主汽温控制研究现状

随着科技日新月异的发展，火电厂锅炉机组的要求也越来越高，在火电厂机组控制中，主蒸汽温度是一个非常重要的被控参数，是提高电厂经济效益，保证机组安全运行不可缺少的环节。主汽温控制的任务是通过维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度，它是检验锅炉运行质量的重要指标之一。

主汽温温度过高或过低都会影响电厂的安全性和经济性。过热汽温的额定值通常在500℃以上，上限不应超过额定值5℃，下限一般不低于额定值l0℃。汽温过高会加快锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度，影响使用寿命；汽温过低会降低机组循环热效率，增大煤耗。所以能否对主蒸汽温度进行有效控制，对机组的运行来说是至关重要的。

在火电厂中，广泛应用PID串级控制方式控制过热蒸汽温度，正因为其参数意义明确、具有一定的鲁棒性且易于调整，所以在热工过程控制系统中一直占据主要地位。但常规PID控制器也存在一些缺陷使，因而在实际应用中的效果不够理想。其问题有如下几个方面：

（1）影响过热蒸汽温度发生变化的因素十分复杂。(2）广泛采用喷水减温作为控制汽温的手段，但如果只根据汽温偏差来改变喷水量往往不能满足生产上的要求，应该加入更能提前反映扰动的前馈补偿信号。(3)对象在某种扰动下(负荷、工况变化等)，具有非线性和时变性，进一步加大控制的难度。（4）由于工艺特性决定各级过热器管道较长，造成主汽温对其控制输入、喷水减温器的减温水量变化反应较慢。（5）外部扰动（如主蒸汽流量波动、主汽压力波动、汽水分离器水位波动、给水温度及流量变化、蒸汽吹灰投入等）变化频繁且扰动量较大，致使主汽温长期不能稳定。

此外，汽温调节对象是一个多容环节，因为它的对象模型不确定，干扰因素多，纯迟延时间和时间常数都比较大，在热工自动调节系统中被认为是可控性最差的调节系统。因此，设计出一种能适应多种变化、且具有较强的鲁棒性的主汽温控制系统尤为重要。

主汽温度控制的难点分析

主蒸汽温度的控制多年来一直是电厂过程控制中的一个难点，主要是因为以下几点原因：

(1) 主蒸汽温度是一个迟延现象比较严重的对象，机组容量越大，迟延现象就越严重。当有些机组的主蒸汽温度的迟延太大时，反馈控制根本来不及控制。而PID控制就是属于反馈控制。

(2) 主蒸汽温度容易受到多种因素的影响，如烟气温度和压力的波动、负荷的变化、主蒸汽压力的变化、燃料量的变化、给水温度和流量的波动及减温水流量的抖动、吹灰器投入、磨煤机的切换等都会引起主蒸汽温度的变化。

(3) 主蒸汽温度被控对象工艺流程复杂，不同的机组主蒸汽温度特性完全不同，很难得到对象与干扰之间准确的数学模型。即使通过现场试验的办法得到当时对象的数学模型，但随着时间的推移和机组工况的变化，对象的模型会发生变化。

主汽温控制方法

常规的主汽温控制方法分为导前汽温微分信号的双冲量汽温控制、串级汽温控制、分段汽温控制及相位补偿汽温控制几种。但是，随着机组容量的逐渐增大，常规控制方法已经不能得到足够满意的控制质量，同时，由于工业过程逐渐复杂化，单一控制技术也远远无法达到要求。因此，结合先进的控制理论和控制算法将成为今后研究的一大趋势。近几年已经出现了一些相类似的控制方法，主要有以下两类：一类是先进控制算法与传统控制方法相结合，另一类是先进控制算法之间的结合。主要包括：

(1)Smith预估控制及其改进型。

(2)基于神经网络理论的各种控制策略，诸如单神经元控制器取代主蒸汽温度串级PID控制中主调节器的策略、基于BP神经网络提出主蒸汽温度的串级智能控制等。

(3)基于模糊控制理论的各种控制策略，

诸如主蒸汽温度的模糊PID控制、模糊控制与基于专家系统整定的串级PID控制相结合的复合控

制策略，主蒸汽温度的Fuzzy-PI复合控制策略等。

(4)基于状态反馈的控制策略，例如：基于现代控制理论中状态反馈控制原理的分级控制方法、状态反馈控制与串级PID控制相结合的主蒸汽温度控制策略、将状态反馈引入到锅炉主蒸汽温度中的一种多回路串级控制方法等。