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利用辐射能信号优化锅炉主蒸汽温度控制的研究

作　者: 吴吕斌
导　师: 周怀春
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 火焰图像处理辐射能信号系统辨识主蒸汽温度控制
分类号: TK323
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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引　用: 4次
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内容摘要

大型火力发电厂锅炉主蒸汽温度控制是电厂热工自动控制系统的重要组成部分。由于主蒸汽温度大迟延、大惯性等特点，采用传统PID控制器的主蒸汽温度控制系统的品质难以满足电厂安全、经济运行的需要。尽管国内外多位专家、学者多方研究对其进行优化，但局限于以锅侧参数信号为反馈信息变参数PID控制器仍然解决不了大迟延的问题。通过锅炉燃烧可视化检测技术获取的反映实时炉膛燃烧总能量的辐射能信号，可以引入到主蒸汽温度控制回路中，提前调节减温水量，从而有效的控制主蒸汽温度，从根本上解决了大迟延问题。基于这一思想，本课题在两个电厂各一台300MW机组锅炉上装设了炉内燃烧三维可视化检测系统，获取炉膛燃烧实时的辐射能信号。通过现场变工况动态试验，探寻了辐射能信号的变化规律，揭示水冷壁、过热器等与辐射能之间的静态关系。在现场试验积累的大量数据基础上，利用Matlab工具箱对主蒸汽温度被控对象进行模型辨识以及数值仿真。动态仿真结果表明辐射能信号响应时间快、超调量小；传统的热量信号初调易超调且响应时间慢。因此，融合辐射能信号与传统的热量信号的主蒸汽温度控制策略将获得较好的控制效果。将快速反映的炉侧辐射能信号与稳定性的锅侧热量信号进行联合控制的新策略应用在两台300MW机组锅炉主蒸汽温度控制系统中，通过各项对比性现场试验证明，引入辐射能信号的锅炉主蒸汽温度控制系统的品质得到了较大的提高：对应相同的大负荷扰动下主蒸汽温度波动值由±10℃减少到±3℃，减温水流量波动值也大幅减少。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 锅炉主蒸汽温度控制研究现状  10-15
  1.3 利用辐射能信号优化锅炉主汽温控制的研究  15-18
  1.4 本文主要工作  18-20
2 炉内燃烧检测及火焰图像处理系统  20-35
  2.1 炉内燃烧对主汽温作用机理  20-21
  2.2 协调炉侧控制对主汽温影响  21-23
  2.3 火焰图像检测原理  23-27
  2.4 辐射能信号提取  27-28
  2.5 辐射能信号检测的工程设计  28-34
  2.6 本章小结  34-35
3 主蒸汽温度对象特性及热力过程分析  35-51
  3.1 影响主蒸汽温度的扰动因素  35-38
  3.2 主蒸汽温度传统串级PID控制特性分析  38-43
  3.3 辐射能信号与受热面吸热量变工况试验分析  43-47
  3.4 辐射能信号与受热面吸热分析  47-49
  3.5 小结  49-51
4 引入辐射能信号的主汽温系统辨识和仿真  51-63
  4.1 主要扰动因素选择  51-53
  4.2 基于辐射能信号的主汽温控制策略  53-56
  4.3 主汽温动态模型的辨识  56-60
  4.4 引入辐射能信号的主汽温控制仿真  60-62
  4.5 小结  62-63
5 引入辐射能信号的主蒸汽温度优化控制试验  63-92
  5.1 主蒸汽温度控制策略对比分析  63-65
  5.2 辐射能信号引入主汽温控制回路试验设计  65-67
  5.3 辐射能信号引入主汽温控制回路试验  67-80
  5.4 引入辐射能信号的一级汽温控制试验  80-87
  5.5 辐射能信号同时引入协调和主汽温控制的试验  87-91
  5.6 小结  91-92
6 全文总结及今后工作展望  92-94
  6.1 全文总结  92-93
  6.2 今后工作展望  93-94
致谢  94-95
参考文献  95-105
附录1 作者在攻读博士学位期间发表的论文  105-106
附录2 作者攻读博士学位期间完成的主要科研项目  106-107
附录3 作者在攻读博士学位期间的获奖  107

利用辐射能信号优化锅炉主蒸汽温度控制的研究

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