基于双回路模糊PID的超临界直流锅炉主汽温控制方法与流程

：本发明涉及火力发电厂过程控制，具体涉及一种基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法。

背景技术

0、背景技术：

1、超临界直流锅炉是指主蒸汽压力大于22.1mpa的直流锅炉，由于超临界锅炉机组主蒸汽参数高、热效率高、煤耗低等诸多优势，超临界直流机组已成为火力燃煤发电厂的主流趋势；

2、超临界直流锅炉没有固定的液态-汽态转换点，蓄热能力小，相变位置不固定，动态特性复杂，工质流与能量流呈较强的非线性特耦合。超临界直流锅炉主蒸汽温度在上述因素影响下，温度控制困难，需采用多级(一般为两级)减温水同锅炉中间点温度共同配合才能满足设计规范要求；

3、超临界直流锅炉的汽水流动受热过程复杂，燃烧器布置、燃烧煤种的变化、锅炉热负荷的高低都会影响主蒸汽温度的调节；

4、现有技术的双回路串级pid控制方法会因各个锅炉型号、燃烧器布置、设计煤种和实际煤种的差异等诸多因素，造成主蒸汽温度调整不及时、波动范围大，降低锅炉燃烧热效率和发电煤耗的同时，也存在管壁超温的风险。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明的目的是提供一种基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，火力发电厂锅炉汽水蒸发阶段末级受热管壁为末级过热器，经末级过热器出口的蒸汽因直接驱动汽轮发电机做功称主蒸汽，本发明通过调整末级过热器入口温度，进而控制末级过热器出口温度-即锅炉主蒸汽温度，使其保持在额定要求范围内。

2、上述的目的通过以下的技术方案实现：

3、一种基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，对一级回热系统的超临界直流锅炉，在末级过热器入口设置减温水控制屏式过热器出口的主蒸汽温度，减温水均使用电动调节装置，引入双回路串级pid控制器，建立的模糊系统，经模糊推理和解模糊形成精确主、副回路模糊pid控制，使得主汽温度满足571±10℃。

4、所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，主蒸汽温度与末级过热器后温度均取三选中逻辑，控制器采样温度取温度变化速率限制器，自动切除异常波动坏点。

5、所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，主汽温度取左、右侧主汽温平均值为主回路主汽温测量值，末级过热器后温度取左、右侧末级过热器后温度为副回路汽温测量值，主汽温及末级过热器后左、右侧温差过大切除自动调节装置。

6、所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，双回路模糊pid控制采用双回路串级控制方式，主回路使用模糊pid控制器，副回路使用模糊pi控制器。

7、所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，主、副闭环回路采用基于专家经验的模糊控制，依据值班员操作数据，选择5段式模糊论域，即e＝{nb，ns，ze，ps，pb}，分别表示“负大”、“负小”、“零”、“正小”、“正大”。

8、所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，双回路主汽温度控制系统主、副闭环回路引入增量和对温度误差信号及其变化率进行归一化处理，设计量化因子，使误差及误差变化量的基本值域范围同模糊变量论域相吻合。

9、所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，主、副闭环回路的模糊系统均采用对称三角隶属度函数，依据操作站专家经验建立主、副回路控制器模糊规则表。

10、所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，将模糊化后的信号进行模糊逻辑推理，得到的模糊量解进行解模糊，进而获取精确控制输入和。

11、有益效果：

12、1.本发明是一种基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，该方法通过设计主蒸汽温度调节系统的测点选取算法，确保温度选定的准确性及有效性；构建pi副回路控制器控制先导入口温度开展粗调，构建pid主回路控制器控制主蒸汽温度进行细调，构造串级连接主、副回路控制器，提升主汽温度调节精度；依据电站值班员经验设定模糊规则库，进而对pid参数开展模糊逻辑计算，形成基于专家经验模糊pid串级回路；以一阶惯性系统模拟末级过热器滞后特性，验证双回路模糊控制方法的较传统串级控制的精度和效率有大幅提升。

13、2.本发明采用末级过热器入口温度调节出口温度额定，主蒸汽温度调节滞后性较大，选取末级过热器入口温度为先导温度，设置副调节器调整先导温度为545±20℃，取主蒸汽温度为控制目标，设置主调节器进行控制。

14、3.本发明方法中主蒸汽温度的主、副调节器串行连接，采用副调节器粗调后进一步提升主调节器的控制精度，满足锅炉主蒸汽目标设定值571±5℃。

15、4.本发明采用的具体方案为：构造一种基于模糊pid的双回路串级主蒸汽温度控制方法，通过双侧四取二逻辑、温升速率限制器以及测点质量检测装置确定主蒸汽及末级过热器入口准确温度，设计pi副回路控制器控制先导入口温度，设计pid主回路控制器控制主蒸汽温度，依据电站值班员经验设定模糊规则库，进而对pid参数开展逻辑计算，形成基于专家经验的模糊pid串级回路，以一阶惯性系统模拟末级过热器滞后特性，验证双回路模糊控制方法的较传统串级控制的精度有所提升。

16、5.本发明的主要流程如附图1所示，包括：主蒸汽温度采样选取；构建减温水串级双回路闭环控制系统；设立基于专家经验的模糊规则库；构造基于模糊逻辑的主、副回路pid控制器；调整末级过热器入口及出口温度至额定。

技术特征：

1.一种基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，其特征是：对一级回热系统的超临界直流锅炉，在末级过热器入口设置减温水控制屏式过热器出口的主蒸汽温度，减温水均使用电动调节装置，引入双回路串级pid控制器，建立的模糊系统，经模糊推理和解模糊形成精确主、副回路模糊pid控制，使得主汽温度满足571±10℃。

2.根据权利要求1所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，其特征是：主蒸汽温度与末级过热器后温度均取三选中逻辑，控制器采样温度取温度变化速率限制器，自动切除异常波动坏点。

3.根据权利要求2所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，其特征是：主汽温度取左、右侧主汽温平均值为主回路主汽温测量值，末级过热器后温度取左、右侧末级过热器后温度为副回路汽温测量值，主汽温及末级过热器后左、右侧温差过大切除自动调节装置。

4.根据权利要求3所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，其特征是：双回路模糊pid控制采用双回路串级控制方式，主回路使用模糊pid控制器，副回路使用模糊pi控制器。

5.根据权利要求4所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，其特征是：主、副闭环回路采用基于专家经验的模糊控制，依据值班员操作数据，选择5段式模糊论域，即e＝{nb，ns，ze，ps，pb}，分别表示“负大”、“负小”、“零”、“正小”、“正大”。

6.根据权利要求5所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，其特征是：双回路主汽温度控制系统主、副闭环回路引入增量和对温度误差信号及其变化率进行归一化处理，设计量化因子，使误差及误差变化量的基本值域范围同模糊变量论域相吻合。

7.根据权利要求6所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，其特征是：主、副闭环回路的模糊系统均采用对称三角隶属度函数，依据操作站专家经验建立主、副回路控制器模糊规则表。

8.根据权利要求7所述的基于双回路模糊pid的超临界直流锅炉主汽温控制方法，其特征是：将模糊化后的信号进行模糊逻辑推理，得到的模糊量解进行解模糊，进而获取精确控制输入和。

技术总结一种基于双回路模糊PID的超临界直流锅炉主汽温控制方法。传统双回路串级PID控制方法因各个锅炉型号、燃烧器布置、设计煤种和实际煤种的差异等因素，造成主蒸汽温度调整不及时、波动范围大，降低锅炉燃烧热效率和发电煤耗的同时，存在管壁超温的风险。本发明是对一级回热系统的超临界直流锅炉，在末级过热器入口设置减温水控制屏式过热器出口的主蒸汽温度，减温水均使用电动调节装置，引入双回路串级PID控制器，建立的模糊系统，经模糊推理和解模糊形成精确主、副回路模糊PID控制，使得主汽温度满足571±10℃。本发明用于双回路模糊PID的超临界直流锅炉主汽温控制方法。技术研发人员：王泉,王楠,刘国友,高太振,王长海,赵洪峰,焦仁杰,朱磊,张丰收,张永展,李恒,周瑞志,赵梓辰,杜启正,凌雁飞,吴文博,李春雷,王鹏,王晓明,陶彦涛,麻少刚,刘建新受保护的技术使用者：华能渑池热电有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13