汽轮机压力控制回路对锅炉主蒸汽流量的线性化作用于达仁，王鑫，徐志强，范轶（哈尔滨工业大学能源学院，黑龙江，哈尔滨150001）THEPOSITIVEROLEOFSTEAMPRESSURECONTROLGONVERNINGINACHIEVINGTHELINEARIZATIONOFABOILERSTEAMFLOWCAPACITYOBJECTWANGXin,XUZhi-qiang,FANYi(HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)ABSTRACT:Indicatedinthispaperistheunderlyingcauseofthegenerationofnonlineardynamiccharacteristicsoftheboilersteamflowcapacityobjectinamonoblocthermalpowerplant.Analysiswasthepositiveroleofthepressure-feedbackgoverningforachievingthelinearizationofthenonlineardynamiccharacteristicsofthesteamflowcapacityobject.TheresultofastudyhaveshownthattheeffectofthelinearizationisrelativetothePIcontroller.ThestrongertheeffectofthePIcontroller,thebettertheeffectofthelinearization.Thismeansthatunderwide-rangeoff-designoperatingconditionstheapplicationofthesteampressure-feedbackgoverningmayresultinahighconsistencyoffull-rangeperformancefortheboilersteamflowcapacitycharacteristics.Thestudyresultsofthepresentpapercanprovidesomemajorguidelinesfortheanalysisofthermalpowerplantcharacteristicsandthedesignofamonoblocthermalpowerplantthroughtheuseofalinearsystemtheory.KEYWORDS:steamturbinegenerator;nonlinearsystem;nonlinearitymeasures摘要：在指出了单元火电机组中锅炉主蒸汽流量对象非线性动态特性产生的原因的基础上，分析了汽轮机压力反馈控制对锅炉主蒸汽流量对象非线性动态特性的线性化作用。进一步的研究表明，这种线性化作用的效果与PI调节器的参数有着密切的联系，PI调节器的调节能力越强，线性化的作用也越强。在大范围变工况情况下，采用汽压反馈调节时锅炉主蒸汽流量特性具有良好的全局性能一致性。这对用线性系统理论分析火电机组机炉特性和设计单元火电机组控制系统具有重要的指导意义。关键词：汽轮机发电机组；非线性系统；非线性测度中图分类号：TK323；TM621文献标识码：A1引言大型火电单元机组由锅炉、汽轮机和发电机共同适应电网负荷的要求，共同保证机组的稳定运行，它是一个复合对象，受控过程是一个多输入、多输出的过程，在输入和输出之间存在着相互关联和耦合。在认定锅炉系统正常燃烧和正常给水前提下，机组可简化为一个具有双输入双输出的被控对象，机组的输出功率和机前压力为被控对象，调节汽门开度和燃料量为控制量。由于非线性系统设计理论上十分繁琐，应用比较困难，目前单元机组控制系统的设计中一般均采用小偏差线性化方法将对象近似成线性对象后再进行控制系统的设计。对于在小范围内工作的非线性对象，实践证明这是成功的；然而当机组在大范围内工作时，小偏差线性化模型的参数明显地随工作点的不同而变化，这样针对某个工作点设计的控制器在其他工作点就不能正常工作。本文首先分析了汽轮机采用压力控制对机组主汽流量特性的线性化作用，然后采用“非线性测度分析”方法，对其线性化的效果进行了量化分析。表明利用汽压反馈的这一特点设计控制系统，避免采用繁琐非线性系统设计理论，可以采用相对简单实用的线性化理论，进行大范围线性化设计，从而使得系统在相对比较大的工况变化范围内，获得一致的控制品质。2锅炉主蒸汽流量对象的非线性特性2.1汽轮发电机组的工作过程汽包发电机负载给水下降管鼓风给燃料过热燃烧室再热燃烧室水冷壁过热器再热器高压缸调节阀中低压调节阀高压缸中低压缸蒸汽出口电网图1汽轮机组被控对象示意图Fig.1Thediagramofboiler-turbinesystem锅炉及汽轮发电机组的被控对象流程，是一个热交换和热流量转化为电功率的过程，它可以分为①炉膛燃烧室，②汽包，③蒸汽过热器，④中间再热器，⑤汽量调节阀，⑥汽轮发电机等六部分，其中②③④⑤的特性具有明显的非线性[4,5]。高压缸调节阀是连接锅炉和汽轮机的界面，通过高压缸调节阀，控制汽轮机的进汽量。由于锅炉蓄热能力有限和热惯性大，高压缸调节阀开度和主蒸汽压力相互关联，调节阀开...
