直接空冷系统换热分析及背压控制策略优化

作     者：景鑫 

作者单位：山西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王琦

授予年度：2019年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：直接空冷系统 背压控制 换热特性 粒子群辨识 模糊内模PID控制 

摘      要：在直接空冷机组汽轮机冷端,冷空气通过轴流风机送至空冷岛底部,与翅片管中较高温度的汽轮机排汽进行热量交换,最终冷凝为水。与其他冷却方式相比,直接空冷系统以空气为冷却介质,可节约80%以上用水量,且占地面积小,广泛应用于我国许多“富煤少水地区。直接空冷系统中,背压,即汽轮机出口的排汽压力,是直接空冷系统中的重要监测和控制量之一,其控制质量直接关系到整个机组的安全和经济运行。然而,由于直接空冷系统长期直接裸露在自然环境中,除机组运行工况外,其换热过程还会受到众多环境因素影响,换热性能的好坏直接关系到空冷背压的变化。常用的背压控制方法是传统PID或串级PID。但两种方法对被控模型的依赖性很大,当系统工况改变或当其他因素改变造成系统不稳定时,无法根据变化自动在线调整参数,控制效果一般。本文以山西某电厂300MW机组直接空冷系统为研究对象,在介绍直接空冷系统原理和运行调节措施的基础上,明确空冷系统的换热特性,分析背压的主要影响因素及各因素的具体作用情况。然后采用粒子群优化算法辨识了背压控制系统的目标模型。根据直接空冷系统非线性、时变、大迟延、大惯性等特性,选择模糊PID控制对背压控制系统进行模拟,并与传统的PID控制进行比较。结果表明,模糊PID控制对被控对象模型具有较好的适应能力,且具有较小的超调量和较快的调节时间。但为了进一步提高系统的抗干扰能力,提出模糊内模PID控制对系统进行优化,结果表明该方法无论动态性能还是静态性能都优于前两种,且具有更强的稳定性和抗干扰能力,可为直接空冷机组背压控制系统的控制策略的改进提供理论指导基础,具有一定的借鉴意义。