引言

　　在火電廠控制系統(tǒng)中，主汽溫度控制一直是難以解決的問題，這主要是因為汽溫控制對象具有大延時、大慣性和時變性的特點，采用常規(guī)和簡單的控制規(guī)律均難以獲得較好的調(diào)節(jié)效果。

　　目前，工程中常用的汽溫控制系統(tǒng)采用的是最基本的串級調(diào)節(jié)和具有導(dǎo)前微分的雙回路控制結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上引人Simith預(yù)估和參數(shù)自適應(yīng)等控制策略。但以上控制策略的共同缺點是克服系統(tǒng)的純滯后性和大慣性環(huán)節(jié)的能力較弱。為了提高控制精度，本設(shè)計采用西門子公司主汽溫度控制策略。

一、控制系統(tǒng)特點分析

　　1.1控制原理

　　西門子公司汽溫控制系統(tǒng)原理如圖1所示，這是一個具有導(dǎo)前溫度信號的雙回路汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)。內(nèi)回路采用[(1-PTn)*導(dǎo)前溫度]為反饋信號。它相當(dāng)于一個實際微分環(huán)節(jié)，動態(tài)時使PTn模塊的輸出近似與主汽溫相等，從而改善主汽溫調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性；穩(wěn)態(tài)時內(nèi)回路輸出為零，使過熱器出口汽溫等于給定值。外回路的作用是根據(jù)過熱器的運(yùn)行工況，對控制器的參數(shù)進(jìn)行增益調(diào)整。

　　則圖l可簡化為圖2所示框圖，即系統(tǒng)由原來的雙回路控制系統(tǒng)簡化為單回路控制系統(tǒng)。

　　1.2 PTn模塊的整定

　　為了便于對汽溫控制系統(tǒng)進(jìn)行整定，西門子公司給出了PTn 模塊的擬合參數(shù)表。本文選擇n=6 ，如表1所示。表1中：Tu為鍋爐減溫水流量的線性函數(shù)；Tg為鍋爐負(fù)荷（主汽流量）的線性函數(shù)。

　　通過減溫水階躍擾動試驗，得出主汽溫和二級減溫器出口汽溫（導(dǎo)前汽溫）的階躍響應(yīng)曲線，再由主汽溫和導(dǎo)前汽溫響應(yīng)曲線可估算出惰性區(qū)的傳遞函數(shù)。

　　1.3變增益回路的整定

　　在不同運(yùn)行工況下，減溫水流量擾動下汽溫控制對象的動態(tài)特性存在著較大的差異。因此，為了獲得較好的調(diào)節(jié)效果，應(yīng)在不同工況下進(jìn)行試驗，并采用變參數(shù)調(diào)節(jié)。圖1中內(nèi)回路的作用就是根據(jù)過熱器的運(yùn)行工況，對控制器的參數(shù)K進(jìn)行增益調(diào)整。西門子公司給出了變增益回路的經(jīng)驗整定方法。

1.4 變增益控制

　　主蒸汽的燴值表示每1kg蒸汽應(yīng)具有的熱值，主蒸汽每變化1℃所對應(yīng)的燴差變化表示每1kg蒸汽所需的熱值改變。根據(jù)水蒸氣熱力性質(zhì)表，在不同汽壓和汽溫工況下，過熱蒸汽的燴差變化是不同的。因此，汽溫控制對象的動態(tài)特性是隨著運(yùn)行工況而發(fā)生改變的。根據(jù)燴差變化進(jìn)行變增益控制是近年來西門子在汽溫控制中采用較多的方法。

　　汽溫每變化1℃所需的減溫水量取決于在不同汽壓和汽溫下過熱蒸汽的燴差變化。在一定的汽壓和汽溫范圍內(nèi)，增益調(diào)整值是燴差的線性函數(shù)。

　　根據(jù)減溫水作用的區(qū)域，取導(dǎo)前汽溫作為燴差計算的汽溫參數(shù)，汽壓參數(shù)則取主汽壓力信號，輸人燴值計算表，即可得出汽溫每變化1℃的焓差值。

二、仿真研究

　　本文采用Simulink對西門子公司主汽溫度控制策略進(jìn)行仿真研究川，并與串級汽溫控制系統(tǒng)進(jìn)行比較。仿真結(jié)果如圖3所示。

　　由圖3可以看出，系統(tǒng)分別在t=150s時加人定值擾動和在，t=300s時加人減溫水流量擾動。與傳統(tǒng)的串級控制相比，西門子主汽溫度控制策略的控制性能具有恢復(fù)時間快、振動幅度小的特點。試驗結(jié)果表明，采用西門子主汽溫度控制策略控制主汽溫具有很強(qiáng)的抗干擾能力，其控制品質(zhì)得到很大改善。如果在以上情況下略微調(diào)整參數(shù)，其控制品質(zhì)還會得到進(jìn)一步改善。

　　總的來說，采用西門子主汽溫度控制策略對模型的不確定因素和內(nèi)外擾動均有很好的適應(yīng)能力，其控制品質(zhì)要遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)的串級控制。

三、結(jié)束語

　　本文根據(jù)過熱器的運(yùn)行工況，通過采用西門子主汽溫度控制策略，對控制器的參數(shù)進(jìn)行增益調(diào)整，使過熱器出口汽溫等于給定值。從仿真結(jié)果來看，與一般串級汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)和具有導(dǎo)前微分信號的雙回路汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，西門子主汽溫度控制策略具有更好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

　　由于僅針對過熱汽溫惰性區(qū)的傳遞函數(shù)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，所以該控制策略受對象特性參數(shù)變化的影響較小，系統(tǒng)的魯棒性較好。由此可見，西門子主汽溫度控制策略非常適用于主汽溫控制系統(tǒng)中存在大干擾、大延遲、時變性、不確定性和非線性的復(fù)雜熱工對象。