汽轮机转速自适应控制在DEH中的应用new

1、转速自适应控制在DEH中的应用刘建龙湘潭发电有限责任公司（湖南湘潭411100） 徐湘沪湖南省电力试验研究所（湖南长沙410007） 摘要介绍了自适应控制应用于DEH转速控制，转速调节对象特性在不同转速区域发生改变时，自适应控制自动采用不同的调节器参数，保证调节品质满足要求。关键词自适应控制转速控制DEH0概述随着计算机技术的发展，DCS系统被广泛应用，自适应控制在电厂热工自动调节中逐步进入了实际应用阶段。在湘潭发电有限责任公司300 MW机组DEH系统的调试过程中，我们将自适应控制应用于汽轮机转速调节中，取得了较好的调节品质。1自适应控制的基本原理自适应控制是研究适用于各种对象特性变化，使调

2、节系统都具有近似最优调节品质的一种控制方式。自适应控制的产生根源是，在生产过程控制中，几乎很难找到一种对象特性是不变化的，只要对象特性变化，其原有的最优调节状态就会被破坏，原有的调节回路的最优PID参数就会变得不再适用。解决这个问题的最好方法是在对象特性变化的同时，自动对调节回路的PID参数进行调整，重新找到适应变化后的对象特性的最优PID参数。从控制模型简化理论知道，许多工业生产过程的对象都可以转化成如下的一种模型： G0（S）K0（T0S1）3式中K0表示对象在正常状态下的静态增益；T0表示对象在正常状态下的时间常数。由于外界条件或生产设备因素的变化可能会引起K0，T0的变化，K0，T0变

3、化以后，原来调节器的最佳整定PID参数就会变得不再是最佳的。自适应控制系统采用图1所示的原理使得在K0，T0变化的情况下仍能维持最佳的调节品质。在该控制系统中，利用参考模型来模拟被控制对象在正常状态下的模型。当被控制对象的静态增益K0和时间常数T0变化时，2个模型的输出就不一样，于是有一个偏差e产生： eXX式中X为被控制的变量；X为参数模型的输出变量；e为自适应机构的信号源，它的变化代表被控制对象K0，T0的变化。自适应机构为e的一个函数运算器，它根据e的变化自动调整调节器的PID参数。2自适应控制在转速控制中的应用根据有关国家标准，对DEH系统转速控制精度的要求为1 rmin。虽然相对于其

4、它热工调节对象而言，汽轮机转速调节对象的特性比较稳定，迟延和惯性都比较小，但各转速点的特性却不相同，要在503 360 rmin的转速调节范围内都达到1 rmin的精度要求还是存在相当难度的。在DEH65系统投运初期就碰到了不少问题。当汽轮机冷态启动，且机前压力6 MPa时，经过反复调整选定了一组转速调节器的PID参数，在502 000 rmin的转速控制范围内，均能满足1 rmin的精度要求。但在汽轮机转速由2 000rmin向3 000 rmin升速过程中，当转速超过2 700rmin后，转速控制精度突然下降，无法达到1 rmin的精度要求，必须重新调整选定另一组PID参数才能满足精度要求

5、，但这一组PID参数又不能满足502 000 rmin转速控制范围内的精度要求。经过多方摸索，始终无法找到一组合适的转速调节PID参数在503 000 rmin的转速控制范围内均能满足1 rmin的精度要求。经过与机务人员分析及多次试验，得出结论：由于汽轮机的高压调节阀有10左右的预启行程，在这段行程的末端，调节阀的流量特性有一个突变，因而改变了转速调节对象的特性，导致无法采用同一组转速调节PID参数在503 000 rmin的转速控制范围内来满足1 rmin的精度要求。当汽轮机热态及极热态启动时也存在类似问题。此时，由于汽轮机的汽缸及转子金属温度较高，为了保证蒸汽过热度，蒸汽温度比冷态启动时

6、有较大提高，因而导致蒸汽压力一般6 MPa。由于蒸汽压力的大幅提高，引起转速调节对象的特性改变。具体地说，就是当调门开度轻微变化时转速大幅度化，此时再采用冷态启动时的转速调节PID参数，则不能达到1 rmin的精度要求。为了解决上述矛盾，经过研究，决定在转速调节中采用自适应控制。考虑到构成一个精确的被控制对象模型比较困难，且被控制对象的静态增益K0和时间常数T0的变化能通过汽轮机转速的变化及冲转状态（冷态、热态或极热态）的变化反映出来，在设计上便将汽轮机转速的变化及冲转状态的变化作为自适应机构的输入，原理见图2。 在自适应控制投运前，首先通过计算及现场调整，在汽轮机冷态启动502 700 rm

7、in转速控制范围、冷态启动2 7003 000 rmin转速控制范围、热态或极热态启动502 700 rmin转速控制范围以及热态或极热态启动2 7003 000 rmin转速控制范围这4种状态下分别得到一组最优的PID参数，将其作为自适应机构的设定。在实际控制中，自适应机构根据汽轮机转速的变化及冲转状态的变化自动选定一组最佳参数，从而确保在被控制对象特性变化的情况下仍能维持最佳的转速调节品质。通过采用上述转速自适应控制方法，在实际控制中，无论是冷态启动还是热态或极热态启动，在503 360 rmin的转速控制范围内均能保证满足1 rmin的精度要求。3结束语自适应控制过去由于受到调节设备性能的