火电厂经济燃烧系统的建模与参数优化matlab

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李平康

（北方交通大学机电学院，北京

摘

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要：结合某电厂$""%&机组氧量’风量控制系统建模与优化的实例，介绍利用%()*(+软件包中辨识

进行分散控制系统（中氧量控制系统辨识和:;.控和非线性优化工具,-.（,/0120345-/065/1.37280）.-9）制系统参数优化的方法，分析讨论了火电厂燃烧风量控制系统特性，实际建模和参数优化的实现技术。建模和参数优化为机组提升(<-性能提供了方便。

关键词：火电机组；分散控制系统；%()*(+；建模；参数优化

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文献标识码：+

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调节器、微分器、一阶惯性环节等。采用.-9实现的

;引言

在火电厂控制系统中，风量’氧量控制是燃烧控

控制系统的拓扑结构特点为：各基本单元是简单而标准化的，对复杂功能的实现是通过用标准基本单元的复杂连接完成的。这使当.-9被实际使用到具体工程时控制系统结构和参数才完全确定下来。多年来由于许多工程系统的设计安装及组态运行与现场实际不完全一致，且由于工程调试时间紧，控制系统运行任务重，工程经初步调试投运后，控制系统几乎就不再做参数优化试验。许多成熟的控制器参数优化方法和软件包难以用于.-9实际工程环境。

本文结合某电厂$""%&机组建模与优化实例，介绍利用%()*(+软件包中辨识和非线性优化，进行.-9中工具,-.（,/0120345-/065/1.37280）

制中的一个重要组成部分，在动态调节过程中必须保证风量大于煤量；静态则要保持适当的风煤比例，即保证一定的过剩空气系数!。烟气含氧量不仅是重要的经济性指标，也是环保的重要指标，氧量过低，会造成燃烧不完全，既增加煤耗又污染环境；氧量过高，使送引风机电耗增加，还会造成烟气中二氧化硫排放量增加。因此，在投入风量控制的同时也要投入氧量自动控制，这对于节能或减少操作人员的工作强度都很有意义。虽然目前火电厂已广泛但仍有许多机组氧量自动没能很好投采用了.-9，

入。究其原因，氧量测量是一个问题，自动控制系统本身的参数优化也存在一些问题。本文结合送引风机系统的建模与氧量校正，对.-9参数优化进行讨论。

目前的.-9大都可与&20=/H7,)网络相联，并具有可任意组态的特点，即.-9控制器的结构是一些简单的标准结构，如基本的和各种变形的:;.收稿日期：M""!’"R’!"；修回日期：M""!’"S’!"

:;.控制系统的建模和参数优化方法。该机组采用

西门子)T%:.-9。机组投运(<-后需对各级子系统进行优化，以便能在安全约束下较快地响应电网负荷需求。火电厂燃烧风量经济性控制系统的参数优化属于该机组优化(<-的一个子课题。风量’氧量控制系统建模和参数优化为机组提升(<-性能提供了帮助。

作者简介：李平康（男，四川雅安人，教授，从事与电力生产过程相关的建模、仿真及测控方面的理论与工程应用的教学、!NRR’）

研究工作。

中国电

力

作为煤量给定。为在快速减负荷时让锅炉控制系统

!火电厂经济燃烧系统及调节特性分析

锅炉烟气中氧含量可直接反映燃烧情况，并能

获得较快响应，需要风煤调节回路在接到负荷变化指令的同时开始动作，这种平行调节与前述交叉限制是互相矛盾的，因此，平行调节不能突破一定的度，也就是不能使风量低于煤量太多而导致燃烧不常在交叉限制之前的风量调稳定。在’’(系统中，

节回路让总燃料减去一个值后再与燃烧指令大选；而煤量调节回路让总风量加一个值后再与燃烧指令

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。小选［

在线指导燃烧操作。这是因为若使锅炉保持最佳燃烧工况，必须控制进入锅炉的空气与燃料两者比例恰当。这一比例可由送入锅炉的实际空气量与燃料完全燃烧所需理论空气量之比即过剩空气系数!体现。一般燃煤锅炉的!最佳值应在!"#$%!"&$之间。但直接控制过剩空气系数!十分困难，通常采取连续测量烟气中氧气含量的方法了解!值的大小以判断燃烧状况，控制进入炉膛空气量，从而维持最佳风煤比，达到优化燃烧的目的。

火电厂燃烧控制系统为典型的多变量系统。通常的控制方法是：燃料量与蒸汽压力由协调控制系处理；经济燃烧由送风机控制风量实现；炉统（’’(）膛负压由引风机调整。常用的送风量控制有#种基本形式：（由送风机调节风量，二次风挡板调整风!）由二次风挡板调节风量，送风箱与炉膛的差压；（#）机调整风箱压力。采用送风机调节风量的控制系统一般能获得较好的风量响应，因为用二次风挡板调节风量最终也要等送风机出口风压回复后才能真正得到风量。但采用送风机调节风量的控制系统具有较大风险性，因为如果送风机调节系统参数整定欠佳，则系统可能发生振荡，这将会直接威胁机组的安

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。全运行［

图!氧量对实际风量修正

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氧量对风量指令修正

实际中常将锅炉视为线性系统，认为其负荷与风量、送风机动叶开度或二次风挡板开度呈线性关系。因此，在协调控制系统设计中，负荷指令一般直接送到风量控制系统。当负荷指令改变时，通过前馈回路的作用可很快获得新工况下的风量指令和动叶开度，而不必等到氧量变化后再进行调节。氧量校正（锅炉只是近控制回路的加入基于以下#个原因：!）似的线性系统，仅仅依靠前馈回路获得的风量并不能保证氧量指标符合要求，要获得准确的风量，必须氧量设定值是负荷的函数，与负加入氧量校正；（#）荷呈非线性关系。在协调控制系统中，负荷变化时，首先通过前馈回路调节风量，然后再由氧量控制系统进行校正，最终获得满意的控制效果。

常见的氧量校正方式有#种，一种是用氧量调节器的输出对实际总风量信号进行修正，如图!所示；另一种是氧量调节器的输出对风量指令进行修正，如图#所示。为保证增减负荷时不出现不完全燃烧情况，在’’(系统中常采用风煤交叉限制功能设计，使加负荷时煤量总是迟于风量变化，而在减负荷时煤量总是领先风量变化。交叉限制的实现是在风量调节回路让总燃料与燃烧指令大选后作为风量给定，而在煤量调节回路让总风量与燃烧指令小选后

送风和氧量控制构成串级调节系统，氧量校正与风量调节相比是非常缓慢的。在变工况之后，有可能出现风量调节回路静态工作点的暂时偏移。设工况)氧量校正系数为最大值，而工况*为最小值。氧量调节器将承担风当工况在)与*之间变化时，

量调节中非线性补偿部分的工作。由于补偿值较大，足以使操作 …… 此处隐藏：5101字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……