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超超临界单元机组协调系统的建模与控制优化研究的开题报告一、选题背景和研究意义随着能源需求的不断增长，热电联产技术作为一种高效节能的发电方式，成为了现代工业生产中必不可少的一部分。
超超临界单元机组是现代化热电联产系统的主要构成之一，它以高品质的热功率和电功率输出为特点，能够很好地应对能源生产中的复杂问题和需求。
然而在实际的运行过程中，超超临界单元机组的协调系统效果并不尽如人意，存在一些运行控制问题和优化问题，如何改善和优化超超临界单元机组协调系统的效果，成为了当前能源生产领域的一个热门研究方向。
因此本研究选取超超临界单元机组协调系统的建模与控制优化研究作为选题，旨在通过对超超临界单元机组协调系统进行深入的研究和探讨，提出有效的改善和优化方案，推动超超临界单元机组协调系统的发展和应用，以满足能源生产领域对节能环保、高效稳定等方面的需求，具有较高的学术和实际应用价值。
二、研究内容和方法本研究将针对超超临界单元机组协调系统的建模和控制优化两个方面进行研究，具体内容如下：（一）建模通过对超超临界单元机组内部及与外部系统之间的相互作用进行分析和研究，建立超超临界单元机组的动态数学模型，并对模型进行验证和优化。
（二）控制优化基于超超临界单元机组模型，研究其协调系统的运行控制策略和优化方法。
主要包括：控制变量的选择、控制策略的设计、控制算法的优化等方面的研究。
在研究过程中，采用文献综述、实验和理论分析相结合的方法，收集和整理相关数据和信息，结合超超临界单元机组实际情况，通过建立模型和进行控制实验，验证和优化研究结果，从而得到超超临界单元机组协调系统的优化方案。
三、研究预期成果和创新点（一）研究预期成果1. 建立超超临界单元机组的动态数学模型，为协调系统的控制策略和算法提供理论基础。
2. 提出超超临界单元机组协调系统的优化方案，优化机组的运行效率和稳定性，提高其节能环保能力。
3. 为超超临界单元机组的研究和应用提供有效的理论支持和实践经验。
探讨缩短超超临界发电机组启动时间的方法与应用在实际的超超临界发电机组的运行过程中，要求发电机组能够在尽量短的时间内完成启动并投入到正常运行状态中。
这样可以提高发电机组的运行效率，提高电网的稳定性。
研究如何缩短超超临界发电机组的启动时间具有重要的意义。
1. 优化燃烧系统：燃烧系统是发电机组的核心部件，其性能直接影响启动时间。
通过优化燃烧系统的设计，可以提高燃烧效率，从而缩短启动时间。
采用先进的燃烧器设计，提高燃烧效率，减少点火时间，加快燃料燃烧的速度。
2. 提高传热效率：传热是超超临界发电机组启动过程中的关键环节。
传热效率的提高可以加快燃料的加热速度，从而缩短启动时间。
采用高效的换热器，在燃烧过程中提供充分的热量传递，加快燃料加热的速度。
3. 优化控制策略：控制策略对超超临界发电机组的启动时间有着重要的影响。
通过优化控制策略，可以提高系统的响应速度，从而缩短启动时间。
采用高速响应的控制系统，提高控制精度，减少控制延迟，加快系统的启动速度。
4. 提高设备的可靠性：设备的可靠性是保证超超临界发电机组启动时间的关键。
通过提高设备的可靠性，可以减少系统故障和维修时间，从而缩短启动时间。
采用高品质的设备和材料，加强设备的维护和保养，提高设备的可靠性和耐用性。
5. 使用辅助设备：在超超临界发电机组的启动过程中，可以使用一些辅助设备来加快启动速度。
采用预热器来提前加热燃料，加快燃料的燃烧速度；采用加热器来提供额外的热量，加快燃料的加热速度；使用液压起动器来提供额外的动力，帮助发电机组启动。
缩短超超临界发电机组启动时间的方法与应用包括优化燃烧系统、提高传热效率、优化控制策略、提高设备的可靠性和使用辅助设备等。
这些方法与应用可以相互结合，通过在设计和运行中的不断改进，可以有效地缩短超超临界发电机组的启动时间，提高发电机组的运行效率和电网的稳定性。
基于大数据的多尺度系统软测量方法及其应用杨彬【摘要】文中提出了一种基于大数据的多尺度系统软测量算法,首先建立了系统输入、输出多尺度相对能量矩阵,并在此基础上定义了多尺度系统.而后针对上述多尺度系统,提出构建双模型,并利用基于卡尔曼滤波的数据融合算法,对双模型的预测值与运行参数构成的残差序列进行数据融合及多尺度分析,以实现系统的软测量.文中算法对某机组辐射受热面灰污程度的软测量结果显示,该方法简单易行,结果较为准确,可为运行优化提供技术依据.【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2015(030)007【总页数】5页(P17-21)【关键词】大数据;多尺度系统;软测量;灰污染【作者】杨彬【作者单位】中环天仪股份有限公司,天津300384【正文语种】中文【中图分类】TH701随着信息技术的进步，大数据的存储和使用成为可能，将基于大数据的分析方法用于软测量中，可以实现多种难以测量或者暂时不能测量的重要参数的检测。
论文在定义多尺度系统的基础上，提出一种基于大数据的软测量方法，并将之用于锅炉辐射受热面灰污程度的软测量。
目前辐射受热面灰污监测的方法主要有加装热流计，测量各点的热流量反映其灰污程度[1]；采用传热学理论计算以实现灰污监测[2]；采用数值模拟的方法计算炉膛内温度场的分布状况，获得受热面的灰污程度等[3]。
然而当前的方案或存在投资成本高、维护困难的问题，或存在部分重要参数，如火焰中心位置、煤质等，在目前的技术水平下无法测量的问题[4-8]，因此上述监测方法难以获得令人满意的效果。
采用本文提出的算法，可以在一定程度上解决辐射受热面灰污程度的软测量问题，为进一步的吹灰优化等提供技术依据。
1 多尺度系统对一个非线性时变系统：Y=f（U，t）将输入 U、输出Y做k尺度小波变换，um∈U，yn∈Y可分解为细节分量重构信号um1、um2…umj，yn1、yn2…ynj，j=1，…，k，以及近似分量重构信号 uma、yna，定义：um、yn的第j尺度细节分量重构信号能量pdet（umj）、 pdet（ynj）为um、yn的第j尺度近似分量重构信号能量papp（uma）、papp（yna）为um、yn的细节分量重构信号能量与近似分量重构信号能量代表了系统变量分布在不同尺度下的能量，其大小表明参数在此尺度上分布的强弱。
600MW超临界机组典型MFT逻辑控制实现分析肖榕辉（设备部热控分部）摘要：以珠海金湾电厂国产2×600MW超临界机组为例，概述了火力发电厂FSSS中典型MFT的原理及重要性，详细介绍各MFT条件、逻辑回路和硬接线回路的控制实现，以及MFT后机组设备和相关逻辑的联锁动作情况，针对在调试、运行过程中遇到的问题提出改进方法，便于火电厂运行及热工技术人员对整个跳闸逻辑的理解掌握。
关键词：FSSS；主燃料跳闸MFT；保护逻辑；硬回路；连锁动作随着电站单元机组容量变得越来越大，锅炉的安全和正常运行所必须的监控也变得越来越复杂。
这就使得普通的操作人员很难准确而迅速地处理许多危及锅炉安全的异常现象，因为操作人员处理突发事故的能力是受其精神状态、运行经验和体能等许多因素的限制。
要是操作人员能借助控制装置对给定的输入用预先编制的程序给予快速反应使得复杂的安全联锁程序自动进行，就可更有效地提高锅炉运行的安全性。
锅炉炉膛安全监控系统（Furnace Safeguard Supervisory System简称FSSS）正是现代化大型锅炉都具有的一种监控系统。
其由燃料安全联锁系统(FSS)和燃烧器控制系统(BCS)二部分组成，它在防止运行人员操作事故及设备故障引起锅炉炉膛爆炸方面起着重要作用。
当进入炉膛的燃料由于不具备燃烧条件，或BMS发现由于设备或其它原因对其失去控制与监视的时候，有可能造成燃料的积累，并且这种积累遇到正在运行的锅炉或正在点火的锅炉中的能量时，会使炉膛发生爆燃。
为防止这种现象的发生，BMS发出主燃料跳闸命令(Master Fuel Trip，简称MFT)，迅速切断全部燃料，以免炉膛发生放炮、爆炸等恶性事故。
珠海金湾电厂2×600MW机组的锅炉为上海锅炉厂引进美国ALSTOM公司超临界锅炉技术生产的SG1910/25.40-M960超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。
非线性预测控制在超临界机组热工过程控制中的应用研究的开题报告1. 题目非线性预测控制在超临界机组热工过程控制中的应用研究2. 研究背景和意义超临界机组是一种高效率、低排放的发电设备，在现代电力行业中得到广泛运用。
然而，在控制过程中需要克服许多困难，如多变量耦合、非线性、不确定性和延迟等。
因此，如何提高超临界机组控制的精度和可靠性是当前电力行业中的研究热点。
非线性预测控制是一种先进的控制方法，其能够有效地处理复杂的非线性多变量耦合系统，适用于超临界机组热工过程控制。
研究非线性预测控制在超临界机组热工过程控制中的应用具有重要的实际意义。
3. 研究内容和研究方法本论文将研究非线性预测控制在超临界机组热工过程控制中的应用。
具体研究内容包括：（1）建立超临界机组热工系统的数学模型，包括能量平衡方程、质量平衡方程、动量平衡方程等；（2）分析超临界机组热工过程的非线性特性和多变量耦合特性，确定非线性预测控制的应用方式；（3）设计超临界机组热工过程的非线性预测控制器，并优化控制参数；（4）进行仿真实验，验证非线性预测控制器的控制效果。
研究方法包括理论分析和仿真实验。
在理论分析方面，本文将从建立数学模型、分析非线性特性和设计控制器等方面展开分析；在仿真实验方面，本文将采用仿真软件对超临界机组热工过程进行建模和仿真，验证非线性预测控制器的控制效果。
4. 预期研究成果预期研究成果包括：（1）建立超临界机组热工系统的数学模型；（2）分析超临界机组热工过程的非线性特性和多变量耦合特性；（3）设计适用于超临界机组热工过程的非线性预测控制器；（4）进行仿真实验，验证非线性预测控制器的控制效果。
5. 研究的创新点本研究的创新点在于：（1）针对超临界机组热工过程的复杂性和非线性多变量耦合特性，采用先进的非线性预测控制方法；（2）构建适用于超临界机组热工过程的数学模型，并针对模型的特点进行优化；（3）实验仿真验证了非线性预测控制器的控制效果。
超超临界机组优化运行的实施超超临界机组是目前燃煤发电技术的先进形式，能够更加高效地利用燃料，降低排放和运行成本。
然而，即使在设计和制造时已经优化了效率和性能，超超临界机组的实际运行仍然需要不断地进行优化和调整，以使其实现最佳的运行状态。
因此，本文将探讨超超临界机组优化运行的实施。
一、监控和诊断超超临界机组的优化运行需要基于准确的数据和信息，因此在实施过程中，必须实现对机组的实时监控和数据采集。
通过监控系统，可以实时获取机组的运行参数，例如温度、压力、流量、功率等数据，同时还可以监测设备的运行状况，识别出潜在的问题和风险。
对于诊断问题，通过数据分析和故障诊断，可以及时找出设备的缺陷和故障，并采取相应的措施和修复。
二、优化控制针对超超临界机组的特点，可以通过调整控制参数来实现优化运行。
例如，在循环水系统中，可以通过调整水流量和温度来控制回收水系统的效率和稳定性；在锅炉系统中，则可以控制燃烧温度、氧气浓度和燃料配比等参数，以最大限度地提高燃烧效率和降低排放。
目前，许多现代化的控制系统都已经具备了先进的优化算法，可以自动调整控制参数，实现最优的运行状态。
三、预测维护超超临界机组的高温高压环境对设备的维护和保养提出了更高的要求，因此预测性维护成为了优化运行的关键。
通过对设备的运行数据和趋势进行分析，可以预测设备的寿命和故障模式，并采取相应的维护措施，提高设备的可靠性和运行效率。
四、培训和知识管理优化运行需要具备专业的技术知识和运维经验的人员，因此需要建立培训和知识管理机制，提高工作人员的技能和业务水平。
通过定期的培训和技术交流会议，可以分享实践经验和案例分析，提升团队的综合素质。
五、绩效考核为了保证优化运行措施的有效性和实施效果，需要建立科学的绩效评估体系，评估设备和运行绩效的改进情况。
通过定期的绩效考核和结果反馈，可以促进持续改进和优化工作的推进。
综上所述，超超临界机组的优化运行需要全面综合的实施，包括监控和诊断、优化控制、预测性维护、培训和知识管理以及绩效考核等方面。
超临界机组控制方案说明1．超临界机组模拟量控制系统的功能要求超临界机组相对于亚临界汽包炉机组，有两点最重要的差别：一是参数提高，由亚临界提高至超临界；二是由汽包炉变为直流炉。
正是由于这种差别，使得超临界机组对其控制系统在功能上带来许多特殊要求。
也正是由于超临界机组与亚临界汽包炉机组这两个控制对象在本质上的差异，导致各自相对应的控制系统在控制策略上的考虑也存在差别。
这种差别在模拟量控制系统中表现较为突出。
此处谨将其重点部分做一概述。
1.1 超临界锅炉的控制特点(1)超临界锅炉的给水控制、燃烧控制和汽温控制不象汽包锅炉那样相对独立，而是密切关联。
(2)当负荷要求改变时，应使给水量和燃烧率（包括燃料、送风、引风）同时协调变化，以适应负荷的需要，而又应使汽温基本上维持不变；当负荷要求不变时，应保持给水量和燃烧率相对稳定，以稳定负荷和汽温。
（3）湿态工况下的给水控制——分离器水位控制，疏水。
（4）干态工况下的给水控制-用中间点焓对燃水比进行修正，同时对过热汽温进行粗调。
（5）汽温控制采用类似汽包锅炉结构，但应为燃水比+喷水的控制原理，给水对汽温的影响大；给水流量和燃烧率保持不变，汽温就基本上保持不变。
1.2 超临界锅炉的控制重点超临界机组由于水变成过热蒸汽是一次完成的，锅炉的蒸发量不仅决定于燃料量，同时也决定于给水流量。
因此，超临界机组的负荷控制是与给水控制和燃料量控制密切相关的;而维持燃水比又是保证过热汽温的基本手段;。
因此保持燃/水比是超临界机组的控制重点。
本公司采用以下措施来保持燃/水比：（1）微过热蒸汽焓值修正对于超临界直流炉，给水控制的主要目的是保证燃/水比，同时实现过热汽温的粗调，用微过热蒸汽焓（或中间点温度）对燃/水比进行修正，控制给水流量可以有效对过热汽温进行粗调。
(2) 中间点温度本工程采用过热器入口温度（即中间点温度）对微过热蒸汽焓定值进行修正。
当中间点温度过高，微过热蒸汽焓定值立即切到最低焓，快速修改燃/水比、增加给水量。
时间尺度校正在超超临界机组控制中的应用□ □黄卫剑1 张世荣2 朱亚清1 张曦1□□1 广东电网公司电力科学研究院，广州市东风东路水均岗8号 邮编：510080；2 武汉大学动力与机械学院自动化系，武汉市武昌珞珈山 邮编：430072；摘要：介绍了时间尺度参数校正的概念，基于时间尺度校正的控制系统结构、时间尺度校正参数的设置、调整方法。
给出了时间尺度校正在某1000MW 机组主汽压力控制系统中的实现方法、系统调整步骤及系统在深度调峰及正常升降负荷过程中的控制效果。
应用结果表明，时间尺度校正是控制系统变参数控制的一种简单而有效的方式，并可减少大量的系统调试工作量并节省大量的系统调试时间。
关键词：时间尺度；校正；控制系统；整定； 超超临界1 引言随着国家对新能源政策的大力支持，新能源发电量占总发电量的比重也不断加大，但新能源如风能、太阳能、核能等目前尚不具备调峰能力，因此，电网要求装机容量比重也来越大的超（超）临界机组具备深度调峰能力。
但超（超）临界机组从低负荷到高负荷过程中，经历多工况变化和不同设备运行组合的变化，被控对象特性复杂多变[1]。
为了解决常规的PID 控制应用于工况复杂多变的热工过程自动控制系统时面临的各种问题，变参数PID 控制应运而生。
采用变参数、变结构控制技术，以保证在各个负荷点上具有良好的控制效果。
目前，变参数的整定方法包括模糊推理整定法[2,3]、神经网络参数整定法[4,5]、遗传算法参数整定法[6,7]和工程整定法等，但上述各种整定方法在工程中均存在耗时长、整定工作量大、在新机组调试时间有限的情况下难以精确整定等问题。
本文介绍的采用以时间尺度参数整定法[8]，具有系统结构简单，参数整定容易、系统调节品质良好等特点，已在多台机组中应用，效果良好。
2 基于时间尺度的参数校正方法2.1 控制系统时间尺度不同对象的动作或响应有快慢之别。
用什么样的尺度来衡量这种快慢特性?在经典调节理论中，有基于惯性环节的特性来定义的“时间常数”概念，也有比较不同传递函数代表的对象快慢的“时间标准化”方法。
然而，对复杂一点或非线性的对象来说，这些概念和方法只能成为支持直观的定性观念，尚不能成为进行精确度量的定量尺度。
考虑简单的二阶系统,0.x a a => ,如果a 为常数，则21(),02x t at a =>。
显然，这个系统的快慢取决于a 的大小。
如果我们把以“单位加速度”移动“单位距离”的时间，即满足()1x t =的时间，t =作为一个“时间单位”，则以a 为加速度的系统移动一个单位距离的时间和这个“标准”，即后者比前者“快x a =移动一个单位距离的时间也成为上述“时间单位”，则系统x a = 中的“时间尺度”必须压缩1/“时间尺度”如下：对于二阶系统 (,)x f xx =其时间尺度为：p =其中，12,max (,)x r xr M f xx <<= ； r 1;r 2为确定系统工作范围的适当常数；推广到n 阶系统，时间尺度定义为：1/p =2.2 控制系统基于时间尺度的校正方法基于时间尺度校正的控制系统原理如图1所示，其中，G C(S)为控制器，G(S)为被控对象，K f 为时间尺度调整系数。
图1 基于时间尺度校正的控制系统原理图若已知系统的时间尺度p ，则可以根据以下步骤整定PID 参数： 2.2.1 控制器参数的初步设定初步设定PID 参数：P d 1/4 K =0.62, K =0f i K T p ==，，, 应用这组参数于控制系统，能保证被控量输出不会出现大的波动和超调。
2.2.2 控制器参数的修正1） 如果对象的输出比较慢，可以减少积分时间，设置/ 4.5 6.0i T p =（～）；或者增大(1.1 1.7)f K =-。
2） 如果此时系统的输出太快且波动大，可以增加积分时间，设置/ 2.5 3.5i T p =（～）。
3） 如果对象输出仍然太快但波动有所减少，可以加进微分/4 (5~20)p d i d K T T ==，。
4） 如果加入微分后，对象输出仍然有波动，则减小f K ，取(0.10.7)f K =-。
在上述步骤中，改变f K 相当于同时改变了PID 控制器的P 、I 、D 参数，这种方法简单有效，一般2～4次即可获得比较满意的控制品质。
2.2.3 含纯滞后对象的控制器参数修正如果被控对象含有纯滞后环节，可以先整定不包括纯滞后的对象的参数，然后改变前置的时间尺度校正系数f K ，即可获得与不含滞后对象控制结果平移纯滞后时间τ的控制效果。
针对1()/(21)G s k as bs =++，如果设计出的PID 控制器得到的闭环响应曲线如图2(a)所示；那么总能找到一个K f 值，使得在同样的PID 参数下，被控对象21()./(1)()s sG S e k at bt e G s ττ--=++=的闭环系统输出阶跃响应向右平移个τ时间，如图2(b)所示。
y ytt100%100%¿(a)无滞后 (b)有滞后 图2 不带纯滞后和带纯滞后闭环阶跃响应3 时间尺度参数控制方法在1000MW 机组中的应用实例某1000MW 机组调试期间，成功地将时间尺度参数控制方法应用于协调控制系统、汽温控制系统和送风控制系统等多个主要控制系统。
通过基础PID 参数整定和时间尺度参数的整定，实现了机组从低负荷到高负荷的稳定调节，并大大减轻了不同负荷段各系统的整定工作量。
图3是该机组锅炉主汽压力控制系统增加了时间尺度参数控制功能的系统原理图。
3.1 回路的构成回路包括3个部分：模块01、03、04、05构成常规的PID 控制回路，对主汽压力进行闭环调节；模块07--11为主汽压力设定的微分与机组负荷设定函数超前/滞后校正之和产生的锅炉前馈控制指令。
模块06、02是PID 控制偏差的时间尺度修正回路。
主汽压力设定主汽压力主汽压力 设定负荷设定锅炉主控输出图3 包含时间尺度修正的锅炉主汽压力控制系统3.2 关键参数的整定 3.2.1 PID 控制参数的整定1） 机组满负荷时，通过强制或参数设定方式，确保时间尺度校正函数模块06输出值为1.0，系统前馈回路中的模块11的输出值为0；2） 通过工程整定方法或内模参数整定法，整定PID 控制器03的PID 控制参数。
对于锅炉主汽压力控制，希望主汽压力超调量小或者无超调。
3）通过多次主汽压力设定值扰动并进行必要的调整，进一步修正PID参数。
3.2.2 前馈回路的整定1）根据锅炉性能计算书，确定在设计煤种下机组负荷—燃料量的对应关系并折算为机组负荷—锅炉主控输出的对应关系；2）在定压方式下，进行幅值为5%--10%的机组升降负荷试验，调整模块超前/滞后模块10的超前时间和滞后时间，使机组升降负荷时，机组负荷与主汽压力跟踪设定值性能良好。
3）固定机组负荷，改变主汽压力设定值，调整模块07的微分增益和微分时间，使主汽压力跟踪主汽压力设定值的能力良好。
4）进行滑压升降负荷试验，观察机组负荷、主汽压力跟踪设定值的能力，必要时，微调微分模块07和超前/滞后模块10的参数，进一步提高机组负荷和主汽压力的调节性能。
3.2.3 时间尺度控制函数的整定1）保持3.2.1和3.2.2节整定的P、I、D参数和前馈回路控制参数不变；2）每次按（10—15）ECR%的负荷幅度进行机组升降负荷，并观察机组每次升降负荷过程中主汽压力、机组负荷的过渡情况，如主汽压力偏离设定值过大，可调整对应负荷的时间尺度修正系数，直到机组主汽压力、机组负荷过渡到设定值时无超调或超调量尽可能小。
3）重复步骤2），整定不同负荷点的时间尺度校正系数。
应特别注意干湿态转换点、锅炉最低稳燃负荷、AGC负荷下限、50%负荷、100%负荷等关键点对应的时间尺度校正系数。
3）对所得的负荷—时间尺度关系值进行必要的平滑处理，确定最终的负荷指令—时间尺度校正关系函数。
表1为某机组最终整定的负荷设定—时间尺度修正系数对应关系。
表1 最终整定的负荷--时间尺度修正函数关系负荷设定（MW) 时间尺度修正系数0 0.35400 0.47500 0.56658 0.71830 0.851000 1.001100 1.103.3 控制效果2011年11月10日，在机组进入168小时考核运行前，进行了负荷目标为550MW—400MW的深度调峰测试及目标为550MW—1000MW范围的正常负荷段升降负荷测试，试验时负荷速率设定为20MW/min。
在试验中，机组负荷响应延时小于30秒，机组实际负荷变化率大于17MW/min，主汽压力偏差小于0.6MPa，主汽温、再热汽温、炉膛压力、烟气氧量等机组主要参数过渡平稳。
图4为和图5分别为机组从550MW—400MW的深度调峰过程曲线和700—850—1000MW的升负荷过程曲线。
过热汽温再热汽温图4 机组从550MW→400MW深度调峰过程主要参数记录曲线过热汽温再热汽温主汽压力设主汽压力图4 机组从（700→850→1000）MW升负荷过程主要参数记录曲线4 结论在一组已整定合适的PID参数的基础上，仅通过合适的时间尺度系数校正，可保持控制对象特性发生巨大变化时的控制品质，具有控制参数整定个数少、参数整定时间短等特点，可推广应用至工艺过程控制对象特性多变的系统。
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