列运行锅炉的负荷按比例分配。在实际生产过程中，为了达到以上目的，除了凭经验手动控制以外，已经提出了多种并列运行机组母管压力控制方案，常见的有燃料空气系统采用热量氧量信号的系统和基于直接能量平衡的系统。燃料空气燃烧控制系统该系统是以控制燃料量和空气量的比例来保证燃烧的经济性。其中燃料控制子系统如图所示，所有调节器均采用比例积分调节器。图燃料空气母管压力控制系统主调节器根据母管压力气与给定值之间的偏差对各台并列运行锅炉按比例发出增减负荷的信号图中的表示对号炉的负荷要求信号，各并列运行锅炉接受主调节器来的负荷要求信号。如果台锅炉设定为固定负荷，则由运行人员将开关切换至给定负荷信号。燃料调节器接受负荷要求信号和燃料量反馈信号，其任务是使燃料量与负荷要求相适应。此外，送风调节器与引风调节器也要协调动作，按负荷要求同时改变送风量与引风量，保持炉膛负压。在该系统中，锅炉的燃烧率是以燃料量来代替的。因此，燃料量的准确测量是保证该系统控制品质的个首要前提。然而，实际过程中燃料品质如水分灰分发热量并不是保持不变的，这会影响到测量的准确性，因而该系统需要进行改进。采用热量氧量信号的燃烧控制系统热量氧量燃烧控制系统中的燃料控制子系统如图所示。这个系统克服了煤粉量测量的困难，东南大学学士学位论文在母管制并列运行锅炉的燃烧控制中得到了广泛应用。图采用热量氧量信号的母管压力控制系统该系统与燃料空气控制系统的不同主要在于个是它用热量信号来代替燃料量信号，它可以较好的代表燃料量，且测量起来方便而准确。另个是它在送风子系统中引入了氧量校正信号，它能保证锅炉在不同负荷时，校正送风量，使燃料量和送风量保持最佳比值。基于直接能量平衡的母管压力控制系统蒸汽母管的流入量是锅炉产生的蒸汽量，流出量是进入汽机的蒸汽量，而母管压力反映了流入流出蒸汽流量物质平衡关系，也即能量平衡关系。对于母管制机组而言，将各并列运行锅炉作为蒸汽供给的个整体设有台锅炉并列运行，其理想热量信号为其中，为所有锅炉产生的总蒸汽量，为第台炉的蓄热系数，为第台炉的汽包压力。能量直接平衡的含义是汽机向锅炉需求的能量应该等于锅炉所能提供的能量。汽机的能量需求信号可以用表示，其中为主汽压力给定值，为母管压力。这样，在调节器入口处可以形成能量比较，其控制结构如图所示。东南大学学士学位论文∆图基于能量直接平衡的母管压力控制系统当机组能量平衡时，锅炉产生的能量与汽机所需能量平衡，即当控制系统处于稳态时，，，则式改写为这说明系统能量达到平衡时。母管压力等于给定值压力。由此可知，控制母管能量平衡，实际上也控制了母管压力。当时，即当母管压力不等于给定值时，调节器入口形成偏差，调节器开始动作，当系统稳定时，定可以确保能量平衡。本文经过总结认为，各种常规的母管压力控制系统的共同特点为并列运行的各台锅炉具有同个母管压力调节器，作用是维持母管压力稳定，同时向各并列运行锅炉的燃料调节器下达给定值，保证各台锅炉的负荷按比例分配。然而，由于蒸汽母管具有较强的蓄热能力，使得母管蒸汽压力对象具有大延迟特性。同时在母管制电厂中，机组耗量检修计划调峰备用等许多因素都会影响到汽机侧和锅炉侧设备组合方式的变化，这使得并列运行锅炉之间关联性强，影响因素较多。因此，常规的控制系统存在着些缺点。首先，多台锅炉共用同个母管压力调节器，故各台锅炉的燃烧控制系统之间相互影响，且它采用比例积分调节器，使得系统参数的整定比较困难。其次，母管制机组中台锅炉产的新汽，部分就近供给台机组，另部分经母管向较远的机组供汽。由于经过较长的管道和较多的阀门，有相应的压力损失，从而导致各段母管的压力也有差异。而常规系统在母管压力控制对象选取上将蒸汽母管作为集中参数式对象处理忽略了母管压力的局部间差异，这将导致备段母管的压力不能始终保持致。因此，以母管压力为主要被控参数的并列运行锅炉母管压力控制系统的设计，在现阶段尚存在有待突破的研究。由于并列运行机组的母管压力对象，具有大滞后大惯性时变和非线性等特点，使得些常规控制东南大学学士学位论文策略往往难以得到满意的控制效果。虽然近年来分散控制系统在火电机组上的广泛应用使火电机组自动化水平有了长足进步，但各种大多采用常规控制策类系统进行预测控制时作为预测模型使用。预测模型具有展示系统未来动态行为的功能，这样，我们就可以像在系统仿真时那样，任意的给出未来的控制策略，观察对象在不同控制策略下的输出变化如图。从而为比较这些控制策略的优劣提供了基础。图中，分别表示采用不同的控制策略和的控制量序列分别表示对应于控制策略和的输出。时刻未来过去图预测模型滚动优化预测控制是种优化控制算法。它是通过性能指标的最优来确定未来的控制动作，这性能指标涉及到系统未来的行为。例如，通常可取对象的输出在未来的采样点上跟踪期望轨迹的方差为最小，但也可采取更广泛的形式，例如要求控制能量为最小而同时保证输出在给定范围内等。性能指标中涉及到的系统未来的行为，是根据预测模型由未来的控制策略决定的。然而，需要强调的是，预测控制中的优化与传统意义下的离散最优控制有很大的差别。这主要表现在预测控制中的优化是种有限时段的滚动优化，在每个采样时刻，优化性能指标只涉及到从该时刻起未来有限的时间，而到下采样时刻，这优化时段同时向前推移见图。图中表示参考轨迹表示最优预测输出表示最优控制作用。因此，预测控制不是用个适用于全局的优化性能指标，而是在每时刻有个相对于该时刻的指标。不同时刻优化性能指标的相对形式是相同的，但其绝对形式，即所包含的时间区域，则是不同的。因此，在预测控制中，优化不是次离线进行，而是反复在线进行的。这就是滚动优化的意义，也是预测控制区别于传统最优控制的根本点。三炉两机的预测控制模型的建立与效果分析与前述三炉两机模型类似，将母管看成是个分布式参数式对象，并将母管划分为两段。则三炉东南大学学士学位论文两机部分的系统方框图为图三炉两机的预测模型系统图图封装部分的系统方框图此系统的仿真效果与分析东南大学学士学位论文图母管压力的曲线图图母管压力的曲线图东南大学学士学位论文由于系统较复杂，仿真时速度较慢，故仅对炉的燃烧率加入阶跃扰动。由图和可知。三炉两机系统炉燃烧率在时发生阶跃扰动，由于锅炉的对称布置和的变化几乎相同，在锅炉的燃烧率增大时，变大，而和则减小，以维持母管压力的稳定。根据上述分析，可以得出结论当锅炉燃烧率增大或减小时，与之对应的的机组和母管压力发生相应变化，其他机组的母管压力发生反方向的变化。六炉四机的预测控制模型的建立与效果分析之根据上文三炉两机模型，六炉四机的模型搭建可以参考下图图六炉四机模型示意图如图所示，六炉四机模型将两个三炉两机通过中间阀门连接，属于最简单的模型，结构简单易懂，将中间段母管简化为阀门，准确性稍低。用搭建出系统图，如图。东南大学学士学位论文图六炉四机系统图在此基础上设计六炉四机的预测模型控制系统方框图如下东南大学学士学位论文图六炉四机的预测模型系统图三炉两机部分参照图，此系统的仿真效果与分析图母管压力的曲线图东南大学学士学位论文图母管压力的曲线图图阀门开度的曲线图由于系统较复杂，仿真时速度较慢，故仅对阀门开度加入阶跃扰动。由图和可知。左边的三炉两机系统阀门开度在时发生阶跃扰动，左边的系统的母管压力减小，而右边的母管压力也相应的减小，即,但左边系统的稳定母管压力值明显比右边系统的小，亦即左边系统的母管压力减小幅度大东南大学学士学位论文于右边。根据上述分析，可以得出结论当阀门开度发生扰动时较近的机组和母管变化较大，较远机组的母管变化较小。六炉四机的预测控制模型的建立与效果分析之二前面已经建立过种六炉四机的预测控制模型了，现在将用另种方法来建立六炉四机的预测控制模型。系统方框图如下图六炉四机的预测模型系统图二三炉两机部分参照图，此系统的仿真效果与分析东南大学学士学位论文图母管压力和的曲线图图母管压力和的曲线图由于系统较复杂，仿真时速度较慢，当同时加入燃烧率和阀门开度扰动。由图可知。三炉两机子系统的阀门开度在时发生阶跃扰动，阀门开度增大时，子系统母管压力减小，这与在汽轮机原理所解释的样，符合实际情况，即证实了阀门开度增大母管压力减小这结论。由图可知，当阀门开度和燃烧率同时发生阶跃扰动时，母管压力比只有阀门开度发生扰动时的还要低。东南大学学士学位论文小结综合第三章和第四章可得出以下结论，预测控制相比于其他控制拥有更好的控制效果。在相同的阶跃扰动下，采用预测控制和采用普通控制能在更短的时间内达到稳态。由于时间有限，本文并没有对预测控制进行更多的改进，但我相信，定能够设计出更好的预测控制模型。另外由于预测控制的稳定时间和震荡存在定的反相关，因此合理的设计预测控制器能使二者满足电厂的各方面的要求，满足安全和经济的双重要求。东南大学学士学位论文结束语目前，我国众多的中小型热电厂大都仍采用并列式的母管制运行方式。对于母管制运行方式，母管蒸汽压力是其主要被控对象，它作为表征锅炉运行状态的重要参数，不仅直接关系到锅炉设备的安全运行和汽机主蒸汽的压力要求，而且其是否稳定反映了燃烧过程中能量的供需平衡，因此必须把它维持在定值或至少在定的范围内。然而由于热工被控对象大多是大延迟环节，且并列运行时各锅炉之间相互影响，现有的常规压力控制系统无法有效满足上述要求，因此有必要开发出新的母管压力控制系统，本文就针对这不足进行了些尝试。为此有必要先了解常规控制，然后将常规控制与新设计的预测控制进行比较，从而分析两种控制之间的差别，孰优孰劣的结论也可通过直观的仿真运行的到。本文应用机理分析的方法，主要研究了并列运行母管制机组的动态数学模型。该模型中锅炉炉膛汽包过热器的模型与单元机组的基本形同，不同的是母管数学模型的建立。例如将母管模型作为集中参数和分布参数相结合的对象来处理。炉膛燃料量和阀门开度是本文中的主要扰动对象，汽包压力母管压力和蒸汽流量是主要的监控对象。在分析这些监控对象后，得出了些与实际相符合的结论。最后本文研究了并列运行母管制机组的预测控制模型，该模型的基本环节与般控制的基本环节大同小异，但主要不同点是采用了预测控制模型，预测控制