纵观我国能源工业的发展历史和现状,在过去和将来的相当长的时期内电能是我国能源工业的主体,而电能中的主要来源是火力发电。随着国民经济和社会可持续发展的需要,人们对环保和节能的需要越来越迫切。汽轮机旁路作为火力发电机组的重要辅机设备,对机组的启停、安全稳定运行以及回收工质降低能耗有着重要的作用和意义。当今国内火电机组汽轮机旁路系统进口设备与国产设备并存,进口旁路系统虽然运行稳定、功能完善,但存在着功能和控制模型不能与国产主机完全匹配,不能满足国产主机的运行需要。而国内的技术研究和设备制造并未对旁路系统给予足够的重视,甚至有简化其功能和配置的趋势,因此旁路系统的功未能得到合理的开发和应用。本文针对旁路系统控制技术中存在的问题,围绕旁路系统的控制模型、旁路控制系统设备、旁路系统阀门执行机构的伺服控制以及旁路阀门二次蒸汽温度的温度控制展开研究,主要研究内容如下。针对作为机组辅机系统,旁路的工作状态完全取决于主机当前的工况需要这一前提,研究并建立适宜的旁路系统控制模型。火力发电机组是一个大惯性、大滞后的热力系统,其运行工况始终处于一种渐变和动态调整的状态之中,各个环节和设备的参数之间相互耦合、相互影响的情况非常复杂,旁路系统的运行指令不能从运行人员或其它控制系统给定,需要旁路控制系统按照机组当前的状态和需要达到的目标自行给定。本文采用有限状态自动机理论,将汽轮机的一系列的运行工况划分为有限的确定状态,从而解决机组状态分析和自动跟踪问题,实现机组的运行方式分析,并根据机组当前的运行参数实时给定或调整旁路系统各设备的控制给定值。在此基础上建立旁路系统的控制模型,为旁路控制系统实现全程自动控制奠定基础。根据火电机组对旁路系统的现场控制需要,研制适应性好、运行可靠、人机接口友好的旁路控制系统。为保证旁路控制系统的高可靠性,除控制系统设备具有较高的可靠性之外,控制系统从过程信息采集、I/O通道、主控制器、通信网络(接口)到执行机构、人机操作接口等在结构和配置上均采用冗余设计,使得局部的设备故障不会影响到控制系统的正常运行,并且实现故障的消除可以在线处理和修复,确保系统的安全稳定运行。控制系统能够适应不同的主机、旁路系统设备的不同配置以及阀门执行机构的驱动方式等,都能够进行有效的控制和操作。控制系统采用开放结构,能够与机组主控系统以及其它重要分系统之间的信息交换和协同工作。针对旁路阀门变速、变力矩和高精度的控制要求,设计实现位置反馈、速度反馈和电流反馈的三环控制结构,解决电机的驱动控制问题。提出基于改进粒子群优化算法的RBF网络整定PID控制算法。该控制算法利用改进后的粒子群优化算法对PID控制器的初始参数进行优化,避免初始控制参数对系统控制效果的影响,降低系统的敏感性,通过RBF网络对系统进行在线整定,克服不确定性对系统性能的不利影响。采用基于Logistic混沌映射所产生的随机序列作为执行机构的速度和位置给定,进行阀门执行机构的伺服控制实验,实验结果表明,本文提出的基于改进PSO的RBF神经网络整定PID控制算法在高、中、低三种速度下均具有良好的速度控制精度和位置控制精度,特别是在低速运行下,系统运行平稳,位置控制更加精确,保证执行机构在频繁启停方式下的控制需要。针对二次蒸汽温度控制的大惯性、大滞后和非线性特征,分析旁路系统一、二次蒸汽温度的等焓平衡特性,给出二次蒸汽温度与一、二次蒸汽流量、压力、温度以及减温水流量、压力的关系,并据此提出基于多维数据表的二次蒸汽温度自适应寻优控制方法。依据阀门通流特性对多维数据表的海量数据进行优化,得到能够适应大多数控制器的数据存储模型。为克服系统静差,在寻优控制的基础上采用模糊PID控制器加以辅助调节。实际实验结果表明,该控制方法能够有效地解决二次蒸汽温度控制的大惯性、大滞后和非线性问题,实现过程的快速跟踪和响应。在上述研究基础上,应用本文所实现的控制系统和方法,进行300MW机组中压缸启动旁路系统控制应用,实际运行结果表明,在旁路系统的配合下,机组顺利实现中压缸启动,启动稳定,负荷扰动控制在允许的范围内。本文建立的旁路系统控制模型、设计实现的旁路控制系统装置以及旁路阀门伺服控制、二次蒸汽温度控制方法,在火电机组中得到大量实际应用,对于提高旁路系统的控制性能、改善机组的整体运行效果起到重要作用。