松原西门子PLC代理

0 引 言
    火力发电在我国电力-T业中占有重要地位，火力发电机组是火力发电系统的核心设备。随着火力发电机组越来越向大容量、高参数、高效率的方向发展，生产系统日益复杂，系统的耦合性、时变性、非线性等特点显得更加突出，对机组主汽温系统控制品质的要求越来越严格。
    主蒸汽温度是火力发电机组的重要参数，对主汽温的控制必须注意5个问题：
    a．汽温过高会使锅炉受热面及蒸汽管壁金属材料的蠕变速度加快，影响使用寿命。例如，12 CrMoV钢在585℃环境下保证应用强度的时间约为10×104 h，而在595℃时达到3×104 h就可能会丧失其应用强度，而且如果受热面严重超温，将会由于管道材料强度的急剧下降而导致爆管。
    b．汽温过低会使机组循环热效率降低，煤耗增大。根据理论估算可知：汽温降低10℃，会使煤耗平均增加0.2％。此外，汽温过低，汽轮机转子所受的轴向推力增大，对机组安全运行十分不利。
    c．汽温变化过大，除使管材及有关部件产生疲劳外，还将引起汽轮机转子与汽缸的胀差发生变化，甚至产生剧烈振动，危及机组安全运行。
    d．影响汽温变化的因素很多，例如，蒸汽负荷、减温水量、燃料成分、烟气侧的过量空气系数和火焰中心位置等。
    e．汽温对象在各种扰动作用下(如负荷、工况变化等)反映出非线性、时变性等特点，使其控制的难度加大。
    针对主汽温控制的复杂性和重要性，必须正确选择主汽温的控制手段或控制策略，以保证主蒸汽的品质和生产过程的安全性、经济性。
1 控制策略选择
    主蒸汽温度控制系统是一个纯滞后系统，被认为是一个较难控制的复杂对象。若直接采用基本PID控制，难以满足对系统的控制要求。而采用改进的PID控制策略，一般可以获得较为满意的控制效果。改进PID控制是指史密斯补偿控制和微分先行PID控制。史密斯补偿控制从根本上采取措施消除或部分消除滞后对控制系统控制品质的影响，以改善系统的控制品质。该控制策略和基本PID控制策略相比，具有控制品质高、鲁棒性好等优点，适用于控制精度要求较高的场合。缺点是需要对系统模型进行计算机辨识，其识别过程复杂，实时性较差，可靠性较低，故在实际生产过程中应用较少。
    微分先行PID控制是将微分作用提前，即包含了一个先行的微分环节。微分环节的输出信号包含了被控参数及其变化速度值，将其作为测量值输入到比例积分控制器中，可使系统克服超调的作用加强，从而补偿过程滞后，达到改善系统控制品质的目的。采用PI的微分先行控制方案，可较好地抑制滞后系统的超调量，控制性能良好，且不需要进行模型识别，所以微分先行PID控制具有结构简单、可靠性高、易于工业实现等诸多优点。与史密斯补偿控制相比，具有相当大的优越性。
    随着微处理器技术的发展。特别是现代控制理论和智能控制理论研究和应用，为控制复杂无规则系统开辟了新途径。模糊PID控制器是近年发展起来的一种新型控制器，其优点是不要求掌握被控对象的jingque数学模型，而根据人工控制规则组织控制决策表。然后由该表决定控制量大小。尽管与基本PID控制策略相比具有一定的优越性，但由于其控制过程过于复杂，运算量过于庞大，实时性也较差，所以在实际工业应用中，具有一定的局限性。
    在锅炉主汽温这样的纯滞后控制系统中，采用微分先行PID控制，能有效地克服超调现象。缩短调节时间，而且其算法简单，实现起来简单方便，是比较理想的控制方案。
2 主汽温数学描述

    串级系统主汽温控制系统模型由系统输入，PID控制器、导前区、惰性区、系统输出等组成，如图1所示。

图1 串级主蒸汽温度控制系统模型框图

    图中，扰动1为减温水的自发扰动，扰动2为燃烧率的改变。导前区的系统传递函数为：
    
    惰性区的系统传递函数为：