【摘 要】
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过热器出口主蒸汽温度是火电厂锅炉运行过程的重要参数之一,它的品质将直接影响锅炉热效率和供电煤耗率,同时也关系着整个发电机组的安全稳定运行。因此,对汽温的精准控制是电力企业安全生产、节能降耗、控制成本的关键。随着国家能源政策的变革,许多高排放、高煤耗的中小型发电机组逐步被淘汰,取而代之的是以超临界技术为代表的大型单元制机组。这些机组参数高、容量大、非线性强,各种参数间的耦合紧密,主蒸汽温度的控制难度
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过热器出口主蒸汽温度是火电厂锅炉运行过程的重要参数之一,它的品质将直接影响锅炉热效率和供电煤耗率,同时也关系着整个发电机组的安全稳定运行。因此,对汽温的精准控制是电力企业安全生产、节能降耗、控制成本的关键。随着国家能源政策的变革,许多高排放、高煤耗的中小型发电机组逐步被淘汰,取而代之的是以超临界技术为代表的大型单元制机组。这些机组参数高、容量大、非线性强,各种参数间的耦合紧密,主蒸汽温度的控制难度加大。此外,大容量火电机组往往还要承担电网的调峰任务,负荷变化剧烈且频繁,传统的串级PID控制已经不能满足调峰任务下超临界火电机组主汽温度的精准控制。针对上述问题,本文以山西某电厂厂级监控信息系统（SIS）中的历史数据为基础,展开了超临界直流锅炉汽温控制系统的设计。首先,通过对大量历史运行数据进行分析和预处理,利用带有线性递减惯性权重与自适应变异的改进粒子群优化算法,实现100%负荷、75%负荷、50%负荷三个典型工况下汽温被控对象模型参数的辨识,最终得到了各典型负荷下的汽温被控对象传递函数模型。其次,将模型预测控制理论引入传统汽温控制算法当中,以动态矩阵控制（DMC）为主控制器,比例控制为副控制器,构建了超临界直流锅炉的主汽温串级DMC控制系统,并在单一负荷下取得了较传统串级PID控制更好的控制效果。最后,将多模型策略引入串级DMC控制系统中,通过对典型负荷下子控制器输出信号的加权,实现大范围变工况下主汽温度的良好控制。仿真实验表明,本文设计的多模型串级预测控制系统不但可以有效克服超临界直流锅炉汽温对象的大惯性、大滞后特性,显著提高汽温控制品质,而且还可以适应大容量机组的调峰任务,在大范围快速变工况下依旧能够达到机组安全运行指标,对实现主汽温度的全自动控制具有一定的工程应用价值。
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