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随着西气东输工程的进一步拓展和对环境保护问题的日益重视,联合循环和热电联产将在能源的利用上占据日益重要的位置,但是目前热电联产和联合循环机组的建模仿真和控制的研究还不完善。本文对热电联产联合循环中的一些典型问题进行了研究,主要内容为:
1.热电联产联合循环机组的动态建模和仿真根据联合循环各个组件的对象动态特性,对其各个部件提出了不同的数学建模的方法。对于燃气轮机,由于其动态时间较短,采用了静态建立数学模型方法;对于余热锅炉,由于其结构在联合循环中的多变性,采用了机理建模的方法;对于双抽汽轮机,由于后文控制的需要,采用了综合建模方法。各个组件的数学模型建立完成后,用matlab软件对其进行数字仿真,输入扰动,对仿真结果进行理论分析,证明联合循环模型的正确性。
2.双抽汽轮机的逆模解耦控制双抽汽轮机是一个典型的非线性、强耦合多变量对象,对其实现解耦控制还十分困难。本文在对现有各种传统解耦方法的优缺点进行分析,并尝试利用神经网络和模糊控制等先进控制算法对其实现解耦控制后,最终从工程实用角度提出了采用逆模解耦控制方法对双抽汽轮机进行控制。逆模解耦控制方法建立在PID控制的基础上,利用PID控制器对双抽汽轮机实现了静态解耦控制,并通过加入一些惯性环节,减缓动态过程,实现准动态解耦。具体的方法是利用双抽汽轮机的静态热力曲线和DCS中现有的模块,建立一个解耦模块并插入PID控制回路中,最终使逆模解耦控制系统在工程上易于实现,而且稳定性好、可靠性高。逆模解耦控制方法还可以适应于其它被控对象静态特性稳定的过程中。
3.热电联产联合循环机组的热电负荷分配热电联产联合循环的负荷分配策略尚不完善,成为限制联合循环进一步广泛应用的障碍之一,本文结合现场控制经验提出能量负荷分配控制算法,将热负荷折算成当量电负荷,然后根据负荷分配系数在燃气轮机和双抽汽轮机之间进行分配。根据这种思路设计了热电联产联合循环的控制回路,并提出了进一步完善的方法。