增壓鍋爐燃燒系統(tǒng)與電站協(xié)調控制策略研究.pdf

1、船舶動力及發(fā)電裝置是船舶能夠完成運輸航行等任務的關鍵設備。汽輪發(fā)電機具有經(jīng)濟效益高、可靠性強、功率大、易維護等優(yōu)點，是船舶主要發(fā)電機的形式之一。為了使汽輪發(fā)電機的電站負載在負荷突變時能與增壓鍋爐燃燒系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)調控制，本文以實際科研項目為課題研究背景，以各裝置的工作原理和智能控制策略為基礎，針對增壓鍋爐燃燒系統(tǒng)與電站協(xié)調控制策略進行了探討。
　　本文首先結合增壓鍋爐及其輔助設備的運行特點，對增壓鍋爐燃燒系統(tǒng)的工作機理進行深入研究。遵

2、循能量守恒定律和質量守恒定律，以及汽水的流向，對增壓鍋爐燃燒系統(tǒng)進行建模。在簡化機理模型的基礎上，還考慮了工況變化時參數(shù)變化，建立了燃燒系統(tǒng)的動態(tài)響應模型。仿真結果表明，增壓鍋爐燃燒系統(tǒng)在不同負荷變化下的動態(tài)響應符合增壓鍋爐基本運行規(guī)律，證明了所建模型的合理性和準確性。其次，根據(jù)汽輪發(fā)電機組的運行特點，深入研究汽輪發(fā)電機組-電站的工作機理。按照蒸汽的流向，將汽輪機按模塊建模法對電站汽輪機系統(tǒng)進行建模，從而設計了電站汽輪機系統(tǒng)的響應模型，

3、并在不同工況下進行仿真研究。由仿真結果可知，電站汽輪機系統(tǒng)在變負荷情況下的動態(tài)響應符合汽輪發(fā)電機組的基本運行規(guī)律，說明所建模型合理且準確。結合增壓鍋爐燃燒系統(tǒng)的數(shù)學模型，完整系統(tǒng)的提出為后續(xù)的協(xié)調控制策略研究奠定了基礎。再次，由整個系統(tǒng)的結構模型與工作機理，以及增壓鍋爐燃燒系統(tǒng)和電站汽輪機系統(tǒng)的動態(tài)特性，提出協(xié)調控制策略。針對協(xié)調控制策略實施后出現(xiàn)的安全問題，從四個方面對燃燒系統(tǒng)作出協(xié)調控制。利用流量特性對燃油系統(tǒng)建立了數(shù)學模型并用模糊

4、控制算法對其優(yōu)化控制；根據(jù)牛頓第二定律對渦輪增壓機組建立了轉矩平衡方程，從而得到空氣流量系統(tǒng)的數(shù)學模型，通過對其特性的研究對控制系統(tǒng)施加遺傳算法優(yōu)化的PID控制器，取得了很好的控制效果；根據(jù)前文所建增壓鍋爐燃燒系統(tǒng)中的蒸汽與水的質量、能量守恒方程建立了主蒸汽壓力和上鍋筒水位的動態(tài)物理機理模型，分別用加入 CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡的PID算法和經(jīng)典 PID控制算法使它們得到良好的控制效果。這些模型的建立不僅對燃燒系統(tǒng)變化過程的描述更加完善，也對增

5、壓鍋爐燃燒系統(tǒng)與電站的協(xié)調控制起到關鍵性作用。最后，考慮到船舶推進汽輪機在電站負荷突變時受到影響，針對這種情況作出協(xié)調控制策略。類比汽輪發(fā)電機組的數(shù)學模型給出推進汽輪機的數(shù)學模型，并對系統(tǒng)進行仿真分析。在保持兩汽輪機蒸汽配比的情況下，推進汽輪機的運行狀態(tài)主要與主蒸汽的輸出相關，因而需要主蒸汽壓力系統(tǒng)具有較強的魯棒性。因此，利用控制主蒸汽壓力的方法使推進汽輪機和電站汽輪機在電站負荷突變時能夠協(xié)調控制，保證了船速的穩(wěn)定。仿真結果表明，該控制