直流锅炉—汽轮机协调系统自适应控制算法研究

王霆毅

【摘 要】协调好锅炉与汽轮机之间的能量供求关系在具体的火力发电机组运行的时候有着至关重要的作用，不仅是保证机组高效运行的关键环节，同时也是确保电力系统安全稳定运行的基础条件。本文主要论述了直流锅炉——汽轮机协调控制系统中主要存在的问题，提出了系统自适应控制算法的研究方案，以期能够为相关的研究提供些许理论基础。

【关键词】锅炉；汽轮机；协调系统；自适应控制；算法研究

保证直流锅炉与汽轮机的高效运行是大型的火力发电机组控制系统主要承担的任务之一，只有在具体的运行过程中能够保证锅炉和汽轮机输入与输出的能量达到一个平衡的状态，才可以充分保证机组运行的安全性。

1.直流锅炉—汽轮机协调系统的特点

锅炉—汽轮机机组是火力发电厂的机组的重要组成部分，通常情况下，火力发电厂的生产运作过程相当于在各种机组设备中进行的一个能量转化的过程，在这一过程中，忽略能量损耗的部分，总体的能量是处于平衡的状态的。每一单元机组主要包括发电机、汽轮机、锅炉设备，三者共同作用才能更好地满足机组的稳定性，同时才可以为火力发电系统的稳定性奠定良好的基础。

在日常的运行中，锅炉—汽轮机的协调系统的控制效果也会受到种种因素的影响，就会对整个机组的运行质量带来消极的作用。这些因素主要包括运行的过程中出现滑压的现象，锅炉在运行响应的过程中出现延缓的现象，锅炉本身的蓄热能力对控制效果的影响，整个机组系统的结构复杂程度也会对运行的效果带来一定的影响。这些影响因素会导致在为控制对象建立数学模型的时候出现差异性，所以就会导致系统控制的结果不尽人意。现阶段，火力发电厂的机组运行时候运用的方法主要是把锅炉作为系统跟随的基础，运用负荷指令信号来平衡系统之间的关系，通过对负荷指令经幅值的恰当控制，汽轮机的主控部分和锅炉的主控部分和相应的压力定值之间成为一定的回路，当协调系统的负荷产生一定的变化时，汽轮机和锅炉的协调运行产生的压力定值就会给回路之中添加一些微分环节和多级惯性的环节，这样锅炉的惯性时间也就是总体热量产生的时间和蓄热所需要的时间。在锅炉—汽轮机的协调系统中，传统的控制方案已经无法满足现有的生产系统的运行要求，因此要对其控制算法进行相应的改革与创新，使用比较先进的控制理论，来弥补传统算法的不足之处，从而有效地增强锅炉—汽轮机的整体性能。

2.直流锅炉—汽轮机协调系统自适应控制算法

直流锅炉—汽轮机的协调系统中，经常使用的是PID控制器，对于汽轮机的主控器经常采用的是PI 控制器。通常在对直流锅炉—汽轮机的控制过程中，需要对其目标值进行相应的控制，以便达到理想的控制目的，不仅要对升降的负荷值进行控制，同时也要对其在动态变化过程中的稳定时定值控制系统的数据进行优化选择，还要不断排除一些干扰因素，常规的PID控制器在实际的应用中有很多亟待解决的问题，这些局限性也在一定程度上影响了系统功能的拓展，包括对参数的确定、充分满足参数的抗干扰性能等。随着科学技术的进步，协调控制系统也逐渐更新了控制算法，采用的是二自由度的PID控制算法，基本的原理就是在原先的控制算法的基础上增加了一个和系统共同运作的补偿环节，同时还要补充扩展一些对系统起到一定调整作用的系数，这样就使得控制器的参数可以依据外扰抑制特征以及目标值的跟踪特点来确定，提高了参数确定的准确性与科学性。

通常情况下，PID控制器的参数在进行整合确定的时候，要依据两个原则，一是依据干扰抑制的最适宜取值来确定，二是依据最佳的跟踪值来确定。在二自由度系数中还引入了与之相关的二自由化系数a、b、c，因而在实际的控制中还要满足干扰抑制的控制值和设计跟踪值相适应的要求。在此过程中，为了进一步增强结果运行的可靠性，可以在对参数控制的时候，按照有关的步骤进行，第一点是要先使用比较常规的方式，对相关的参数进行调整，尽量避免一切干扰因素对其产生的影响，然后使得目标值达到相应的效果。在对控制器的参数进行相应的优化的时候，可以使用遗传算法，会取得较为良好的控制效果。建立遗传算法模型可以有效弥补复杂对象难以建立模型的缺陷，同时这种算法还具有非常大的优越性，可以有效解决类似的复杂问题，可以在确定的范围内对数量非常庞大的数据做出科学的求解过程，具有非常大的搜索空间，满足了协调系统的控制功能。采用遗传算法可以有效解决控制量的变化问题，对锅炉—汽轮机系统的运作起到很好的辅助作用，同时可以提高系统机组的运行能力，增强火力发电厂的运行的安全性与稳定性，为电力系统的可持续发展奠定良好的基础。

3.结束语

综上所述，和传统的协调系统控制算法相比，对直流锅炉—汽轮机的协调控制系统进行算法的优化不仅可以提高PID控制器参数选择的准确性，同时可以提高系统的运行效率，可见遗传算法的方式值得推广，并可以将其应用领域不断扩大，尤其是对结构复杂的对象进行建模时候，采用这种方式可以取得良好的效果。

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