毕业设计（论文）-基于虚拟DCS的300MW亚临界机组主汽温.doc

重庆电力高等专科学校毕业设计说明书 设计题目：基于虚拟DCS的300MW亚临界机组主汽温控制系统仿真研究 专 业： 工业热工控制技术 班 级： 热控1012班 学 号： 201002040225 姓 名： 信 立 恒 指导教师： 向 贤 兵 重庆电力高等专科学校动力工程系二一三年六月目 录毕业设计（论文）任务书1一、概述21.主汽温度控制系统的设计背景及控制意义22.主汽温度控制系统的控制任务及控制原理分析43.主汽温度控制系统控制难点分析4二、300MW亚临界机组主汽温度控制方案分析51.串级控制系统的控制原理、组成、控制任务52.导前微分控制系统的原理、组成、控制任务6三、300MW亚临界机组主汽温度控制系统仿真试验91.建立仿真模型92.控制逻辑组态143.根据主汽温度试验曲线及传递函数进行调试16四、控制方案对比分析191.根据建模后的传递函数及标准曲线进行效果分析192.对比分析结论24五、控制过程中常见问题及解决方案241.燃烧干扰242.机组负荷干扰253.控制中常见的静态问题和动态问题25六、毕业设计结论25工作小结27致 谢28参考文献29附录一：仿真界面30附录二：监测画面31毕业设计（论文）任务书一、毕业设计（论文）任务的具体内容与要求（一）设计任务目前，计算机技术、通信技术、网络技术、可视化技术、多媒体技术、虚拟现实技术、分布处理技术和高性能数据库技术等现代信息技术的迅猛发展，为电站DCS 仿真技术的更新提供了丰富的实现手段和强有力的支持。同时，随着火电机组装机容量的不断增大，在电站普遍应用的分散控制系统（DCS）功能更加强大和复杂，逻辑保护越来越多。因此，利用仿真系统进行DCS 的组态验证、研究控制策略，优化控制器参数和运行规程，实现对新的控制、保护算法的研究、开发，有助于学生对电站实际生产过程、设备原理进行更加深刻的认识。本课题主要利用基于虚拟DCS的仿真系统进行控制方案分析和控制策略研究。 （二）设计成品1设计说明书一份：(1) 毕业设计说明书要条理清楚、文字通顺、整齐美观、格式规范；(2) 设计说明书不少于15000字，并有必要的图表，设计图不少于5张；（三）基本要求1能正确分析机组热力系统；2能正确分析机组的控制方案；3能正确进行控制策略研究。二、推荐的主要参考文献1刘禾等编著火电厂热工自动控制技术及应用M中国电力出版社，20092向贤兵、曾蓉编著华电四川珙县发电有限责任公司600MW机组超临界机组系列培训教材热工自动化分册M重庆电力高等专科学校，20083肖大雏主编超超临界机组控制设备及系统M中国电力出版社，20084肖大雏主编控制设备及系统M中国电力出版社，20065林文孚，胡燕编著单元机组自动控制技术（第二版）M北京：中国电力出版社，2008 指导教师（签字） 向 贤 兵 签发日期 2013 年 3 月 28 日基于虚拟DCS的300MW亚临界机组主汽温控制系统仿真研究摘要：本文以榆社电厂300MW火电机组过热汽温为研究对象，单元机组的过热汽温控制系统是一个典型的大时滞变参数系统，本文对这一过程的动态特性进行了研究。并对过热汽温控制系统常用的典型控制逻辑进行了分析，除常规的串级控制系统外，并将串级系统改成导前微分系统，导前微分控制系统在仿真实验中也取得了满意的效果。关键词：串级控制系统；导前微分控制系统；主蒸汽温度；DCS组态与调试300MW subcritical unit based on virtual DCS simulation research on control strategy for main steam temperatureAbstract：This paper to YuShe 300MW power plant for the study of superheated steam temperature of power plant, unit of superheated steam temperature control system is a typical large time - delay system with variable parameter, this article conducted a study on dynamic characteristics of the process. And typical of the superheated steam temperature control system control logic for the analysis, in addition to the conventional cascade control system, the front differential control system simulation experiment effect of satisfaction has also been made inKeywords：cascadecontrolsystem；frontdifferentialcontrolsystem；combustionnoisesimulationanalysisforualitycontrol 一、概述1.主汽温度控制系统的设计背景及控制意义本论文研究的平台是在现场实际的电厂仿真系统基础上修改而来，因此，它能最大限度的贴近现场实际工况，更能检验控制策略的动态效果。迟延是许多工业过程的普通特征，对于一般的纯迟延过程，可以通过常规控制获得较好的控制效果；但对纯迟延较大的过程，这种纯迟延将会对控制质量造成很坏的影响，常规控制难以取得较为满意的结果.为此，人们通常采用不同的策略研究各种时滞对象的控制方法。PID控制算法是其中最简单的，控制参数可依据公式进行整定或解析设计；导前微分和串级控制是目前针对时滞对象应用最广泛的控制策略。在火电厂中，过热汽温是表征机组运行工况的重要参数之一，通常要求它保持在5范围内。而过热汽温的自动调节一直是锅炉侧自动控制的一大难点。过热蒸汽温度是锅炉运行质量的重要指标之一，过热蒸汽温度过高，可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分损坏；过热蒸汽温度过低，会引起电厂热耗上升，并使汽轮机轴向推力增大而造成推力轴承过载，还会引起汽轮机末级蒸汽湿度增加，从而降低汽轮机的内效率，加剧对叶片的侵蚀。所以锅炉运行中，必须保持过热汽温稳定在规定值附近。一般电厂，通过改变减温水流量改变高温过热器的入口汽温，从而影响过热器出口汽温。由于大型锅炉的过热器管路很长，因此，它是一个大惯性带纯滞后的对象。目前电厂对锅炉过热汽温调节大都采用串级调节系统或导前汽温的微分作为补充信号的系统。虽然影响因素众多，但汽温控制的质量要求却非常严格，加上汽温对象的复杂性，汽温控制困难，其主要难点表现在以下几个方面： （1）影响汽温变化的因素众多，存在强耦合现象。 （2）汽温对象具有大迟延、大惯性的特点，尤其随着机组容量和参数的增加， 蒸汽过热受热面相对于蒸发受热面的比例加大， 使其迟延和惯性更大，从而进一步加大了汽温控制的难度。 （3）汽温对象在各种扰动作用下反应出非线性、时变等特性，使其控制的难度加大。 （4）由于过热器正常运行时的温度已接近钢材允许的极限温度，强度方面的安全系数很小，汽温控制的不好会导致材料的疲劳、蠕变等，因此，中高压锅炉的主汽温短时偏差最大也不能超过10 ， 精确度要求较高。 以300MW单元制锅炉汽温控制系统为研究对象，设计时力求系统简单、可靠性好以及控制精度高。过热汽温控制系统流程图如下图1所示。在火电厂中，机组负荷表征机组运行工况的重要参数之一，通常要求它保持在5范围内。而过热气温对象是典型的大延迟。多容大惯性系统。具有严重的非线性和时变特性。过热蒸汽温度的调节一直是锅炉侧自动控制系统的一大难点。随着机组负荷的增大，过热器和再热器管道也随之增长。使过热气温的惯性常数和迟延时间大大增加。从而使气温控制系统难度增大。此外，影响过热汽温系统的因素也很多。各种扰动之间又相互影响。使对象的动态特性又趋于复杂化。在各种扰动作用下。过热气温的动态特性都呈现出了迟延、有惯性且有自平衡能力的特性。目前大多数火电机组的过热气温控制都采用常规PID控制规律的串级控制或导前微分控制方案。其调节效果均不理想。究其原因。传统的PID控制属于事后调节。是根据当前时刻及之前的控制偏差序列来决定当前的控制时刻量。而对大延迟、大惯性的过热气温对象，从其控制偏差量中无法及时反应出空置量的效果，造成汽温的过调或欠调。常规控制方案；一种是串级控制系统，另外一种是导前微分控制系统，大部分机组的过热蒸汽温度的自动调节采用两级喷水调节方式，第一级起粗调作用，正常运行时，取两侧屏式过热器出口气温的平均值作为被调量，其输出直接控制两侧喷水调节门开度。改变喷水量。适应负荷改变时对蒸汽品质的要求，同时保证屏的安全。第二级实现细调，调节减温水量以消除燃烧工况不均匀时对系统的影响。保证额定的蒸汽温度，保证最末级过热器安全。大型火力发电厂单元机组的特点是连续生产。安全、经济运行非常重要。特别是随着机组容量的增大，蒸汽压力温度等参数的提高，系统更加庞大复杂。通常有数千甚至上万个变量需要监视、操作和控制，而且多种运行方式和切换关系使控制对象特性多变。锅炉和汽轮机作为蒸汽的供需两方，需要保持一定的能量平衡，否则就破坏了正常运行。而锅炉对机组负荷变化的响应具有较大的惯性，从燃烧指令改变到蒸汽压力变化有较大的滞后和惯性。相对而言，汽轮机的惯性要小得多。汽温过高，会使锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快，影响使用寿命。汽温过低将会使机组热效率降低，使汽耗率增大。汽温过低还会使汽轮机末几级叶片的蒸汽湿度增大，这不仅使汽轮机内效率降低，而且造成汽轮机末几级的浸蚀加剧。过热汽温和再热汽温变化过大，除使管材及有关部件产生蠕变和疲劳损坏外，还将引起汽机差胀的变化，甚至产生机组的振动，危及机组的安全运行。2.主汽温度控制系统的控制任务及控制原理分析 汽温控制系统的任务是维持过热汽温在允许的范围内波动。再热蒸汽温度控制的任务是保持过热器出口蒸汽温度在动态过程中处于的范围内，此外，在低负荷、机组甩负荷或汽轮机跳闸时 ，保护再热器不超温。以保证机组的安全运行稳定品质。导前微分控制系统的主回路是一个定制系统，承担着主参数的定值调节任务。调节器输入信号为主参数的给定值与其测量反馈信号与微分器输出的微分信号的偏差信号。由于被控对象惯性和延迟的存在。当扰动发生时，主回路的动作要落后于导前微分回路，它的调节作用是在导前微分回路调节作用的基础上调节的。使得系统的整体调节作用变强。当主参数在扰动作用下发生变化而偏离给定值时，主调节器的输出变化，通过执行器去改变喷水调节阀门的开度。实现对主参数的调节。当系统达到稳定时。由于微分器的输出信号为零，因而主参数稳定在给定值上。主汽温度控制系统主要采用串级、导前微分控制系统，对给谁及气温做出调节3.主汽温度控制系统控制难点分析主汽温度的干扰因素很多、很频繁，且扰动量很大，各种扰动作用下过热蒸汽温度动态特性具有大迟延、大惯性、时变性和非线性的特点，这一点在超临界机组中尤为突出。采用常规PID控制这样的对象，难以在稳定性和控制品质间取得折衷，即使整定出一组相对理想的参数，在对象特性变化时，控制品质也难以保证。一般说来，蒸汽温度控制系统需要考虑到以下各种扰动的干扰，才能确保控制品质。 （1）汽轮机调节汽阀的扰动，对锅炉是一种典型的负荷扰动。当调节汽阀阶跃开大时，蒸汽流量D和机组输出功率NE立即增加，随即逐渐减少，并恢复初始值，汽轮机阀前压力PT一开始立即下降，然后逐渐下降至新的平衡压力。当负荷扰动时，过热汽温T2近似不变，这是由于给水流量和燃烧率保持不变，过热汽温就基本保持不变。 （2）燃烧率扰动是燃料量、送风量和引风量同时协调变化的一种扰动。当燃烧率B阶跃增加时，经过一段较短的迟延时间，蒸汽流量D会暂时向增加方向变化；过热汽温T2则经过一段较长的迟延时间后单调上升，最后稳定在较高的温度上；汽压PT和功率NE的变化也因汽温的上升而最后稳定在较高的数值。 （3）当燃烧率不变而给水流量增加时，一开始由于加热段和蒸发段的伸长而推出一部分蒸汽，因此蒸汽流量D、汽压PT、功率NE几乎没有迟延的开始增加，但由于汽温T2的下降，最后虽然蒸汽流量D增加，而输出功率NE却有所减少；汽压PT也降至略高于扰动前的汽压，过热汽温T2则经过一段较长的迟延时间后，最后稳定在较低的温度。 （4）给水和燃料复合扰动时的动态特性是两者单独扰动时的动态特性之和，当给水和燃料按比例变化时，蒸发量D立即变化，然后稳定在新的数值上，过热汽则保持在原来的数值上（额定汽温）。二、300MW亚临界机组主汽温度控制方案分析1.串级控制系统的控制原理、组成、控制任务 （1）串级汽温控制系统组成 采用喷水减温的串级汽温控制系统方案如图2所示串级系统图。从被控对象动态特性来看，减温水扰动下的汽温动态特性具有一定的延时和较大的惯性，仅采用过热器出口温度设计的过热气温控制系统难以满足生产要求，可采用减温器出去的蒸汽温度作为导前信号。在有关扰动下，尤其是减温水扰动时，减温器出口的汽温要比过热器出去的汽温提前反映扰动作用，从而可及时地调整减温量，因此，采用导前汽温信号构成串级汽温控制系统可以改善汽温控制品质。 （2）串级控制系统原理所谓的串级控制系统，是指控制系统中有两个相互串联的控制器，串级调节系统采用两套检测装置和两个调节器，整个系统包括主回路和副回路两个控制回路，原被控对象分解为两个串联的被控对象。其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量，后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量，是为了稳定主变量而引入的辅助变量。串级调节系统由于增加了一个副调节回路，调节系统的主要干扰均包括在副调节回路中，故副调节回路能及时发现并消除干扰对主调节参数的影响，便可提高调节品质。 图4 主汽温串级调节系统原理图大型锅炉的过热器一般布置在炉膛上部和高温烟道中，过热器往往分成多段，中间设置喷水减温器，减温水由锅炉给水系统提供。影响过热器出口汽温的因素很多，主要是以下三种扰动。A. 蒸汽流量扰动B. 烟气侧传热量的扰动C. 减温喷水量扰动 其中，A和 B 的扰动响应曲线类似，因为两者的扰动是沿整个过热器长度方向上同时发生的，响应具有自平衡特性，而且惯性和迟延都比较小。 对于第 3 种扰动考虑到使控制系统结构简单，易于实现，目前大多采用喷水量作为调节量，因此喷水量扰动就是基本扰动。过热器是具有分布参数的对象，可以把管内的蒸汽和金属管壁看作是无穷多个单容对象串联组成的多容对象，因此过热器出口温度对喷水量扰动的响应有很大的迟延，减温器离过热器出口越远，迟延越大。 （3）汽温控制任务过热汽温控制系统的任务是维持过热汽温在允许的范围内波动。再热蒸汽温度控制的任务是保持过热器出口蒸汽温度在动态过程中处于的范围内，此外，在低负荷、机组甩负荷或汽轮机跳闸时 ，保护再热器不超温。以保证机组的安全运行稳定品质，过热汽温300MW等级以下的机组为2过热汽温和再热器问给定值改变5时，稳定之间为1520min。2.导前微分控制系统的原理、组成、控制任务 （1）导前微分控制系统组成主回路：导前微分系统中，断开微分器的测量反馈通道的闭合回路称主回路。上图中，系统的主回路由调节器、执行器、喷水调节门、减温水器、过热器高温段以及对主参数进行测量变送的温度测量变送器。导前微分回路：导前微分控制系统中，由调节器，执行器，调节阀门，导前区和微分器、副参数测量变送器组成的回路称导前微分回路，在上图中，导前微分回路由调节器、执行器、喷水调节阀门、喷水减温器、微分器、以及对副参数进行测量变送的温度测量变送器组成。 （2）导前微分控制原理 导前微分控制系统包含两个反馈回路，是一个双回路系统。在导前微分控制系统中，导前微分回路的微分器能直接反应副参数（主汽温控制系统中的2）随时间变化趋势，间接反应了信号（主汽温控制系统中的1）的变化方向，且超前主信号的变化。对扰动响应很快。因而当扰动发生时，副参数随之发生变化。由于主控制器 的惯性和延迟的存在，主控制器尚未发生变化，使得微分器的输出信号发生变化，调节器输出端的偏差信号发生变化。使得调节器的输出的控制作用发生变化，通过执行器去改变调节阀门的开度，克服扰动，对副参数进行调价。进而实现对主参数的超前调解，使得系统的动态调节过程性能得到改善。可见，控制系统的导前微分回路是根据副参数随时间的变化进行调解的。而不是根据副参数的变化进行的。这就使得当扰动作用下副参数发生微小变化但变化率较大时，导前微分控制系统能立即改变调节器输出的控制信号，实现对被控参数的调节 。当系统处于稳定时，微分器的输出信号为零。此时，导前微分控制系统为一单回路控制系统。 导前微分回路系统的主回路是一个定值系统，承担着主参数的定值调节任务。调节器输入信号为主参数的给定值与其测量反馈信号与微分器输出的微分信号的偏差信号，由于被控对象惯性和延迟的存在，当扰动发生时，主回路的动作要落后于导前微分回路。它的调节作用是在导前微分回路调节的基础上进行的。使得系统的整体调节作用变强。当主参数在扰动作用下发生变化而偏离给定值时。主调节器的输出变化。通过执行器去改变调节阀门的开度。实现对主参数的调节。当系统达到稳定时。由于微分器的输出信号为零，因而主参数稳定在给定值上。 由于火电厂中过热器惰性的存在，导致单回路主气温度控制系统的快速性能变差，控制质量不理想，为了提高控制质量，可以在原单回路控制的基础上，增加一个调节器，将过热器高温段入口处的蒸汽温度2也作为一个测量信号，送入调节器的输出端。构成串级控制系统，也可将2作为导前微分信号。经微分器进行微分计算后送入调节器。从而构成导前微分主汽温度控制系统。从而改善系统的快速性能。由于调节器的提前动作，加入导前微分的动态偏差比不加的动态偏差要小得多，引入导前微分信号可以有效的减少阀门的开度或减温水扰动下的动态偏差；而且不用反复调节，减少调节时间ts。在导前微分控制系统中，增加一个中间测温点。增加一个微分器，构成导前微分系统。导前微分回路中的微分器能够直接反应副参数（主汽温度控制系统中的2）随时间的变化趋势。间接反应了主信号（主汽温度控制系统中的1）的变化方向。对扰动的影响很快，因而当扰动发生时， 在导前微分控制系统中，增加一个中间测温点。增加一个微分器，构成导前微分系统。 导前微分回路中的微分器能够直接反应副参数（主汽温度控制系统中的2）随时间的变化趋势。间接反应了主信号（主汽温度控制系统中的1）的变化方向。且超前主信号的变化。对扰动的影响很快，因而当扰动发生时，副参数随之发生变化。（主控对象惯性和延迟的存在，此时主参数尚未发生波动）使得微分器的输出信号发生变化。调节器的输入端的偏差信号变化。使得调节器输出的控制作用发生变化。通过执行器去改变调节阀门的开度。克服扰动。对副参数惊醒调节。进而实现对主参数的超前调解。使得系统的动态调节过程性能得到改变。 (3)导前微分控制任务 众所周知，在温度控制系统中，影响汽温扰动的主要因素有：减温水量，蒸汽流量。烟气传热量。汽温在三个扰动下的共同特性是有惯性，有延迟。尤其是对基本扰动减温水量的惯性和延迟更大。为了改善控制系统中的动态特性，引入信号2，组成串级控制系统，用于提高控制的品质导前微分控制系统的主回路是一个定制系统，承担着主参数的定值调节任务。调节器输入信号为主参数的给定值与其测量反馈信号与微分器输出的微分信号的偏差信号。由于被控对象惯性和延迟的存在。当扰动发生时，主回路的动作要落后于导前微分回路，它的调节作用是在导前微分回路调节作用的基础上调节的。使得系统的整体调节作用变强。当主参数在扰动作用下发生变化而偏离给定值时，主调节器的输出变化，通过执行器去改变喷水调节阀门的开度。实现对主参数的调节。当系统达到稳定时。由于微分器的输出信号为零，因而主参数稳定在给定值上。三、300MW亚临界机组主汽温度控制系统仿真试验（不同扰动下主汽温度动态特性试验）1.建立仿真模型相关参数传递函数图号负荷及扰动图7220MW减温水扰动图8220MW燃料量扰动图9220MW负荷扰动图10280MW减温水扰动图11280MW燃料量扰动图12280MW负荷扰动图13220MW减温水导前区传递函数表1 传递函数试验曲线如下：图7 220MW减温水扰动下主汽温度动态气温对象特性试验曲线 蓝色：减温水流量 绿色：主汽温度 红色：减温水调节阀开度 图8 220MW燃料量扰动下主汽温度对象特性试验曲线红色：主汽温度 绿色：燃料主 控调节阀开度 蓝色：燃料量图9 220MW负荷扰动下主汽温度对象特性试验曲线红色：主汽温度 绿色：负荷 蓝色：主蒸汽流量调节阀开度图10：280MW减温水扰动下主汽温度对象特性试验曲线 红色：减温水变化曲线 绿色：减温水调节阀开度 蓝色：减温水流量曲线 图11：280MW燃料量扰动下主汽温度对象特性试验曲线红色：主汽温度变化曲线 绿色：燃料主控调节阀开度 蓝色：燃料量曲线 图12：280MW 负荷扰动下主汽温度对象特性试验曲线红色主汽温度变化曲线 绿色：主蒸汽流量调节阀开度 蓝色：主蒸汽流量曲线图13：220MW导前区试验曲线蓝色：主汽温度 红色：三级减温水左侧调节阀开度绿色：减温水流量 图13：220MW导前区试验曲线2.控制逻辑组态 不加前馈信号扰动组态图（串级）根据主汽温控制系统原理图及仿真机主汽温度控制逻辑图进行仿真组态，主要包括虚拟对象组态及控制回路组态，根据火力发电厂主汽温度控制系统的控制原理及特点组态控制逻辑图对象原理图及控制对象原理图如图14、15图14控制逻辑图图15控制对象加前馈信号控制逻辑组态图图16加前馈控制逻辑图 加前馈控制对象组态图图17加前馈控制对象加前馈及高低限控制逻辑组态图图18加前馈及高低限控制逻辑图3.根据主汽温度试验曲线及传递函数进行调试根据主汽温度对象特性试验曲线，可推理出组态之后的试验曲线大致和仿真曲线类似，根据仿真试验曲线及传递函数我们对PID进行调试，经过组态调试之后得到正确的试验曲线，具体PID参数如图19、20所示 做特性试验及定值扰动试验过程中，会出现曲线震荡缓慢或是曲线变化方向错误，通过PID参数整定及PID规划，使试验曲线得到改变，曲线理想。具体参数如下： 图19 PID1主调参数 图20 PID2副调参数 当加入主蒸汽流量及总燃料量前馈扰动之后，试验曲线发生变化，我们根据仿真求得的试验曲线及传递函数再次对PID及相应模块进行整定，具体PID参数等如下图21、22所示 图21PID1主调参数 图22PID2副调参数四、控制方案对比分析1.根据建模后的传递函数及标准曲线进行效果分析图19主汽温对象特性试验曲线蓝色：过热器出口温度 红色：过热器入口温度 黑色：减温水调节阀开度图20主汽温对象特性试验曲线蓝色：过热器出口温度 红色：过热器入口温度 黑色：减温水调节阀开度当将调节阀调到自动状态，做定值扰动（双方向），当给定值为540度时我们得到如图21试验曲线（增大给定值）图22试验曲线（减小给定值）图21定值扰动试验曲线绿色：定值扰动给定值 黑色：过热器出口温度 红色：过热器入口温度图22定值扰动试验曲线绿色：定值扰动给定值 黑色：过热器出口温度 红色：过热器入口温度同样，当加入前馈信号后做正反两个方向的主蒸汽温度对象特性试验及定值扰动试验，得到如下试验曲线图23加前馈主汽温度特性试验曲线 图24加前馈主汽温度特性试验曲线蓝色：过热器出口温度 红色：过热器入口温度 绿色：减温水调节阀开度图26加前馈给定值试验曲线蓝色：过热器出口温度 红色：过热器入口温度 绿色：定值扰动给定值图27加前馈定值扰动试验曲线蓝色：过热器出口温度 红色：过热器入口温度 绿色：减温水调节阀开度 在Ovation控制系统组态及调试过程中，对于调整曲线颜色、曲线检测区间、加入监测点等如下图所示图28加入曲线监测点图29改变曲线颜色及背景颜色2.对比分析结论通过本次毕业设计，在仿真及Ovation控制系统组态过程中，我们发现PID调节器的整定及规划尤为重要，主蒸汽温度在火力发电厂中占据着十分重要的位置，通过对试验曲线等相关内容的分析可以知道，温度控制系统中串级和导前微分对温度的调节品质作用很强，传统的PID控制无法满足机组控制的更高要求，负荷大范围变化时，采用定参数控制器控制效果变差。在向老师教导下。我们学会了仿真机的操作和使用，经过在仿真机上实验操作，我熟悉了仿真机系统，也了解了过热汽温控制的动态特性和静态特性，比如说：“串级控制系统在无扰动作用下，过热汽温可以稳定在一条曲线上，当改变减温水阀门或烟气挡板时，可以看出过热汽温曲线也随之变化，但是变化具有一定的延迟和惯性。为了更好的消除延迟和惯性，将串级控制系统改成导前微分控制系统，在去掉副控制器的基础上加入导前微分器，由于微分具有超前作用，可以更好的消除动态偏差。为此，取得了较好的实验效果，在仿真机的使用中，让我对300MW火电厂这个系统更好了解。也更加熟悉电厂DCS操作页面。相信这在我以后的工作和学习中一定会有很大的帮助。五、控制过程中常见问题及解决方案1.燃烧干扰燃烧干扰是主汽温度控制中最常见、最大、也是最难以消除的干扰。目前为止，国内刊物上还没有见到更好的控制策略。经过较长时间的思考，笔者用了一个比较简单的办法解决了问题传统上，解决这个问题，需要把燃烧带来的干扰进行分类，大致有如下几类1、烟气流动干扰2、燃料量干扰3、煤质干扰4、制粉系统启停。以上列出的4条，都与燃烧有关系。其中，尤以制粉系统启停、燃料量干扰影响汽温最为剧烈当然烟气流动干扰不仅仅与燃烧有关系，还有可能是烟风档板开度的扰动、锅炉受管道蒸汽吹灰等因素，这里暂且不考虑其他因素。有这么多影响因素，我们不能针时每一项扰动因素都制定一项应对策略。那样控制策略过于复杂，参数整定就非常麻烦，并且可能存在各扰动因素互相影响的情况，实际控制效果不见得就好。我们的目的是，在所有扰动因素中，寻找一个具有代表性的物理量，这个物理重既能代表各种扰动因素，又能够比喷水后汽温更能超前的反映汽温的变化趋势.所有以上4条其实都跟锅炉受热面热交换有关系.在不考虑蒸发量、给水量的时候，热量的改变应该首先引起压力的变化.我们用汽包压力的微分代替锅炉能量变化的趋势.量传递给锅热器的时候，首先要反映到汽包压力上，然后才会逐渐改变汽温。以汽包压力的微分作为主汽温度自动的前馈信号，做一个串级调节系统，应用在一的机组中，效果良好。2.机组负荷干扰 机组负荷干扰也会影响到汽温控制.负荷扰动也会影响到汽包压力，用汽包压力的微分作为前情信号，对汽温控制有一定的效果，但是有些机组效果不大明显.如果一些机组因为负荷干扰使得主汽温度波动比较大的话，我们可以再增加一个前馈信号，用速度级后压力或者干脆用汽机负荷来参与控制。需要注意的是，一定要考虑到负荷信号和蒸汽压力之间的关系.一般都认为两个都可作为正作用加入到温度控制的前馈中，这个看法可能存在些问题；具体应用过程中，大家可以对此予以关注，最终会取得不错的控制效果。3.控制中常见的静态问题和动态问题除了满足稳定性的基本条件外，评价一个控制策略的好坏，还需要从动态品质和静态品质两方面来看。动态品质包括最大超调量、衰减率、控制过程时间等；静态品质则包括静态偏差、调节方式等。根据上节所做的试验，并结合现场的调试情况，我们可以看出传统的串级过热汽温控制策略主要存在以下问题：（1）静态品质：一、二级减温之间不协调配合从上节所做的燃烧扰动可以看出：由于一级减温水的被调量是一级过热器出口的温度，和总的过热器出口温度独立开来，在这样的情况下，如果扰动发生在二级，则只能靠二级减温水完成调节。这样有时会造成二级减温水调节门负荷过重或过轻。比如，上面的试验就让二级减温水的阀门处于关闭的状态。如果这个时候发生扰动需要升高蒸汽温度时，阀门已经无法继续关闭，从而失去了调节的作用。一般认为，二级减温水调节门处于20%左右是比较好的一个状态，因为在这样的状态下，不管是有正的扰动或者负的扰动，调节门都有调节的余地。否则，当新的扰动出现时，很可能因为调节阀门处于极端的位置而没法继续调节或者调节量很小，无法达到消除扰动的作用。（2）动态品质：对扰动的消除非常慢，一波未平，一波又起从设定值改变的试验曲线看，这种控制策略对扰动的消除过程非常缓慢，经过23分钟后，设定值和过程量的偏差仍然有0.3左右。由于汽温是个大延迟的环节，如果采用比较大的积分作用来加速调节过程，则非常容易造成振荡。六、毕业设计结论锅炉运行过程中，过热蒸汽温度作为一项重要的参数，反映出机组运行的经济性和安全性，因此要求维持在允许的范围之内，尤其要求严格控制超温现象的发生，以防止过热器金属管壁的温度超过允许的工作温度而影响过热器的安全运行。主蒸汽温度对象具有大迟延和纯滞后的特性。其控制方案的调试是电厂的难点之一。本论文从静态和动态两个方而，提出了对常规串级PID控制方案的改进。和导前微分控制系统特性。通过对榆社电厂仿真机300MW仿真系统的研究。控制特点分析对比。通过一、二级减温器的协同控制，有效将消除扰动的任务前移，能使二级减温器处于最佳的调节余地，能够更好的应付随机出现的各种方向的扰动。在调解过程中，通过改变喷水减温阀和改变烟气挡板观察过热汽温变化的曲线。发现了一定的延迟和惯性。为了更好的系统性分析和研究过热汽温控制特性，将串级控制系统改成导前微分，将副控制器去掉，并在导前回路中加微分器控制器。在设计过程中我们常见的难点问题有两个，第一是曲线变化趋势问题，减温水调节阀开度和过热蒸汽温度变化应该是反向的，对于设计中我们出现的同向即当开大调节阀开度时，过热蒸汽温度上升，对此我们在主对象前加入一个线性函数模块既f（x），设定坐标区间为（0,100）、（100，0）这样的一个反向线性关系即可解决上述问题。第二在PID参数整定过程中我们出现曲线震荡大，曲线波动频繁，时间过长，在实际调试中，我们对PID进行规划，所谓规划就是对各个参数进行设定，对PID输入输出量程进行量化，即PID输出最大值只能为100，我们希望PID输出按百分比输出，规划后得到理想曲线。对于主汽温度一般量程范围为0-600，这样PID规划是PVG及PVB都为0.1667。工作小结 在大型火电厂中，将先进的策略应用到现场中还比较少，究其原因，主要是实际条件下，工况发生大范围的变化，系统维数较高和动态过程复杂的情况，先进