷速率低，易出现主要参数大幅波动的现象，造成循环流化床机组的经济性与寿命显著下降。同时，对于循环流化床机组，常规的多变量预测协调控制方法较为复杂，再加上实际控制过程中存在约束条件，导致被控对象在计算过程中需要进行受限二次规划的求解，计算量巨大且算法实时性较差，难以在工程应用中实现。因此，为提高循环流化床实发功率和汽轮机主蒸汽压力的控制品质，本申请针对循环流化床机组协调控制系统，尤其针对基于多变量和多约束条件的循环流化机床组协调控制系统，提出一种协调控制方法。该方法简便、计算量小，并且易于在现有的商业控制系统软硬件平台上实施，具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本申请提供了一种循环流化床机组协调控制方法，以解决循环流化床机组协调控制系统升、降负荷速率低，不稳定且控制过程复杂的问题。一种循环流化床机组协调控制方法，包括：获取循环流化床机组的被控对象的运行数据；根据所述运行数据，建立循环流化床机组的被控对象函数模型；根据所述被控对象函数模型，通过递推算法计算所述被控对象的预测值；根据所述被控对象的约束条件函数，对所述被控对象的预测值进行约束，得到所述被控对象的控制输入值。选地，所述被控对象函数模型的输入为循环流化床机组燃料阀开度和汽轮机入口调节阀开度。所述被控对象函数模型的输出为循环流化床机组的实发功率和汽轮机主蒸汽压力。可选地，所述被控对象函数模型为2×2被控对象函数模型，所述2×2被控对象函数模型为：其中，PW为循环流化床机组实发功率(MW)；TP为汽轮机主蒸汽压力(MPa)；U1为循环流化床燃料阀开度(％)；U2为汽轮机入口调节阀开度(％)；G11是以U1为输入、PW为输出的传递函数；G12是以U2为输入、PW为输出的传递函数；G21是以U1为输入、TP为输出的传递函数；G22是以U2为输入、TP为输出的传递函数。可选地，所述2×2被控对象函数模型为CARIMA模型，所述CARIMA模型为：其中，PW(k)为循环流化床机组实发功率当前k时刻的实际值，TP(k)为汽轮机主蒸汽压力当前k时刻的实际值；U1(k)为当前k时刻循环流化床燃料阀门开度，U2(k)为当前k时刻汽轮机入口调节阀门开度；ai，j、bi，k，j分别为Ai(z-1)、Bi，k(z-1)多项式中z-j的系数，nai、nbi，k分别为多项式Ai(z-1)、Bi，k(z-1)的阶次，i，k＝1，2；ξi(k)，i＝1，2为零均值的白噪声；j为表达式的阶次。可选地，所述根据所述被控对象函数模型，通过递推算法计算被控对象的预测值，包括：选取预测时域长度；根据所述被控对象函数模型，通过递推算法获得递推公式；根据所述递推公式，获得被控对象预测值。可选地，所述约束条件函数包括：其中，i＝1，2；U1，min为循环流化床燃料阀门开度的下限，U2，min为汽轮机入口调节阀门开度的下限，U1，max为循环流化床燃料阀门开度的上限，U2，max为汽轮机入口调节阀门开度的上限，U1(k)为当前k时刻循环流化床燃料阀门开度，U2(k)为当前k时刻汽轮机入口调节阀门开度。可选地，所述约束条件函数还包括：其中，i＝1，2；ΔUi(k)为当前计算阀门开度与上一时刻阀门开度之差，即ΔUi(k)＝Ui(k)-Ui(k-1)；ΔUi，min为阀门开度变化速率的下限，ΔUi，max为阀门开度变化速率的上限。本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：本申请通过获取循环流化床机组的被控对象的运行数据；建立循环流化床机组的被控对象函数模型；通过递推算法计算所述被控对象的预测值；对所述被控对象的预测值进行约束，得到所述被控对象的控制输入值。该方法简便、计算量小，能够实现基于多变量和多约束条件的循环流化机床组的便捷协调控制，提高循环流化床机组的升、降负荷速率，改善主要参数的稳定性，进一步提高循环流化床机组的经济性与寿命。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的循环流化床机组协调控制方法的流程图。具体实施方式此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。一种循环流化床机组协调控制方法，包括如下步骤：步骤一、获取循环流化床机组的被控对象的运行数据；步骤二、根据所述运行数据，建立循环流化床机组的被控对象函数模型；步骤三、根据所述被控对象函数模型，通过递推算法计算所述被控对象的预测值；步骤四、根据所述被控对象的约束条件函数，对所述被控对象的预测值进行约束，得到所述被控对象的控制输入值。在本专利技术实施例中，以某电厂300MW的循环流化床机组为例，对本申请的内容进行具体的说明。传统的循环流化床机组采用以常规比例积分微分控制器为基础的DCS控制系统。本专利技术实施例则直接建立以循环流化床机组燃料阀开度和汽轮机入口调节阀开度为输入，循环流化床机组实发功率和汽轮机主蒸汽压力为输出的多变量被控对象模型。步骤一、获取循环流化床机组的被控对象的运行数据。所述运行数据包括一定时间内的循环流化床机组燃料阀开度、汽轮机入口调节阀开度、循环流化床机组的实发功率和汽轮机主蒸汽压力的历史值。所述被控对象包括循环流化床机组燃料阀开度和汽轮机入口调节阀开度。步骤二、根据所述运行数据，建立循环流化床机组的被控对象函数模型。所述被控对象函数模型的输入为循环流化床机组燃料阀开度和汽轮机入口调节阀开度；所述被控对象函数模型的输出为循环流化床机组的实发功率和汽轮机主蒸汽压力。具体地，可通过对循环流化床机组的被控对象进行阶跃响应试验，拟合阶跃响应曲线，建立被控对象函数模型。可选地，所述被控对象函数模型为2×2被控对象函数模型，具体地，所述2×2被控对象函数模型为：其中，PW为循环流化床机组实发功率(MW)；TP为汽轮机主蒸汽压力(MPa)；U1为循环流化床燃料阀开度(％)；U2为汽轮机入口调节阀开度(％)；G11是以U1为输入、PW为输出的传递函数；G12是以U2为输入、PW为输出的传递函数；G21是以U1为输入、TP为输出的传递函数；G22是以U2为输入、TP为输出的传递函数。在式(1)中，传递函数经过通分处理时，必须保证G11和G12的分母一致，G21和G22的分母一致。进一步地，对所述2×2被控对象函数模型进行离散化。本专利技术实施例的采样周期Ts满足香农采样定理。一般情况下，当采用周期Ts取值为1秒时，得到CARIMA模型：所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环流化床机组协调控制方法，其特征在于，包括：获取循环流化床机组的被控对象的运行数据；根据所述运行数据，建立循环流化床机组的被控对象函数模型；根据所述被控对象函数模型，通过递推算法计算所述被控对象的预测值；根据所述被控对象的约束条件函数，对所述被控对象的预测值进行约束，得到所述被控对象的控制输入值。

【技术特征摘要】
1.一种循环流化床机组协调控制方法，其特征在于，包括：获取循环流化床机组的被控对象的运行数据；根据所述运行数据，建立循环流化床机组的被控对象函数模型；根据所述被控对象函数模型，通过递推算法计算所述被控对象的预测值；根据所述被控对象的约束条件函数，对所述被控对象的预测值进行约束，得到所述被控对象的控制输入值。2.根据权利要求1所述的循环流化床机组协调控制方法，其特征在于，所述被控对象函数模型的输入为循环流化床机组燃料阀开度和汽轮机入口调节阀开度；所述被控对象函数模型的输出为循环流化床机组的实发功率和汽轮机主蒸汽压力。3.根据权利要求1所述的循环流化床机组协调控制方法，其特征在于，所述被控对象函数模型为2×2被控对象函数模型，所述2×2被控对象函数模型为：其中，PW为循环流化床机组实发功率；TP为汽轮机主蒸汽压力；U1为循环流化床燃料阀开度；U2为汽轮机入口调节阀开度；G11是以U1为输入、PW为输出的传递函数；G12是以U2为输入、PW为输出的传递函数；G21是以U1为输入、TP为输出的传递函数；G22是以U2为输入、TP为输出的传递函数。4.根据权利要求3所述的循环流化床机组协调控制方法，其特征在于，所述2×2被控对象函数模型为CARIMA模型，所述CARIMA模型为：其中，PW(k)为循环流化床机组实发功率当前k时刻的实际值，TP(k)为汽轮机主蒸汽压力当前k时刻的实际值；U1(k)为当前k时刻循环流化床燃料阀门开度，U2(k)为当前k时刻汽轮机入口调节阀门开度；i,k＝1,2；ai,j、bi,k,j分别为Ai(z-1)、Bi,k(...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏适，陆海，严玉廷，杨洋，杨家全，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53