1 000 MW燃煤機(jī)組干式電除塵器濃度閉環(huán)控制

郝勇生 王忠維 朱曉瑾 蘇志剛? 趙剛 殷捷

(1.東南大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210096；2.浙江浙能臺(tái)州第二發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 臺(tái)州 318000；3.南京瑞松信息科技有限公司，江蘇 南京 210038)

火力發(fā)電目前仍然是我國(guó)主要的發(fā)電方式，燃煤電站每年煙塵排放量居各個(gè)行業(yè)之首，電除塵器作為燃煤電廠應(yīng)用最廣泛的除塵設(shè)備，對(duì)降低燃煤電廠的煙塵排放起著至關(guān)重要的作用。

近年來(lái)，風(fēng)電、光伏發(fā)電及核電等新能源發(fā)電快速發(fā)展，為適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰需求，燃煤發(fā)電機(jī)組寬負(fù)荷靈活運(yùn)行已成為常態(tài)，機(jī)組煙氣流量及煙塵濃度變動(dòng)范圍大?；痣姀S現(xiàn)有干式電除塵器控制主要側(cè)重于火花頻率控制、火花積分值控制及平均電壓、電流控制等，而較少關(guān)注其出口煙塵濃度的閉環(huán)控制。目前，電除塵器煙塵濃度控制普遍采用手動(dòng)或開(kāi)環(huán)控制方式。在越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保要求下，為防止排放超標(biāo)，電除塵器常處于高參數(shù)運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致較高的除塵能耗。相比于純手動(dòng)運(yùn)行方式，采用根據(jù)負(fù)荷分段的開(kāi)環(huán)(比例)控制方式可取得一定的節(jié)能效果，但難以實(shí)現(xiàn)出口煙塵濃度的定值控制。在實(shí)際運(yùn)行中，電除塵器作為一個(gè)耗電大戶，降低除塵電耗已引起火電廠的高度重視。如何實(shí)現(xiàn)電除塵器出口煙塵濃度定值控制并降低電除塵器的能耗，是節(jié)能減排需要解決的重要問(wèn)題。

當(dāng)前，對(duì)干式電除塵器出口煙塵濃度控制的研究主要是基于智能算法的開(kāi)環(huán)優(yōu)化控制[1- 6]。其基本思想是：應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立干式電除塵器出口濃度-供電電壓模型后，采用最小二乘法擬合得到電除塵能耗模型，以干式電除塵器總電耗最小為目標(biāo)、以出口煙氣濃度不超過(guò)排放限定為約束條件，運(yùn)用優(yōu)化算法對(duì)高壓供電參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。該類方法以干式電除塵器入口煙氣濃度穩(wěn)定作為前提條件，其建立的出口煙塵濃度-供電電壓模型本質(zhì)上是一種靜態(tài)模型，所做的優(yōu)化方法是針對(duì)于穩(wěn)定的生產(chǎn)過(guò)程而言的，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大范圍變工況下煙氣濃度的定值閉環(huán)控制。

對(duì)干式電除塵器進(jìn)行煙塵濃度定值閉環(huán)控制，可以通過(guò)對(duì)干式電除塵器出口煙塵濃度的實(shí)時(shí)跟蹤控制，使煙塵排放濃度始終處在規(guī)定的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，并在排放不超標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)干式電除塵器的運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，帶來(lái)降低電除塵器耗電量的附加效果。干式電除塵器的除塵過(guò)程受煙氣性質(zhì)、煙氣量、煙氣濃度、供電電壓電流、陰/陽(yáng)極振打清灰、氣流分布、漏風(fēng)狀態(tài)等多種因素影響，除塵過(guò)程復(fù)雜，機(jī)理建模困難，且由于干式電除塵器入口和各級(jí)電場(chǎng)之間沒(méi)有含塵濃度的測(cè)點(diǎn)，給濃度閉環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了很大困難。這是目前我國(guó)燃煤電廠干式電除塵器普遍沒(méi)有投入濃度閉環(huán)控制的主要原因。

本研究針對(duì)五電場(chǎng)結(jié)構(gòu)的干式電除塵器，在建立電除塵器(末二級(jí)電場(chǎng))傳遞函數(shù)模型的基礎(chǔ)上，提出了一種煙塵濃度閉環(huán)控制方法。仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明這種控制方法對(duì)實(shí)現(xiàn)濃度設(shè)定值無(wú)偏差控制和擾動(dòng)抑制具有很好的控制效果。

1 整體控制方法

本研究以某電廠1 000 MW超超臨界燃煤機(jī)組干式電除塵器為研究對(duì)象，干式電除塵器采用多電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，配有六通道五電場(chǎng)，30臺(tái)高頻電源，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 干式電除塵器結(jié)構(gòu)

根據(jù)該電廠機(jī)組運(yùn)行要求，干式電除塵器出口煙塵濃度≤35 mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)立方米)。在各電室煙氣流量分配均勻的假設(shè)下，可以將同一級(jí)不同電室的所有電場(chǎng)作為一個(gè)整體進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析。雖然五級(jí)電場(chǎng)是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，但是其入口處及各級(jí)電場(chǎng)之間沒(méi)有濃度測(cè)點(diǎn)，只有出口處一個(gè)濃度測(cè)點(diǎn)，很難分別建立各室各級(jí)電場(chǎng)的煙塵濃度動(dòng)態(tài)特性模型，因此很難實(shí)現(xiàn)電除塵器所有電場(chǎng)之間的精確協(xié)調(diào)控制。末級(jí)電場(chǎng)離煙塵濃度測(cè)點(diǎn)最近，可采用試驗(yàn)建模的方法建立第五級(jí)電場(chǎng)高頻電源二次電流對(duì)出口煙塵濃度的動(dòng)態(tài)模型。但試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)僅使用末級(jí)一個(gè)電場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)能力受限，不能達(dá)到滿意的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)效果，故采用末二級(jí)電場(chǎng)作為一個(gè)整體調(diào)節(jié)，選擇將末級(jí)兩個(gè)電場(chǎng)投入濃度閉環(huán)控制。相比較而言，電除塵器前三級(jí)電場(chǎng)則可采用前饋控制方式，實(shí)現(xiàn)煙塵濃度粗調(diào)[7]。與此同時(shí)，一方面，為了提高系統(tǒng)閉環(huán)控制品質(zhì)，閉環(huán)控制器設(shè)計(jì)時(shí)兼顧了系統(tǒng)的魯棒性并引入干擾觀測(cè)器；另一方面，機(jī)組負(fù)荷對(duì)電除塵器出口濃度影響很大，為了適應(yīng)大范圍變負(fù)荷，采用負(fù)荷分段的方式，在不同典型負(fù)荷點(diǎn)上建立末二級(jí)電場(chǎng)的高頻電源二次電流對(duì)出口煙塵濃度的動(dòng)態(tài)模型并分別設(shè)計(jì)控制器，采用模糊加權(quán)方法實(shí)現(xiàn)控制作用的平滑切換。本研究采用的干式電除塵器整體控制策略示意圖如圖2所示。

圖2 干式電除塵器出口濃度控制策略

2 控制器設(shè)計(jì)

2.1 PID控制器參數(shù)整定

文獻(xiàn)[7]中已詳細(xì)介紹過(guò)電除塵器的靜態(tài)特性試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)過(guò)程，并給出了一種前三級(jí)電場(chǎng)的前饋控制策略。本研究重點(diǎn)闡述如何針對(duì)末二級(jí)電場(chǎng)設(shè)計(jì)閉環(huán)控制器。

對(duì)末二級(jí)電場(chǎng)，以末二級(jí)電場(chǎng)所有電室高頻電源二次電流的平均值為輸入變量、電除塵器出口煙塵濃度為輸出變量，采用文獻(xiàn)[7]中介紹的基于免疫遺傳算法的傳遞函數(shù)建模方法，建立的傳遞函數(shù)模型如表1所示，s為拉普拉斯算子。表1給出了模型與試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接的均方根誤差?？梢园l(fā)現(xiàn)，不同負(fù)荷點(diǎn)處的動(dòng)態(tài)特性模型能夠很好地逼近試驗(yàn)數(shù)據(jù)，與其他負(fù)荷點(diǎn)相比，850 MW負(fù)荷下電除塵器出口煙塵濃度受到干擾影響較大，辨識(shí)的模型誤差高于其他負(fù)荷點(diǎn)。

PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、適用范圍廣、魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因此，PID控制器及其改進(jìn)類型仍然在工業(yè)過(guò)程控制中占據(jù)著主導(dǎo)地位。常規(guī)PID控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。圖中，r(s)為設(shè)定值，C(s)為控制器的傳遞函數(shù)，Gp(s)為被控對(duì)象的實(shí)際模型，d(s)為干擾，y(s)為輸出。

表1 干式電除塵器不同負(fù)荷下動(dòng)態(tài)模型

圖3 常規(guī)PID控制系統(tǒng)框圖

本研究采用不完全微分PID控制器，形式如下：

(1)

基于內(nèi)?？刂?IMC)原理的PID控制器不僅具有內(nèi)模控制的優(yōu)點(diǎn)，也保持了傳統(tǒng)PID控制的特點(diǎn)，能兼顧控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制性能，且易于被工程技術(shù)人員所接受，易于采用現(xiàn)代控制硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，本研究采用內(nèi)模PID(IMC-PID)控制器參數(shù)整定方法來(lái)整定PID控制器參數(shù)。內(nèi)?？刂频乃枷胗蒅arcia等[8]于1982年提出，首先被Rivera等[9]引入PID控制器設(shè)計(jì)。對(duì)于具有純滯后環(huán)節(jié)的被控對(duì)象，采用IMC-PID控制器參數(shù)整定方法時(shí)，首先需要對(duì)純滯后環(huán)節(jié)進(jìn)行近似處理。對(duì)純滯后環(huán)節(jié)常見(jiàn)的近似處理方法有一階Pade近似[10]、Taylor近似[11]及二階非對(duì)稱Pade近似[12]等。在這幾種近似方法中，二階非對(duì)稱 Pade 近似雖然計(jì)算最為繁瑣，但普遍適用于實(shí)際工業(yè)過(guò)程中存在的大滯后過(guò)程對(duì)象，因此本研究采用二階非對(duì)稱Pade近似對(duì)純滯后環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，推導(dǎo)IMC-PID控制器參數(shù)整定公式。二階非對(duì)稱Pade近似公式為

(2)

式中，參數(shù)γ1=-0.613 4，γ2=0.124 7,δ=0.386 6,為純滯后時(shí)間常數(shù)。

內(nèi)模控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。圖中，GIMC(s)為內(nèi)?？刂破鞯膫鬟f函數(shù)，Gm(s)為模型的傳遞函數(shù)，ym(s)為模型輸出。

圖4 內(nèi)模控制結(jié)構(gòu)框圖

圖4虛線框中的C(s)與圖3中的C(s)具有等價(jià)關(guān)系，從而得到PID控制器C(s)與IMC控制器GIMC(s)之間的關(guān)系為：

(3)

(4)

根據(jù)IMC-PID控制器參數(shù)整定方法[13]，可得IMC-PID控制器的參數(shù)整定公式為：

(5)

由式(5)可見(jiàn)，在對(duì)象模型確定的情況下，僅需調(diào)整濾波器的時(shí)間常數(shù)ε就可以改變PID控制器參數(shù)，系統(tǒng)的魯棒性和瞬態(tài)響應(yīng)特性也會(huì)隨之改變。由于本研究采用的是試驗(yàn)建模的方法，所建立的模型會(huì)存在一定的誤差，且電場(chǎng)之間耦合會(huì)對(duì)出口濃度產(chǎn)生影響，因此，控制器的設(shè)計(jì)必須考慮控制系統(tǒng)的魯棒性，在整定濾波器的時(shí)間常數(shù)時(shí)，需兼顧控制系統(tǒng)的魯棒性和瞬態(tài)響應(yīng)特性。在此，采用誤差平方積分ISE作為評(píng)價(jià)系統(tǒng)控制品質(zhì)的性能指標(biāo)，采用最大靈敏度Ms來(lái)衡量控制系統(tǒng)的魯棒性，公式如下：

(6)

(7)

式中,t為時(shí)間。取不同的濾波器時(shí)間常數(shù)ε，可計(jì)算得到其誤差平方積分ISE和最大靈敏度Ms。為方便比較，將ISE和Ms隨濾波器參數(shù)ε的變化曲線繪制在同一張圖中，如圖5所示。從圖5中可以看出，最大靈敏度Ms隨濾波器的時(shí)間常數(shù)的增大而減小。由于Ms越小，控制系統(tǒng)越魯棒，但同時(shí)系統(tǒng)的控制品質(zhì)會(huì)惡化。一般情況下取Ms在1.2～1.8之間。濾波器參數(shù)ε要在系統(tǒng)的魯棒性和控制品質(zhì)里折中選擇，即：最大靈敏度Ms大小合適，誤差平方積分ISE較小。根據(jù)這一原則，各負(fù)荷點(diǎn)選取的濾波器參數(shù)ε和IMC-PID控制器參數(shù)整定結(jié)果見(jiàn)表2。

基于所設(shè)計(jì)的IMC-PID控制器，在各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，分別在t=100 s做出口濃度的幅值為d(s)=-2 mg/m3的設(shè)定值躍擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，其中，負(fù)號(hào)“-”表示下階躍(通常出口濃度設(shè)定值為30～35 mg/m3，該階躍變化幅值介于5%～10%之間)。

圖5 ISE和Ms隨濾波器參數(shù)ε的變化曲線

表2 IMC-PID控制器參數(shù)整定結(jié)果

在t=400 s做幅值為d(s)=+2 mg/m3的上階躍擾動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)，仿真效果見(jiàn)圖6。其中，Cd(s)為電除塵器出口煙塵濃度,I4,5(s)為末二級(jí)電場(chǎng)所有電室高頻電源二次電流的平均值(在實(shí)際運(yùn)行中，為避免電流調(diào)節(jié)速度過(guò)快和調(diào)節(jié)幅度過(guò)大造成對(duì)電除器電源的損害，通常對(duì)電流進(jìn)行了限速和限幅處理)。由圖6可以看出，各負(fù)荷點(diǎn)下煙塵濃度Cd的誤差平方積分ISE和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)偏差均較小且無(wú)發(fā)生超調(diào)，調(diào)節(jié)時(shí)間短，均小于150 s。因此，設(shè)計(jì)的IMC-PID控制器兼顧了系統(tǒng)魯棒性和瞬態(tài)調(diào)節(jié)性能，在設(shè)定值跟蹤和抑制外擾方面都具有較好的控制品質(zhì)。

圖6 IMC-PID閉環(huán)控制響應(yīng)特性

2.2 帶干擾觀測(cè)器的IMC-PID控制

干式電除塵器除塵過(guò)程會(huì)受到多種干擾影響，上面設(shè)計(jì)的IMC-PID控制器從魯棒性的角度解決了輸出通道干擾的抑制問(wèn)題，而沒(méi)有考慮輸入通道上的未知干擾對(duì)電除塵器出口煙塵濃度的影響。干擾觀測(cè)器(DO)是一種有效的干擾估計(jì)技術(shù)，基于干擾觀測(cè)器的控制(DOBC)在工程上實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，且對(duì)實(shí)際受控對(duì)象參數(shù)變動(dòng)的魯棒性較強(qiáng)，本研究引入干擾觀測(cè)器來(lái)消除輸入通道的未知干擾，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

考慮對(duì)象動(dòng)態(tài)特性含有遲延環(huán)節(jié)，故采用如圖7所示的干擾觀測(cè)器[14]。圖中，Gn-(s)為不包含遲延環(huán)節(jié)的對(duì)象標(biāo)稱模型，u為控制輸入，d為等效干擾，f為觀測(cè)干擾，ξ為測(cè)量噪聲，Q(s)為低通濾波器，定義如下：

(8)

在設(shè)計(jì)的IMC-PID控制器基礎(chǔ)上，加入干擾觀測(cè)器，對(duì)4個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的控制模型進(jìn)行閉環(huán)控制仿真實(shí)驗(yàn)。仿真中，針對(duì)圖7中的模型輸入通道上的等效干擾d，分別在t=100 s時(shí)加入階躍擾動(dòng)(d=-200)，在t=600 s加入斜坡擾動(dòng)(d=-2(t-600))，在t=700 s處消失(d的量綱與模型階次有關(guān)，這里的量綱與濃度的變化量的改變量相同)。各負(fù)荷點(diǎn)輸出和控制作用閉環(huán)響應(yīng)曲線如圖8所示，為方便比較，分別計(jì)算IMC-PID和基于干擾觀測(cè)器的IMC-PID(DOB-IMC-PID)兩種控制方式下系統(tǒng)的誤差平方積分ISE，如表3所示。由表3可以看出，加入干擾觀測(cè)器后，系統(tǒng)的誤差平方積分ISE明顯減小，階躍擾動(dòng)和斜坡擾動(dòng)對(duì)電除塵器出口煙塵濃度的影響減小，控制系統(tǒng)的抗干擾能力增強(qiáng)。

圖7 非最小相位系統(tǒng)的干擾觀測(cè)器

圖8 基于干擾觀測(cè)器的IMC-PID閉環(huán)控制響應(yīng)特性

2.3 不同負(fù)荷點(diǎn)模型切換

實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中機(jī)組負(fù)荷不斷變化，干式電除塵器在大范圍工況下運(yùn)行時(shí)，只采用固定參數(shù)的控制器，必然會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能惡化。另外，隨著機(jī)組負(fù)荷的變化，若采用直接切換的方式切換各個(gè)PID控制器之間的控制作用，也會(huì)引起控制作用的抖動(dòng)，切換瞬間系統(tǒng)輸出產(chǎn)生較大的跳變。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵在于模型切換的同時(shí)，控制作用也要平滑切換。本研究采用模糊加權(quán)的算法實(shí)現(xiàn)控制作用的軟切換[15- 17]。

表3 不同負(fù)荷下IMC-PID與DOB-IMC-PID性能比較

采用多模型方法設(shè)計(jì)控制器，需要根據(jù)工況點(diǎn)對(duì)工作區(qū)域進(jìn)行合理劃分。本研究中的干式電除塵器出口濃度被控對(duì)象模型是在不同負(fù)荷點(diǎn)下建立的，因此本研究根據(jù)機(jī)組負(fù)荷對(duì)其進(jìn)行劃分，對(duì)4個(gè)典型負(fù)荷點(diǎn)之間的模型隸屬度做線性化處理，各個(gè)模型的隸屬度如圖9所示。各模型的有效適用范圍用隸屬度w來(lái)表示，且

(9)

模糊加權(quán)控制通過(guò)各個(gè)控制器控制作用的模糊加權(quán)獲得實(shí)際整體控制作用，從而實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行區(qū)域的平滑切換，使系統(tǒng)在大工況范圍內(nèi)能平穩(wěn)運(yùn)行。采用模糊加權(quán)策略的控制方案如圖10所示。

圖9 模型隸屬度

圖10 多模型PID控制方案

圖10中，多模型控制器提供的控制作用u是各PID控制器輸出ui加權(quán)：

(10)

式中，wi為第i個(gè)PID控制器輸出值的權(quán)重，即根據(jù)負(fù)荷信號(hào)計(jì)算得到的模型隸屬度。

采用上述模糊加權(quán)方法，以20 MW/min的速率分別做升負(fù)荷過(guò)程的試驗(yàn)，電除塵器初始工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)500 MW，負(fù)荷變化范圍為500 MW至1 000 MW，變負(fù)荷過(guò)程中在機(jī)組負(fù)荷600 MW處做幅值為2 mg/m3的輸出階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，其中不同負(fù)荷段采樣的模型如下。

(1)500～700 MW：表1中#1模型。

(2)700～800 MW：表1中#2模型。

(3)800～900 MW：表1中#3模型。

(4)900～1 000 MW：表1中#4模型。

仿真結(jié)果如圖11所示。通過(guò)對(duì)比圖11中的結(jié)果可以看出，在機(jī)組變負(fù)荷過(guò)程中，相比于控制器直接切換的方式，采用模糊加權(quán)控制算法得到的控制曲線更平穩(wěn)，整體動(dòng)態(tài)偏差有所減小，模糊加權(quán)控制算法更能保證變工況過(guò)程中系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了定量比較兩種控制方式的控制效果，同樣采用誤差平方積分ISE作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。直接切換時(shí)ISE=156.45，模糊加權(quán)切換時(shí)ISE=151.58。

圖11 升負(fù)荷過(guò)程中電除塵器的系統(tǒng)響應(yīng)曲線

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

某電廠1號(hào)爐干式電除塵器已投入電除塵器濃度閉環(huán)控制。圖12為開(kāi)環(huán)控制方式下，干式電除塵器出口煙塵濃度特性曲線?？梢园l(fā)現(xiàn)：①在機(jī)組升負(fù)荷過(guò)程中，隨著煙氣流量的增大，干式電除塵器出口煙塵濃度明顯呈增大趨勢(shì)，在高負(fù)荷段煙塵濃度波動(dòng)更大，甚至出現(xiàn)濃度超標(biāo)現(xiàn)象；②為確保煙塵濃度不超標(biāo)，干式電除塵器運(yùn)行參數(shù)普遍設(shè)置較高，在機(jī)組低負(fù)荷段尤為明顯，造成了干式電除塵器的高能耗。

投入煙塵濃度閉環(huán)控制后，在機(jī)組負(fù)荷大范圍變動(dòng)的工況下，干式電除塵器出口煙塵濃度依然能夠控制穩(wěn)定，與開(kāi)環(huán)方式相比優(yōu)勢(shì)明顯。圖13示出了機(jī)組升負(fù)荷過(guò)程中的煙塵濃度控制曲線，圖14示出了在不同負(fù)荷點(diǎn)下的濃度控制曲線?？梢钥闯觯诖蠓秶冐?fù)荷和受到干擾情況下，本研究提出的閉環(huán)控制方法具有較好的控制品質(zhì)。此外，采用閉環(huán)控制方式，在保證濃度不超標(biāo)的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)煙塵濃度的變化實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)高頻電源參數(shù)使電除塵器運(yùn)行在能耗相對(duì)較低的水平，帶來(lái)顯著的節(jié)能效果。

為驗(yàn)證本研究所設(shè)計(jì)的干式電除塵器控制系統(tǒng)的節(jié)能效果，對(duì)電除塵器進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)節(jié)能量驗(yàn)證試驗(yàn)，分別采用本研究設(shè)計(jì)的閉環(huán)控制與原開(kāi)環(huán)優(yōu)化運(yùn)行方式進(jìn)行能耗對(duì)比，得到兩種運(yùn)行方式下機(jī)組負(fù)荷與電除塵器電耗特性，并在此基礎(chǔ)上，計(jì)算得到濃度閉環(huán)控制相比原運(yùn)行方式的節(jié)能率。節(jié)能率與機(jī)組負(fù)荷關(guān)系曲線如圖15所示。

圖12 開(kāi)環(huán)控制煙塵濃度特性

圖13 閉環(huán)控制煙塵濃度特性

圖14 不同負(fù)荷點(diǎn)煙塵濃度閉環(huán)控制特性

圖15 節(jié)能率與機(jī)組負(fù)荷關(guān)系

需要說(shuō)明的是，與圖12不同(目的在于說(shuō)明開(kāi)環(huán)控制方式下煙塵濃度控制不穩(wěn))，圖15給出了濃度閉環(huán)控制與開(kāi)環(huán)控制相比下的節(jié)能效果對(duì)比。從圖15可以看出，在450～1 050 MW機(jī)組負(fù)荷范圍內(nèi)，閉環(huán)控制方式在全負(fù)荷區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能運(yùn)行，平均節(jié)能率為30.56%，且在中低負(fù)荷的節(jié)能效果更加明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究對(duì)五電場(chǎng)結(jié)構(gòu)的干式電除塵器提出了一種閉環(huán)控制策略，實(shí)現(xiàn)了干式電除塵器真正意義上的閉環(huán)控制。該控制策略采用內(nèi)模PID控制器設(shè)計(jì)方法，在兼顧系統(tǒng)的魯棒性和瞬態(tài)響應(yīng)特性條件下引入干擾觀測(cè)器以提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力，并通過(guò)模糊加權(quán)的多模型控制方式減小模型和控制作用切換時(shí)的擾動(dòng)適應(yīng)機(jī)組大范圍變負(fù)荷。仿真和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，本研究提出的控制方法具有較好的閉環(huán)控制品質(zhì)，節(jié)能效果明顯。