淺談火電廠過熱氣溫控制系統的改進

摘 要：國內大多數火電廠過熱氣溫控制主要通過過熱器來實現，過熱器一般采取串級控制和導前微分控制的方式來保證鍋爐氣溫維持在一定范圍內波動，但容易出現超溫的問題。近幾年，廣義預測控制（GPC）得到了廣泛應用，該控制系統具有自適應能力較強、系統響應快等優點。本文對基于階梯式GPC控制器的過熱氣溫自動控制系統進行了詳細介紹。

關鍵詞：火電廠 過熱氣溫控制 自動控制系統 廣義預測控制系統

中圖分類號：TK223.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0107-02

火電廠鍋爐是火力發電機組的關鍵部件，為保障鍋爐的安全、高效運行，火電廠鍋爐配備有多個自控系統，例如汽包水位自動控制系統、過熱氣溫自動控制系統、再熱氣溫自動調節系統等等，使得火電廠鍋爐成為一個大滯后、多變量、多干擾的工作對象，以傳統的PID控制器為核心的鍋爐過熱氣溫控制系統在自動化控制上存在諸多問題，其中主要的有：容易出現超溫、調節滯后、過量調節等。而廣義預測控制則較好的克服了這些缺點，本文以某電廠控制系統的改進為例，具體闡述了基于階梯式廣義預測器（GPC）控制平臺的運行及其與PID控制系統之間的無縫切換技術。

1 基于階梯式廣義預測器（GPC）控制系統

2 某電廠過熱氣溫控制系統的結構及特點

該機組鍋爐過熱減溫系統為二級四點減溫，其中第一級減溫器安裝在低溫過熱器和分隔屏過熱器之間，呈左右分布格局；第二級減溫器分布在后屏和末級過溫器之間的導氣管上，左右各一個。主蒸汽溫度調節因為受燃燒器影響較少，一般采用兩級噴水減溫方式調節。

3 對常規直流燃煤鍋爐氣溫控制系統的改進

上圖例中的過熱氣溫控制模型采用兩級PID控制系統，以過熱器出口溫度作為主信號，主PID調節器的輸出作為副PID調節器（內環PID調節器）的定值。副PID調節器通過控制噴水減溫閥來控制減溫后的溫度，進行參數設定時，其設定值即是需要達到的減溫后的溫度值。主PID調節器則根據末級過熱器的出口溫度，來設定內環PID調節器的值。在發生大幅氣溫波動時（例如±10°以上），則需要進行手動調節從而避免超溫現象出現。

4 基于階梯式GPC系統的數值模擬

火電廠鍋爐在發電機組的安全運行方面發揮著重要作用，而由于其工作環境的特殊，對自動控制要求非常高。在這一方面，國內外都進行了許多的研究和應用。廣義預測控制理論雖然發展時間不長，而且在控制算法方面還存在缺陷，但已經在工業項目的自動化控制中得到了較為廣泛的應用，通過一系列的仿真實驗結果表明，只要加大研究力度，積極探索改進，廣義預測控制系統一定能在火電廠的自動化控制中發揮更加重要的作用。

參考文獻

[1]劉錦，聶詩良.基于穩定平臺的廣義預測控制算法[J].傳感器世界，2012（10）.

[2]王江榮.基于灰色廣義預測模型的自適應PID控制算法[J].電氣自動化，2013（1）.

[3]王輝.基于階梯式廣義預測算法的鍋爐預測控制研究[J].中國科技縱橫，2013（2）.

[4]黃宇，趙晴，翟淑英.PID調節在電廠運行中的應用[J].企業導報，2013（3）.