火電廠鍋爐再熱汽溫優(yōu)化控制分析

蔡欣

摘?要：火電廠鍋爐再熱汽溫的被控對(duì)象運(yùn)行中，具有高延時(shí)性、非線性化的特點(diǎn)，因此在具體的運(yùn)行階段，很容易導(dǎo)致在實(shí)際的系統(tǒng)處理和運(yùn)行中，導(dǎo)致采取的火電廠鍋爐再熱汽溫控制系統(tǒng)無法適應(yīng)該系統(tǒng)的運(yùn)行要求?；趯?duì)火電廠鍋爐再熱汽溫現(xiàn)有控制模型的分析，本文指出了目前控制方案使用中存在的問題，在此基礎(chǔ)上制定了火電廠鍋爐再熱汽溫的優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：火電廠;鍋爐;再熱汽溫控制

引言：火電廠鍋爐再熱汽溫的現(xiàn)有控制方案中，通常采用PID控制模式，該方法多年使用中在技術(shù)的使用方法上較為完善與優(yōu)秀，不過該技術(shù)在當(dāng)前的使用中，所存在的問題也日漸凸顯，比如超調(diào)量過大、抗干擾能力日漸不足等，導(dǎo)致火電廠鍋爐再熱汽溫控制效果較差。在今后的系統(tǒng)建設(shè)中，需要對(duì)火電廠鍋爐再熱汽溫的優(yōu)化控制方案進(jìn)行重建。

一、火電廠鍋爐再熱汽溫的控制方案

（一）控制原理

在目前的火電廠鍋爐再熱汽溫控制系統(tǒng)中，廣泛采用PID控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于所有參數(shù)的調(diào)整和歸納，該系統(tǒng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行原理是，通過采用汽溫的測(cè)量裝置，監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)在當(dāng)前的系統(tǒng)運(yùn)行中的實(shí)際溫度參數(shù)，之后通過信號(hào)放大器、控制中樞以及通信系統(tǒng)，把所有的這類參數(shù)都進(jìn)行全面的對(duì)比和分析，之后將取得的所有控制指令向被控對(duì)象傳遞，從而讓該項(xiàng)控制系統(tǒng)可以保證在運(yùn)行過程，將最終實(shí)際生成的信號(hào)用于火電廠鍋爐再熱汽溫的控制。對(duì)于被控對(duì)象，目前廣泛采用噴水降溫閥進(jìn)行處理，其中PID控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，就明顯可以采用該裝置，自行控制噴水降溫閥的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)火電廠鍋爐再熱汽溫的控制。

（二）控制系統(tǒng)問題

在火電廠鍋爐再熱汽溫控制系統(tǒng)的建設(shè)工程，當(dāng)前該系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行階段主要有三個(gè)問題。首先是系統(tǒng)的運(yùn)行超調(diào)量過大，而超調(diào)量過大往往就意味著在整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行階段，就需要消耗較長(zhǎng)的時(shí)間，在控制系統(tǒng)階段的控制時(shí)間較長(zhǎng)，則在控制效果層面上，該問題會(huì)得到進(jìn)一步地凸顯[1]。其次是系統(tǒng)復(fù)雜度提高，雖然PID系統(tǒng)的運(yùn)行中，整個(gè)系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，并且各類設(shè)施的使用數(shù)量較少，不過在火電廠鍋爐再熱汽溫的控制中，當(dāng)前對(duì)該參數(shù)的控制要求升高，其中必須要使用大量的其他類型的設(shè)施，使得PID控制系統(tǒng)的復(fù)雜度逐漸升高。最后是控制精度較低，基于PID控制原理的火電廠鍋爐再熱汽溫調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行中，系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，從而導(dǎo)致該系統(tǒng)的控制誤差過大，甚至可以達(dá)到8～10℃，使得控制效果極差。

二、火電廠鍋爐再熱汽溫的優(yōu)化控制方案

（一）控制函數(shù)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的PID控制模型會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)具有過高的超調(diào)量，并且在控制的效率參數(shù)相對(duì)較低，因此在新的控制函數(shù)設(shè)計(jì)中，要采取預(yù)測(cè)性的控制參數(shù)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)和相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比和分析，之后根據(jù)今后一段時(shí)間內(nèi)所預(yù)測(cè)取得的結(jié)果，對(duì)相關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步地調(diào)整。對(duì)于預(yù)測(cè)函數(shù)的建設(shè)過程，首先是需要全面分解整個(gè)火電廠鍋爐再熱汽溫系統(tǒng)的各個(gè)空間，并且將整個(gè)空間設(shè)置為多個(gè)子空間，最終建立專用的運(yùn)行模型，可以全面根據(jù)該子空間內(nèi)的相關(guān)模型設(shè)計(jì)方案對(duì)整個(gè)控制器進(jìn)行處理和調(diào)整。在控制過程中，要可以在被控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征發(fā)生變化時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器的運(yùn)行信號(hào)加權(quán)處置，之后可以得到相對(duì)應(yīng)化結(jié)果。其次要根據(jù)各個(gè)子空間模型中所需要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)以及各類數(shù)據(jù)的使用模式，對(duì)其作出進(jìn)一步調(diào)整。最后是將所有的子系統(tǒng)進(jìn)行相加處理，通過采用求和的模式，全面了解目前該系統(tǒng)可否滿足運(yùn)行控制需求，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令。

（二）核心控制器設(shè)計(jì)

在核心系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，由于已經(jīng)開始采用預(yù)測(cè)控制模型進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的控制，并且具有了良好的控制效果，因此需要對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)際算法、預(yù)測(cè)函數(shù)的使用模式以及相關(guān)的控制能力進(jìn)行專項(xiàng)處理，之后才可以使得整個(gè)系統(tǒng)具有較高的抗干擾性能。在預(yù)測(cè)控制模型的建設(shè)和使用中，需要改善整個(gè)控制系統(tǒng)性能方面的相關(guān)參數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)該參數(shù)具有較高的優(yōu)越性時(shí)，需要對(duì)整個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的分解。其中針對(duì)火電廠系統(tǒng)，對(duì)于被控的煙氣擋板就需要根據(jù)其當(dāng)前的實(shí)際運(yùn)行狀況對(duì)相關(guān)的參數(shù)作出調(diào)整，并且在具體的溫度控制方面，要根據(jù)控制擋板調(diào)整汽溫工況下的傳遞函數(shù)以及相對(duì)應(yīng)的控制指令，通過使用整條流程實(shí)現(xiàn)對(duì)最終煙氣溫度的精準(zhǔn)控制。

（三）參考參數(shù)處理

所謂的參考參數(shù)是指，要能夠在預(yù)測(cè)函數(shù)的模式建設(shè)過程，根據(jù)相關(guān)的控制精度以及預(yù)測(cè)函數(shù)的運(yùn)行原理設(shè)定不同的控制模型，同時(shí)針對(duì)該控制模型需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的處理，并且將數(shù)字信號(hào)引入到輸出變化表現(xiàn)曲線，將其分解為若干個(gè)已經(jīng)經(jīng)過事先選定的函數(shù)指標(biāo)[2]。通常情況下，需要根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際運(yùn)行特性和參考軌跡，對(duì)預(yù)測(cè)函數(shù)的個(gè)數(shù)以及運(yùn)行形式進(jìn)行有序的選擇，則在火電廠鍋爐的實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，要對(duì)電廠鍋爐再熱汽溫模型，簡(jiǎn)化成一階模型之后，可根據(jù)該系統(tǒng)的時(shí)間和管理對(duì)象非常曲線進(jìn)行近似求取，因此在控制數(shù)系統(tǒng)中可以采用基于函數(shù)理論，對(duì)函數(shù)個(gè)數(shù)處理狀態(tài)下的系統(tǒng)運(yùn)行功能跟蹤系統(tǒng)，之后根據(jù)該控制系統(tǒng)的輸入模型直接設(shè)置相關(guān)矩陣，并對(duì)相關(guān)的矩陣進(jìn)行加權(quán)處理。

（四）誤差補(bǔ)償處理

電廠的鍋爐再熱汽溫預(yù)測(cè)模型在誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的建設(shè)過程，需要對(duì)該系統(tǒng)的控制模型選擇為狀態(tài)空間模型，之后利用該模型直接通過選擇相應(yīng)的參數(shù)預(yù)測(cè)其輸出量，由于煙氣擋板和再熱汽溫模型可以簡(jiǎn)化為一階傳遞，此時(shí)針對(duì)該模型可以繼續(xù)由相關(guān)的狀態(tài)空間方程進(jìn)行描寫，其中主要涉及的函數(shù)包括時(shí)間常數(shù)、滯后參數(shù)等，若滯后參數(shù)不為零時(shí)，采用預(yù)估補(bǔ)償思想對(duì)該模型進(jìn)行建設(shè)。

三、火電廠鍋爐再熱汽溫的優(yōu)化控制效果

（一）仿真處理方案

在仿真信息的處理過程，要根據(jù)該建設(shè)模式，采用MATLAB軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的相關(guān)物理模型進(jìn)行建設(shè)，當(dāng)然也可以采用其他的模式進(jìn)行分析，而在具體的建設(shè)過程，要根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的控制理念選擇專業(yè)的電子器件，且這類電子器件的運(yùn)行表現(xiàn)以及彼此間關(guān)系，可以直接根據(jù)已經(jīng)設(shè)定的相關(guān)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行設(shè)定，并且進(jìn)行程序編寫，之后設(shè)計(jì)溫度的變化曲線，以分析在不同的運(yùn)行狀況下，該溫度變化曲線的最終對(duì)應(yīng)參數(shù)，以及相關(guān)參數(shù)的具體處理成果，從而和最終所需要達(dá)成的控制效果進(jìn)行對(duì)比。

（二）實(shí)際參數(shù)分析

從實(shí)際取得參數(shù)的分析效果上來看，一方面采用了這一新型的控制方式，無論是在最終結(jié)果取得方面還是在最終參數(shù)的分析方面，都相對(duì)于原有的PID控制系統(tǒng)具有了更高的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)，另一方面在各類設(shè)施的后續(xù)使用過程，從相關(guān)分析結(jié)果的研究過程來說，最終取得的作用效果針對(duì)新的控制參數(shù)具有更高的運(yùn)行顯著性增益效果，因此可以認(rèn)為在當(dāng)前的系統(tǒng)建設(shè)過程，相關(guān)信息的應(yīng)用效果具有極高的優(yōu)勢(shì)。

（三）最終結(jié)果取得

在最終結(jié)果地取得過程，可以認(rèn)為由于當(dāng)前的預(yù)測(cè)類函數(shù)模型在工作過程，可以實(shí)現(xiàn)所有運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的預(yù)測(cè)和分析，并做出相對(duì)應(yīng)的調(diào)整，因此可以認(rèn)為在實(shí)際的工程項(xiàng)目管理和設(shè)計(jì)過程中，可以全面采用這一設(shè)計(jì)方案，對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行預(yù)先化的處理[3]。同時(shí)針對(duì)各類處理結(jié)果的后期利用效果以及相關(guān)方案的使用方法，也都可以根據(jù)設(shè)定方案的具體作用類型進(jìn)行調(diào)整。

結(jié)論：綜上所述，火電廠鍋爐再熱汽溫調(diào)整系統(tǒng)的建設(shè)過程，傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)具有超調(diào)量過大、控制時(shí)間較長(zhǎng)等問題，在新的控制系統(tǒng)建設(shè)過程，要通過采用預(yù)測(cè)函數(shù)模型進(jìn)行配置。要將整個(gè)系統(tǒng)分成不同的子系統(tǒng)并配置相關(guān)權(quán)重，以預(yù)測(cè)在今后一段時(shí)間內(nèi)，該系統(tǒng)在溫度參數(shù)控制上所發(fā)生的變化，并且依托于這一變化參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

參考文獻(xiàn)：

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