專(zhuān)利名稱(chēng)：調(diào)節(jié)蒸汽動(dòng)力設(shè)備中的蒸汽產(chǎn)生的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)由蒸汽動(dòng)力設(shè)備的蒸發(fā)器中的供水產(chǎn)生蒸汽的方法，其中在第一調(diào)節(jié)系統(tǒng)中狀態(tài)調(diào)節(jié)器借助觀(guān)測(cè)器計(jì)算蒸發(fā)器中的多個(gè)介質(zhì)狀態(tài)并且從中確定供水質(zhì)量流作為第一調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)。
背景技術(shù)：
蒸汽動(dòng)力設(shè)備的效率隨著在發(fā)電站 鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽的溫度以及隨著在蒸發(fā)器單元之后提供的蒸汽的質(zhì)量的穩(wěn)定性而提高。在蒸汽動(dòng)力設(shè)備中的蒸汽產(chǎn)生一般從在高壓預(yù)熱器(也稱(chēng)為節(jié)熱器)中被預(yù)熱以及然后在蒸發(fā)器中被蒸發(fā)的供水來(lái)進(jìn)行。供水在此在高壓預(yù)熱器之前借助供水泵被設(shè)置到高的壓力并且驅(qū)動(dòng)通過(guò)高壓預(yù)熱器和蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器之后的蒸發(fā)溫度的調(diào)節(jié)通過(guò)將被輸送到蒸發(fā)器中的供水的質(zhì)量流設(shè)置為調(diào)節(jié)參數(shù)來(lái)進(jìn)行。具有該調(diào)節(jié)參數(shù)的蒸汽溫度的調(diào)節(jié)行為是非常遲緩的，從而供水質(zhì)量流的調(diào)節(jié)在幾分鐘之后才作用于待調(diào)節(jié)的溫度。此外，待調(diào)節(jié)的溫度受到無(wú)數(shù)干擾的強(qiáng)烈影響，這些干擾例如是負(fù)載變化、鍋爐中的吹灰、燃料的更換等。精確的溫度調(diào)節(jié)由于這些原因難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是說(shuō)明一種方法，利用該方法可以既精確又穩(wěn)定地調(diào)節(jié)蒸汽溫度。該任務(wù)通過(guò)以下方式解決，即狀態(tài)調(diào)節(jié)器根據(jù)本發(fā)明是線(xiàn)性二次調(diào)節(jié)器。這樣的線(xiàn)性二次調(diào)節(jié)器(LQR)可以包含線(xiàn)性二次的最佳狀態(tài)反饋。在此，可以按照以下方式來(lái)確定該調(diào)節(jié)器的參數(shù)，即可以對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化。由此可以實(shí)現(xiàn)既精確又穩(wěn)定的調(diào)節(jié)。本發(fā)明在此基于以下考慮在狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)反饋多個(gè)(部分不可測(cè)量的)狀態(tài)來(lái)用于確定調(diào)節(jié)參數(shù)(或調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)信號(hào))。對(duì)于當(dāng)前的應(yīng)用情況，這意味著可以在算法中使用在沿著蒸發(fā)器的多個(gè)位置上的狀態(tài)，如溫度、壓力、焓或其它狀態(tài)參數(shù)。但是由于這些狀態(tài)不可測(cè)量，因此需要所謂的觀(guān)測(cè)器電路，借助該觀(guān)測(cè)器電路可以估計(jì)或計(jì)算可以通過(guò)狀態(tài)參數(shù)表征的需要的狀態(tài)。概念“估計(jì)”、“計(jì)算”和“確定”在下面作為同義詞使用。該概念的優(yōu)點(diǎn)在于，可以非?？焖俸途_地對(duì)作用于蒸發(fā)器的干擾進(jìn)行反應(yīng)。蒸汽動(dòng)力設(shè)備是利用蒸汽動(dòng)力運(yùn)行的設(shè)備。其可以是或包括蒸汽渦輪機(jī)、蒸汽過(guò)程設(shè)備或任何其它用來(lái)自蒸汽的能量運(yùn)行的設(shè)備。作為蒸發(fā)器，在下面可以理解為任何將水蒸發(fā)的系統(tǒng)，其中預(yù)熱器、尤其是高壓預(yù)熱器可以包括在內(nèi)。介質(zhì)可以是供水、蒸汽或由供水和蒸汽組成的混合物。介質(zhì)狀態(tài)(下面也簡(jiǎn)單地稱(chēng)為狀態(tài))可以是能量、溫度、壓力、焓或該介質(zhì)的其它狀態(tài)。作為狀態(tài)調(diào)節(jié)器，在下面可以理解為基于所估計(jì)的狀態(tài)(例如以狀態(tài)空間顯示的形式)對(duì)調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)回路。在此，通過(guò)觀(guān)測(cè)器估計(jì)調(diào)節(jié)段內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)并且又輸送到，也就是反饋到調(diào)節(jié)段一或者調(diào)節(jié)器。與調(diào)節(jié)段一起形成調(diào)節(jié)回路的反饋可以通過(guò)觀(guān)測(cè)器進(jìn)行，觀(guān)測(cè)器由此可以代替測(cè)量裝置。觀(guān)測(cè)器觀(guān)測(cè)或估計(jì)系統(tǒng)的狀態(tài)，在這種情況下是蒸發(fā)器中的介質(zhì)的狀態(tài)，并且可以包括狀態(tài)差分方程、輸出方程和觀(guān)測(cè)器向量。觀(guān)測(cè)器的輸出可以與調(diào)節(jié)段的輸出相比較。差可以通過(guò)觀(guān)測(cè)器向量作用于狀態(tài)差分方程。此外有利的是，觀(guān)測(cè)器與狀態(tài)調(diào)節(jié)器無(wú)關(guān)地工作。合適的是，狀態(tài)調(diào)節(jié)器使用離開(kāi)蒸發(fā)器的蒸汽的狀態(tài)作為調(diào)節(jié)參數(shù)，如蒸汽溫度或蒸汽的焓。作為調(diào)節(jié)參數(shù)有利地使用供水質(zhì)量流。在本發(fā)明的有利實(shí)施發(fā)射，將供水質(zhì)量流的額定值轉(zhuǎn)發(fā)給第二調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器以用于調(diào)節(jié)供水質(zhì)量流。該調(diào)節(jié)器可以將所述額定值用作調(diào)節(jié)參數(shù)。作為第二調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)，可以直接或間接地使用供水泵的轉(zhuǎn) 速、閥門(mén)的位置(例如在供水導(dǎo)管中)、或適用于調(diào)節(jié)供水質(zhì)量流的其它參數(shù)。此外有利的是，為了計(jì)算介質(zhì)狀態(tài)而使用介質(zhì)的焓作為狀態(tài)參數(shù)。合適的是，使用多個(gè)狀態(tài)并且由此使用其多個(gè)焓。蒸汽參數(shù)(如焓和/或壓力和溫度)應(yīng)當(dāng)根據(jù)負(fù)載情況保持為期望的值，以及在負(fù)載變化時(shí)相應(yīng)得到調(diào)節(jié)。焓狀態(tài)調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)、即，使用焓或焓與其它參數(shù)(如供水質(zhì)量流)的乘積作為狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)是，狀態(tài)調(diào)節(jié)達(dá)到更高的調(diào)節(jié)品質(zhì)并且調(diào)節(jié)更快。在方法技術(shù)上也得到以下優(yōu)點(diǎn)該過(guò)程合適地被如此調(diào)節(jié)，使得在蒸發(fā)器末端逸出微弱過(guò)熱的蒸汽，該蒸汽接近飽和蒸汽極限。利用變化的壓力(例如在滑動(dòng)壓力運(yùn)行中)，在觀(guān)測(cè)溫度時(shí)可能導(dǎo)致形成濕蒸汽的蒸發(fā)終點(diǎn)或飽和蒸汽點(diǎn)也變化。在將焓用作狀態(tài)參數(shù)時(shí)，壓力不需要明確地一起觀(guān)測(cè)，因?yàn)殪蕦囟纫约皦毫M合到一個(gè)參數(shù)中。有利地，作為狀態(tài)參數(shù)使用絕對(duì)焓與焓額定值的偏差。由此可以在平衡狀態(tài)下調(diào)節(jié)到0并且簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)問(wèn)題。LQR方法涉及線(xiàn)性調(diào)節(jié)問(wèn)題。通過(guò)將溫度測(cè)量值和溫度額定值換算為焓，可以在使用焓狀態(tài)的情況下將數(shù)學(xué)調(diào)節(jié)問(wèn)題線(xiàn)性化并且由此達(dá)到更簡(jiǎn)單的計(jì)算，因?yàn)樵谳斎腱屎鸵莩鲮手g存在線(xiàn)性關(guān)聯(lián)。合適的是，該換算借助相應(yīng)的水/蒸汽圖表關(guān)系在使用例如所測(cè)量的蒸汽壓力的情況下進(jìn)行。但是在借助狀態(tài)調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)蒸發(fā)器段時(shí)產(chǎn)生以下問(wèn)題，即在蒸發(fā)器入口處的狀態(tài)雖然可以通過(guò)焓來(lái)描述，但是在蒸發(fā)器入口處的焓不能設(shè)置，因?yàn)楣┧膲毫蜏囟戎荒苁谴我刈兓⑶也贿m于作為調(diào)節(jié)參數(shù)。因此合適的是將供水質(zhì)量流用作調(diào)節(jié)參數(shù)并且在計(jì)算狀態(tài)時(shí)與狀態(tài)相乘。但是，供水流以非線(xiàn)性的方式作用于調(diào)節(jié)參數(shù)一蒸發(fā)器入口和蒸發(fā)器出口處的焓，從而盡管使用了焓，調(diào)節(jié)問(wèn)題也是非線(xiàn)性的。為了解決該問(wèn)題，在計(jì)算狀態(tài)時(shí)合適的是使用線(xiàn)性化。在當(dāng)前的情況下有利地假定，狀態(tài)僅移動(dòng)圍繞一個(gè)工作點(diǎn)的偏差范圍。在合適地被預(yù)先確定的該偏差范圍中可以將系統(tǒng)假定為線(xiàn)性的。該線(xiàn)性化對(duì)于僅一個(gè)工作點(diǎn)的狀態(tài)以及對(duì)于圍繞該工作點(diǎn)的偏差范圍來(lái)說(shuō)是有意義的。如果實(shí)際的狀態(tài)移出該偏差范圍，則線(xiàn)性化將導(dǎo)致不利的結(jié)果。因此有利的是對(duì)工作點(diǎn)進(jìn)行更新。這合適的是通過(guò)以下方式進(jìn)行，即通過(guò)采用測(cè)量值來(lái)對(duì)所述工作點(diǎn)更新。合適的是，測(cè)量值是通過(guò)測(cè)量當(dāng)前存在的介質(zhì)參數(shù)如壓力、溫度等等而采集的當(dāng)前測(cè)量值。狀態(tài)計(jì)算所基于的工作點(diǎn)可以與當(dāng)前介質(zhì)狀態(tài)匹配。可以使用非線(xiàn)性的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過(guò)采用當(dāng)前測(cè)量值來(lái)對(duì)該調(diào)節(jié)系統(tǒng)線(xiàn)性化。通過(guò)線(xiàn)性化實(shí)現(xiàn)非常魯棒的調(diào)節(jié)性能，也就是說(shuō)調(diào)節(jié)質(zhì)量不再取決于設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)。
本發(fā)明的另一有利實(shí)施方式規(guī)定，狀態(tài)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)系統(tǒng)包含例如反饋矩陣形式的矩陣方程，在產(chǎn)生蒸汽期間所測(cè)量的介質(zhì)值被用于計(jì)算所述矩陣方程。從而例如可以通過(guò)其參數(shù)至少部分地通過(guò)使用當(dāng)前測(cè)量值來(lái)確定的矩陣方程進(jìn)行狀態(tài)反饋。通過(guò)使用當(dāng)前測(cè)量值，例如在反饋矩陣的在線(xiàn)計(jì)算中，調(diào)節(jié)器可以始終與實(shí)際的運(yùn)行條件匹配。由此可以自動(dòng)考慮動(dòng)態(tài)蒸發(fā)器性能的取決于負(fù)載的變化。通過(guò)該步驟還可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)算法的魯棒性的提高?；谡{(diào)節(jié)算法非常魯棒的事實(shí)，在啟動(dòng)時(shí)只需要設(shè)置非常少的參數(shù)。因此，啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)開(kāi)銷(xiāo)與目前已知的所有方法相比顯著減少。有利的是，通過(guò)蒸汽動(dòng)力設(shè)備的控制技術(shù)來(lái)計(jì)算矩陣方程。在此，該控制技術(shù)可以是在蒸汽動(dòng)力設(shè)備的日常運(yùn)行中控制該蒸汽 動(dòng)力設(shè)備的控制系統(tǒng)。為了保持該控制技術(shù)的數(shù)學(xué)組件簡(jiǎn)單，有利的是將矩陣方程轉(zhuǎn)換為一組標(biāo)量的差分方程。對(duì)矩陣方程的相對(duì)簡(jiǎn)單的積分可以通過(guò)在時(shí)間上的反向積分來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于在理想情況下沒(méi)有來(lái)自未來(lái)的信息可供使用，因此如果用相反的符號(hào)來(lái)對(duì)該標(biāo)量的差分方程組積分(這穩(wěn)定地導(dǎo)致同一個(gè)固定的解)則可以實(shí)現(xiàn)與反向積分等價(jià)的積分。在本發(fā)明的有利實(shí)施方式中，觀(guān)測(cè)器是針對(duì)線(xiàn)性二次狀態(tài)反饋設(shè)計(jì)的卡爾曼濾波器。線(xiàn)性二次調(diào)節(jié)器與卡爾曼濾波器的協(xié)作稱(chēng)為L(zhǎng)QG (線(xiàn)性二次高斯)調(diào)節(jié)器或LQG算法。有利的是，觀(guān)測(cè)器計(jì)算在蒸發(fā)器中進(jìn)入介質(zhì)的熱。該熱可以被定義為干擾參數(shù)并且在調(diào)節(jié)算法中使用。在此不僅沿著蒸發(fā)器的焓或從中推導(dǎo)出的參數(shù)，而且另外干擾參數(shù)可以被定義為狀態(tài)，并且尤其是可以借助觀(guān)測(cè)器來(lái)估計(jì)或確定。直接作用于蒸發(fā)器的干擾通過(guò)以下方式表示，即在蒸發(fā)器中的預(yù)熱間隔改變。通過(guò)對(duì)干擾參數(shù)的這樣的觀(guān)測(cè)，可以對(duì)相應(yīng)的干擾進(jìn)行非常快速的、精確的、但是同時(shí)魯棒的反應(yīng)。此外本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)從蒸汽動(dòng)力設(shè)備的蒸發(fā)器中的供水產(chǎn)生蒸汽的設(shè)備，具有調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括觀(guān)測(cè)器和狀態(tài)調(diào)節(jié)器，所述狀態(tài)調(diào)節(jié)器準(zhǔn)備用于借助觀(guān)測(cè)器計(jì)算蒸發(fā)器中的多個(gè)介質(zhì)狀態(tài)并從中確定供水質(zhì)量流作為第一調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)。建議狀態(tài)調(diào)節(jié)器是線(xiàn)性二次調(diào)節(jié)器?？梢詫?shí)現(xiàn)精確的和穩(wěn)定的調(diào)節(jié)。有利的是，所述設(shè)備被設(shè)計(jì)為執(zhí)行上述所建議的方法步驟中的一個(gè)、多個(gè)或全部。


借助在附圖中示出的實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。圖I示出具有蒸發(fā)器的蒸汽發(fā)電廠(chǎng)的一個(gè)片段，圖2示出調(diào)節(jié)級(jí)聯(lián)的計(jì)劃，圖3示出蒸發(fā)器的模型，圖4示出作為調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)的線(xiàn)性段模型，圖5示出觀(guān)測(cè)器的結(jié)構(gòu)，以及圖6示出調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的概覽。
具體實(shí)施例方式圖I示出具有蒸汽動(dòng)力設(shè)備的熱電廠(chǎng)的一個(gè)片段的示意圖，該蒸汽動(dòng)力設(shè)備包括蒸汽渦輪機(jī)2、鍋爐4、蒸發(fā)器6和過(guò)熱器8。鍋爐4將熱輸出到蒸發(fā)器6，供水10通流到蒸發(fā)器6中，所述供水10由供水泵12抽送到蒸發(fā)器6并且所述供水吸收熱。借助閥門(mén)14可以對(duì)供水流進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)吸收熱在蒸發(fā)器6中對(duì)供水10進(jìn)行蒸發(fā)，并且所產(chǎn)生的蒸汽16進(jìn)一步流向過(guò)熱器8以便在那里過(guò)熱成新汽并接著輸送到蒸汽渦輪機(jī)2。為了調(diào)節(jié)蒸汽16的溫度，借助閥門(mén)14和/或供水泵12調(diào)節(jié)供水流，其中供水10在蒸發(fā)器6之前的額定流是調(diào)節(jié)參數(shù)，并且閥門(mén)位置和/或泵功率是調(diào)節(jié)參數(shù)。溫度傳感器18和壓力傳感器19測(cè)量供水10的溫度Tw或壓力pw，并且傳感器20測(cè)量蒸發(fā)器6之前的實(shí)際供水流Hii。溫度傳感器22和壓力傳感器24測(cè)量蒸發(fā)器6之后的蒸汽16的蒸汽溫度Td或蒸汽壓力pD。蒸發(fā)器6可以包括未示出的預(yù) 熱器。但是這對(duì)本發(fā)明并不重要，并且下面“蒸發(fā)器”的概念還應(yīng)當(dāng)理解為由具有預(yù)熱器的蒸發(fā)器構(gòu)成的系統(tǒng)。蒸發(fā)器6是強(qiáng)制循環(huán)蒸汽產(chǎn)生器，其中由給水泵12強(qiáng)制水流或蒸汽流的循環(huán)。供水10在此可以先后流過(guò)供水預(yù)熱器和蒸發(fā)部件，尤其是還通過(guò)過(guò)熱器8，從而供水10被加熱至飽和蒸汽溫度、蒸發(fā)和過(guò)熱連續(xù)地在循環(huán)中進(jìn)行。在此不需要轉(zhuǎn)筒。尤其是蒸發(fā)器6是本生鍋爐的一部分。其可以進(jìn)入過(guò)臨界范圍，其中供水10可以由供水泵12設(shè)置到超過(guò)230巴的壓力?？梢砸罁?jù)負(fù)載對(duì)供水質(zhì)量流進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖2示出具有第一或外部調(diào)節(jié)系統(tǒng)26以及第二或內(nèi)部調(diào)節(jié)系統(tǒng)28的調(diào)節(jié)級(jí)聯(lián)。外部調(diào)節(jié)系統(tǒng)26包括線(xiàn)性二次調(diào)節(jié)器30，尤其是LQG調(diào)節(jié)器。作為輸入?yún)?shù)，向其輸送所測(cè)量的實(shí)際供水流Hii、供水10的所測(cè)量的溫度Tw、蒸汽16的所測(cè)量的溫度Td和所測(cè)量的壓力Pd以及蒸發(fā)器6之后的蒸汽16的額定溫度Ts。蒸汽16的額定溫度Ts是調(diào)節(jié)器30的調(diào)節(jié)參數(shù)。供水10的額定質(zhì)量流ms作為調(diào)節(jié)參數(shù)由調(diào)節(jié)器30輸出。該額定質(zhì)量流ms被預(yù)定給內(nèi)部調(diào)節(jié)系統(tǒng)28的調(diào)節(jié)回路32作為調(diào)節(jié)參數(shù)的額定值。所測(cè)量的供水流Hii是調(diào)節(jié)回路32的調(diào)節(jié)參數(shù)。調(diào)節(jié)回路32具有調(diào)節(jié)閥門(mén)14的位置和/或供水泵12的功率作為調(diào)節(jié)參數(shù)。調(diào)節(jié)器30不是直接通過(guò)調(diào)整機(jī)構(gòu)作用于該過(guò)程，而是將供水質(zhì)量流的額定值ms轉(zhuǎn)發(fā)給底層的調(diào)節(jié)回路32，由此與該調(diào)節(jié)回路一起其形成由外部調(diào)節(jié)系統(tǒng)26和內(nèi)部調(diào)節(jié)系統(tǒng)28組成的級(jí)聯(lián)。在蒸發(fā)器6之前的供水10的所測(cè)量的溫度Tw和壓力pw是調(diào)節(jié)器30需要的附加信息，以用于確定在蒸發(fā)器6之前的供水10的比焓比。焓Ii1可以通過(guò)水-蒸汽圖表來(lái)確定。由蒸汽壓力Pd和蒸汽溫度Td計(jì)算在蒸發(fā)器6之后的蒸汽16的比j含h2。圖3示出蒸發(fā)器6中的蒸發(fā)段的模型，該蒸發(fā)段分成三個(gè)一階延遲單元34，從而在它們的串聯(lián)電路中得到三階的延遲特性。三個(gè)延遲單元分別可以是通過(guò)負(fù)反饋積分器36實(shí)現(xiàn)的PT1單元。這些延遲單元的時(shí)間常數(shù)取決于負(fù)載并且隨著負(fù)載的下降而變得更大，反之亦然。在每個(gè)延遲單元34之后給出狀態(tài)Xi，其中i=l，2，3，其中狀態(tài)X1說(shuō)明輸出焓h2。輸入狀態(tài)通過(guò)蒸發(fā)段的輸入焓hi表征。兩個(gè)中間狀態(tài)x2，X3是算術(shù)型的并且是通過(guò)觀(guān)測(cè)器估計(jì)的不可測(cè)量的狀態(tài)。所有狀態(tài)Xi是取決于時(shí)間的參數(shù)。具有焓h的供水10流入蒸發(fā)段中。原則上，該焓Ii1可以用作第一或外部調(diào)節(jié)系統(tǒng)26的調(diào)節(jié)參數(shù)，因?yàn)橛渺识皇菧囟葋?lái)證明蒸發(fā)段的線(xiàn)性特性的假設(shè)。但是，焓Ii1幾乎不能設(shè)置，因?yàn)楣┧膲毫w和溫度Tw幾乎不能在范圍和速度上調(diào)節(jié)到足以用作調(diào)節(jié)參數(shù)。為了解決該問(wèn)題，供水10的實(shí)際質(zhì)量流Hii與焓Ii1相乘，從而從該乘積得到功率。該功率可以簡(jiǎn)單地借助供水泵12和/或閥門(mén)14調(diào)節(jié)并且由此可以用作調(diào)節(jié)參數(shù)。由于焓h基本上是恒定的，因此供水10的實(shí)際質(zhì)量流Hli可以單獨(dú)地用作調(diào)節(jié)參數(shù)。相應(yīng)地，在圖3所示的動(dòng)態(tài)模型中在每個(gè)延遲單元中34分別將Hii與當(dāng)前的焓相乘，如通過(guò)乘法器38所示的那樣，從而作為參數(shù)形成功率。將該功率在三個(gè)延遲級(jí)34的每一個(gè)中分別與假定的燃燒功率Qf的1/3相加，從而將整個(gè)燃燒功率Qf引入到整個(gè)蒸發(fā)段的動(dòng)態(tài)模型中。
該功率和與時(shí)間單元G相乘，該功率和的分母包含延遲的時(shí)間常數(shù)，例如在滿(mǎn)載情況下PT1單元的延遲的時(shí)間常數(shù)t。此外，G=Ontr1的分母包含供水質(zhì)量流m，例如在滿(mǎn)載情況下的供水質(zhì)量流，從而在時(shí)間單元G之后每時(shí)間都存在比焓。該比焓在每個(gè)延遲單元34中分別通過(guò)積分器36積分，從而焓作為結(jié)果存在。將該焓從各自延遲單元34的輸入焓中減去。作為在三個(gè)延遲單元34之后的狀態(tài)Xi的方程得到
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mt\ 3J
I f Q\X2 =- 一 F + — X7)
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mt\ 3 —)狀態(tài)X1是輸出焓h2?？梢钥闯?，當(dāng)焓差通過(guò)延遲單元34與供水流Hii相乘再加上燃燒功率QF的1/3為0，焓差乘以供水流Hii和Qf/3保持平衡時(shí)，狀態(tài)X是恒定的，也就是其導(dǎo)數(shù)零。在這種情況下，系統(tǒng)處于起振狀態(tài)下以及由此處于供水輸送和加熱的平衡中。這三個(gè)方程不是線(xiàn)性的，因?yàn)闋顟B(tài)Xi與供水流Hii相乘。這是正確的，因?yàn)槿紵裏岬牟环€(wěn)定的項(xiàng)應(yīng)當(dāng)被非線(xiàn)性地映射。燃燒熱的非線(xiàn)性在狀態(tài)模型中，更確切地說(shuō)在圖5詳細(xì)描述的觀(guān)測(cè)器中通過(guò)狀態(tài)Xi與供水流Hli相乘來(lái)模擬。由此，供水流Hli的變化與不穩(wěn)定的燃燒功率Qf相反，作為補(bǔ)償其的反作用器。因此，供水流Hii被用作第一調(diào)節(jié)系統(tǒng)26的調(diào)節(jié)參數(shù)。為了能使用LQ調(diào)節(jié)器或LQG調(diào)節(jié)器，必須借助線(xiàn)性化將該非線(xiàn)性方程組轉(zhuǎn)換為線(xiàn)性方程組。為此，狀態(tài)和輸入首先表示為固定值以及與固定值的偏差的和。固定狀態(tài)由非線(xiàn)性方程組得到，其方法是使得狀態(tài)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)等于O。這意味著，系統(tǒng)中的狀態(tài)不再發(fā)生時(shí)間變化并且這些狀態(tài)處于固定的靜止?fàn)顟B(tài)。此外，固定狀態(tài)被定義為額定狀態(tài)。相應(yīng)地，對(duì)于固定狀態(tài)下式成立h2 = hx + ,其中ms是期望的供水質(zhì)量流，利用它實(shí)現(xiàn)該固定狀態(tài)，因此在固定狀態(tài)下供水流正好大到使得供水流在蒸發(fā)器之后的輸出焓h2恒定的情況下吸收熱輸送Qf。通過(guò)換算獲得第一調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)值ms:
Qfms = F
h2 ~K然后進(jìn)一步為了線(xiàn)性化，假定狀態(tài)和輸入僅移動(dòng)圍繞工作點(diǎn)的偏差范圍。由此該系統(tǒng)在該工作點(diǎn)中可以假定為線(xiàn)性的。作為工作點(diǎn)選擇額定狀態(tài)，U表示系統(tǒng)的輸入Xi=Xijsol^Axiu=ms+ A u在假定偏差的乘積，S卩Au Axi非常小并且可忽略的情況下，產(chǎn)生如下的線(xiàn)性化狀態(tài)方程
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)由蒸汽動(dòng)力設(shè)備的蒸發(fā)器(6)中的供水(10)產(chǎn)生蒸汽(16)的方法，其中狀態(tài)調(diào)節(jié)器(30)借助觀(guān)測(cè)器(42)計(jì)算蒸發(fā)器(6)中的多個(gè)介質(zhì)狀態(tài)并且從中確定供水質(zhì)量流(ms)作為調(diào)節(jié)參數(shù)，其特征在于，所述狀態(tài)調(diào)節(jié)器(30)是線(xiàn)性二次調(diào)節(jié)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，將供水質(zhì)量流(ms)的額定值轉(zhuǎn)發(fā)給其它調(diào)節(jié)器(32)以用于調(diào)節(jié)供水質(zhì)量流UiX
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，為了計(jì)算作為狀態(tài)參數(shù)的介質(zhì)狀態(tài)(Xi)使用介質(zhì)的焓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，作為狀態(tài)參數(shù)使用絕對(duì)焓與焓額定值的偏差。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，使用非線(xiàn)性調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該非線(xiàn)性調(diào)節(jié)系統(tǒng)在圍繞工作點(diǎn)的預(yù)定偏差范圍中被線(xiàn)性化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過(guò)采用測(cè)量值來(lái)對(duì)所述工作點(diǎn)進(jìn)行更新。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，狀態(tài)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)系統(tǒng)包含矩陣方程，在產(chǎn)生蒸汽期間所測(cè)量的介質(zhì)值被用于計(jì)算所述矩陣方程。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述觀(guān)測(cè)器(42)是針對(duì)線(xiàn)性二次狀態(tài)反饋設(shè)計(jì)的卡爾曼濾波器。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述觀(guān)測(cè)器(42)計(jì)算在蒸發(fā)器(6)中進(jìn)入介質(zhì)的熱(Qf)。
10.一種用于調(diào)節(jié)從蒸汽動(dòng)力設(shè)備的蒸發(fā)器(6)中的供水(10)產(chǎn)生蒸汽(16)的設(shè)備，具有調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括觀(guān)測(cè)器(42)和狀態(tài)調(diào)節(jié)器(30)，所述狀態(tài)調(diào)節(jié)器準(zhǔn)備用于借助觀(guān)測(cè)器(42)計(jì)算蒸發(fā)器(6)中的多個(gè)介質(zhì)狀態(tài)(Xi)并從中確定供水質(zhì)量流(ms)作為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)，其特征在于，所述狀態(tài)調(diào)節(jié)器(30)是線(xiàn)性二次調(diào)節(jié)器。
全文摘要
本發(fā)明基于一種用于調(diào)節(jié)由蒸汽動(dòng)力設(shè)備的蒸發(fā)器(6)中的供水(10)產(chǎn)生蒸汽(16)的方法，其中狀態(tài)調(diào)節(jié)器(30)借助觀(guān)測(cè)器(42)計(jì)算蒸發(fā)器(6)中的多個(gè)介質(zhì)狀態(tài)并且從中確定供水質(zhì)量流(ms)作為調(diào)節(jié)參數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽溫度的穩(wěn)定和精確的調(diào)節(jié)，建議所述狀態(tài)調(diào)節(jié)器(30)是線(xiàn)性二次調(diào)節(jié)器。
文檔編號(hào)F01K13/00GK102753789SQ201080063341
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者B.米爾貝克, C.巴基, J.加丁格, K.溫德?tīng)柌? M.特魯爾, T.維斯巴赫 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司