火力发电汽轮机蒸汽温度的智能控制方法技术

本发明专利技术公开了一种火力发电汽轮机蒸汽温度的智能控制方法，包括以下步骤：A.设论域T

【技术实现步骤摘要】
火力发电汽轮机蒸汽温度的智能控制方法


[0001]本专利技术涉及火力发电汽轮机
，具体涉及一种火力发电汽轮机蒸汽温度的智能控制方法。

技术介绍

[0002]火力发电循环流化床锅炉以固体燃料(煤)、脱硫剂(石灰石)特有的粒径分布和均匀粒径在炉内流态化燃烧，被烟气带走的固体物料(飞灰)在旋风(气固)分离装置中收集并通过返料装置送回炉膛循环再次燃烧，充分燃烧发热与水冷壁及汽包(汽水分离器)中的纯水进行热交换产生饱和蒸汽。
[0003]饱和蒸汽继续在过热器中吸热变成过热蒸汽(定压吸热)，过热蒸汽送入汽轮机做绝热膨胀，冲转汽轮机转动，带动发电机发电。进入汽轮机的蒸汽温度控制误差不得超过
±
5℃，从而使汽轮机运行安全稳定、寿命延长。
[0004]目前我国火力发电锅炉均采用减温器调节减温水量来控制进入汽轮机的蒸汽温度，并且基本以人工远程遥控手动操作，劳动强度大、操作不及时，主蒸汽压力和温度偏离最佳控制参数，直接影响着汽轮机的安全稳定运行和使用寿命。
[0005]虽然有资料介绍实施了汽轮机蒸汽温度的自动控制，采用的控制方法中以PID组合成单回路、前馈—反馈、串级调节等控制技术(毕业论文及专业期刊)，但在实际实施中，PID调节对于被控参数的偏差越大，PI作用越强，而D作用仅对偏差变化率起作用，对于大延时和时间常数过长的工艺过程，仅以经典和现代控制理论完成蒸汽温度控制品质不佳，难以克服大滞后系统的自动控制。
[0006]根据目前火力发电锅炉的蒸汽温度调节过程现状，经过对减温器运行原理及调节过程中的各种因素影响，进行实际动态测试及数据分析，现有的操作方法和控制方案设想不能及时消除蒸汽温度偏差，给汽轮机运行带来不稳定因素和经济损失。
[0007]从锅炉汽包分离出来的饱和蒸汽经过两段过热器(过热器、再热器)继续加热，使蒸汽温度达到工况要求，再去推动汽轮机工作。汽轮机是以蒸汽为工质将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式机械，具有一定压力和温度的蒸汽进入汽轮机，流过喷嘴并在喷嘴内膨胀，高速流动的蒸汽流经汽轮机转子上的动叶片做功，动叶带动汽轮机转子，按一定的速度均匀转动。冲转汽轮机转动(热能转换成机械能)，汽轮机带动发电机发电(机械能转化成电能)。
[0008]汽轮机启动过程中，主蒸汽压力偏高，在保持凝汽器真空不变的情况下，由于汽轮机的冲转不需要很大的蒸汽流量，主(再)蒸汽压力高节汽门开度过小，不利于汽轮机的暖机，延长启动时间；主蒸汽压力偏低，在凝汽器真空不变的情况下，为维持机组的负荷，调节汽门的开度变大，汽轮机内蒸汽的焓降会减少蒸汽的比容会增加，当压力减少到一定值时机组的负荷会降低，不利于机组的经济运行。
[0009]主蒸汽温度变化对机组的影响比主蒸汽压力更大，所以在运行过程中，控制好主蒸汽温度的变化，是汽轮机安全稳定运行的重要指标之一。
[0010]虽然蒸汽温度的提高有利于机组热耗的降低，同时汽轮机相对的内效率和热力系统的热循环都会提高，但蒸汽温度超过额定温度时，对机组的危害更为严重。蒸汽温度过高，在冲转过程中，可能会使膨胀不均匀，从而引起机组振动上升，如果不能及时的降低蒸汽温度，会引起机组振动过大而跳机。蒸汽温度上升后，各管道、主汽门及调节汽门、汽缸和调节级进汽室等高温金属的机械强度会变小，将导致各部件设备的损坏和寿命缩短，若温度变化幅度过大、次数频繁，各个金属部件会因热应力变化而造成疲劳损伤，从而产生裂纹损坏。
[0011]蒸汽温度过低时，不但影响机组的经济性，而且对机组的稳定安全运行造成很大的隐患。蒸汽温度降低，在机组真空、蒸汽压力不变的情况下，要维持机组的负荷，调节汽门会变大，增加了机组的蒸汽流量，可能会造成调节级叶片过负荷，不利于机组的安全稳定运行。同时，蒸汽压力和真空不变的工况，末级叶片的蒸汽湿度会增加，这样不但增加了末级叶片的蒸汽损失，同时加剧了末几级动叶片的水滴冲蚀，缩短了叶片的使用寿命。当主汽温度急剧下降，达到50℃以上偏差时，会造成水冲击的可能，应尽快的恢复蒸汽温度，如果蒸汽温度继续下降，为确保机组的安全，应打闸停机。
[0012]实现蒸汽温度的有效控制是通过减温器调节减温水量达到控制蒸汽温度的目的，其减温器工艺流程图如图1所示。
[0013]在火力发电蒸汽温度调节过程中，工艺要求通过减温水来调整汽轮发电机进口蒸汽温度。存在的问题：一是通过调节减温器的减温水加入量，来保证再热器出口蒸汽温度，滞后时间长；二是电动调节门的动作迟缓，动态响应时间长。
[0014]可见，影响调节汽轮机进汽(蒸汽)温度的因素主要是除外界不确定干扰外，过程滞后时间比较长，PID调节无法很好的解决时滞性较大的工艺控制问题。因此，能有效调节汽轮机进汽(蒸汽)温度，仍是现阶段本技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0015]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种火力发电汽轮机蒸汽温度的智能控制方法，可有效调节汽轮机的蒸汽温度。
[0016]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。
[0017]火力发电汽轮机蒸汽温度的智能控制方法，包括以下步骤：
[0018]A.设论域T
蒸汽
＝{T0，T1，T2，
…
，T
n
}，将其模糊化为[T
min
，T
ll
，T
l
，T
set
，T
h
，T
hh
，T
max
]的多个子集，即[T
min
，T
ll
]、[T
ll
，T
l
]、[T
l
，T
set
]、[T
set
，T
h
]、[T
h
，T
hh
]、[T
hh
，T
max
]；
[0019]B.确定相应的蒸汽温度的输出变量OP的隶属度函数；
[0020]C.以蒸汽温度为整个辨识的数据，设计一个三维模糊控制器与传统的PID调节相结合，构成Fuzzy
‑
PID汽轮机蒸汽温度智能控制。
[0021]优选的，所述隶属函数设为u1、u2、u3和u4，并制定其模糊控制策略。
[0022]优选的，所述模糊控制策略包括逻辑推理条件和控制策略规则。
[0023]优选的，所述逻辑推理条件为：
[0024]T
蒸汽
∈[T
l
，T
set
]or[T
set
，T
h
]THEN策略1；
[0025]T
蒸汽
∈[T
h
，T
hh
]且andTHEN策略2；
[0026]T
蒸汽
∈[T
h
，T
hh
]且andTHEN策略2；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.火力发电汽轮机蒸汽温度的智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：A.设论域T
蒸汽
＝{T0，T1，T2，
…
，T
n
}，将其模糊化为[T
min
，T
ll
，T
l
，T
set
，T
h
，T
hh
，T
max
]的多个子集，即[T
min
，T
ll
]、[T
ll
，T
l
]、[T
l
，T
set
]、[T
set
，T
h
]、[T
h
，T
hh
]、[T
hh
，T
max
]；B.确定相应的蒸汽温度的输出变量OP的隶属度函数；C.以蒸汽温度为整个辨识的数据，设计一个三维模糊控制器与传统的PID调节相结合，构成Fuzzy
‑
PID汽轮机蒸汽温度智能控制。2.根据权利要求1所述的火力发电汽轮机蒸汽温度的智能控制方法，其特征在于：所述隶属函数设为u1、u2、u3和u4，并制定其模糊控制策略。3.根据权利要求2所述的火力发电汽轮机蒸汽温度的智能控制方法，其特征在于：所述模糊控制策略包括逻辑推理条件和控制策略规则。4.根据权利要求3所述的火力发电汽轮机蒸汽温度的智能控制方法，其特征在于：所述逻辑推理条件为：T
蒸汽
∈[T
l
，T
set
]or[T
set
，T
h
]THEN策略1；T
蒸汽
∈[T
h
，T
hh
]且andTHEN策略2；T
蒸汽
∈[T
h
，T
hh
]且andTHEN策略2；T
蒸汽
∈[T
h
，T
hh
]且andTHEN策略4；T
蒸汽
∈[T
h
，T
hh
]且andTHEN策略4；T
蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨广鑫，刘占查，
申请(专利权)人：河北国超热力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：