大型超临界机组先进控制策略研究

论文摘要

电力系统在国民经济中有重要作用。我国是世界上主要的煤炭生产大国和消费大国之一,以煤炭为主要一次能源。目前我国全国生产的煤炭约有50%用于发电。所以生产同样多的电量供电煤耗比国际水平竟高出25%之多这不是个一般性的技术问题和经济问题,而是涉及可持续发展战略的大问题。何况我国火电生产的规模还在急剧扩大,国际上的节能降耗水平也在日益提高,降低全国火电煤耗问题急需认真对待。为了实现电力的可持续发展,我国正在利用目前电力供需矛盾缓和的有利时机,抓紧进行火电结构调整,大力推动新技术的采用,淘汰高能耗机组,加强节能环保改造。随着我国电力市场的实际情况和国民经济发展的需要,电站项目朝着高参数、大容量的方向发展已成为大势所趋,近年来超临界锅炉技术在国内得到迅速发展和应用。我国在已掌握制造亚临界300～600MW机组的基础上,正在加快开发、研制超临界机组的步伐,通过引进技术或合作制造,逐步实现国产化和批量化,逐渐提高超临界机组在火电装机中的比重。现在至2010年的“十一·五”期间,国家将以攻关关键技术、发展大型超临界机组为重点来发展和加强发电装备工业。目前,国产大型超临界机组已完成试制并投入运行,即将具有商品化生产能力。超临界火电机组容量指600MW及以上,超临界压力指蒸汽压力从亚临界参数过渡到超临界参数,即主蒸汽压力从17Mpa提高到24～25Mpa;主蒸汽温度从530℃提高到540℃,由一级中间再热改进为两级中间再热,使温度再提高到566℃及以上;供电煤耗小于300克/千瓦时,机组效率比同容量亚临界机组提高2～2.4%。以60万千瓦机组为例,超临界机组比亚临界机组每年可节省约2.5万吨标准煤。大型超临界机组的研制需解决一批重大的关键技术,包括设计技术、生产工艺、材料技术、自动化技术、运行技术。其中自动化技术主要包括超临界机组关键仪表和关键系统控制。仪表和控制系统是超临界机组的重要组成部分。通过研究,600MW超临界机组仪表和控制系统的技术,主要包括:1、超临界机组的分散控制系统(DCS)平台和自动化技术研究;2、超临界机组的管理信息系统(MIS);3、超临界机组的监控系统(SIS);4、超临界机组的全仿真系统;5、超临界机组的辅助控制系统;6、超临界机组的电气控制系统;7、现场总线和超临界高温高压检测仪表。本文研究的主要内容是超临界机组分散控制系统的先进控制策略及其应用。超临界机组由于其压力等级高,工作介质刚性提高,动态过程加快;锅炉为

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的目的和研究内容
• 1.3.1 本文研究的目的
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 2 超临界机组的控制系统
• 2.1 超临界机组工艺流程简介
• 2.2 超临界机组热控设计
• 2.2.1 超临界机组的特点
• 2.2.2 超临界直流炉机组和汽包炉机组控制系统比较
• 2.2.3 主要热力系统的热控设计
• 2.2.4 超临界机组锅炉本体设计的一些特点
• 2.2.5 热控主要检测仪表的选型
• 2.3 超临界机组控制系统设计
• 2.3.1 分散型控制系统（DCS）的选型和配置
• 2.3.2 超临界机组分散型控制系统应用实例
• 2.3.3 主要成套配供控制装置的选择
• 2.3.4 机组保护
• 2.3.5 新技术的工程应用
• 2.4 结论
• 3 超临界机组先进控制策略开发与应用
• 3.1 超临界机组控制策略的特点
• 3.1.1 协调控制系统
• 3.1.2 给水全程控制系统
• 3.1.3 中间点温度控制和过热汽温控制
• 3.1.4 锅炉启动分离器的控制
• 3.1.5 一次调频控制
• 3.1.6 磨煤机控制
• 3.2 模糊控制在汽温控制系统中的应用
• 3.2.1 系统特点及问题分析
• 3.2.2 混合型模糊PID 系统在蒸汽温度系统中的应用
• 3.2.3 应用效果
• 3.2.4 结论
• 3.3 超临界机组中的H∞控制
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 H∞控制问题的基本提法
• 3.3.3 Hco 问题的状态空间解
• 3.3.4 H∞理论与电厂控制问题的结合
• 3.3.5 应用效果
• 3.3.6 结论
• 3.4 电厂在线性能分析及故障诊断系统
• 3.4.1 系统整体结构
• 3.4.2 系统功能及其实现
• 3.4.3 应用实例
• 3.4.4 结论
• 3.5 超临界机组给水控制
• 3.5.1 超临界直流锅炉给水系统的动态特性和控制要求
• 3.5.2 给水系统控制策略的研究与应用
• 3.5.3 结论
• 3.6 超临界机组的协调控制
• 3.6.1 概述
• 3.6.2 有关协调控制的建议方案
• 3.6.3 机组协调控制方式设计方案
• 3.6.4 机组协调控制系统及其主要子系统的整体基本构成策略
• 3.6.5 机组目标负荷指令处理回路的构成
• 3.6.6 协调控制的动态响应特性
• 3.6.7 结论
• 3.7 超临界机组控制系统建模及仿真研究
• 3.7.1 引言
• 3.7.2 协调控制系统（CCS）简介
• 3.7.3 建模、仿真与模块库
• 3.7.4 CCS 开环仿真实验与辨识建模研究
• 3.7.5 结合DCS 系统SAMA 图的CCS 仿真
• 3.7.6 结论
• 4 结论与展望
• 4.1 主要结论
• 4.2 大型超临界机组先进控制研究与应用效益分析
• 4.2.1 直接经济效益
• 4.2.2 社会效益
• 4.2.3 结论
• 4.3 后续研究工作的展望
• 4.3.1 需要继续完成的研究
• 4.3.2 超超临界机组先进控制策略的研究
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 独创性声明
• 学位论文使用授权书