Discusión sobre los principales métodos de control de temperatura del vapor de calderas en centrales térmicas.
Palabras clave: central térmica; caldera; control de temperatura del vapor principal
Número de clasificación de la Biblioteca de China: TU271.1 Código de identificación del documento: a.
Análisis de factores que afectan el cambio de temperatura de 1 vapor principal.
1.1 Principales factores que influyen en el lado de los gases de combustión
1.1.1 Cambios en las características del combustible
Cuando el contenido volátil del carbón disminuye, el contenido de carbono aumenta o el carbón pulverizado cambia Cuando se vuelve grueso, debido al aumento en el tiempo de residencia del carbón pulverizado en el horno, el centro de la llama se mueve hacia arriba, la temperatura de los gases de combustión a la salida del horno aumenta y la temperatura del vapor aumentará. La evaporación del agua en el carbón absorbe el calor en el horno, reduce la temperatura del horno y reduce la transferencia de calor por radiación en el horno. Para garantizar la evaporación, la cantidad de combustible debe aumentar. Al mismo tiempo, la evaporación del agua también aumentará el volumen y el caudal de los gases de combustión, lo que aumentará la absorción de calor del sobrecalentador de convección y aumentará la temperatura del vapor. y disminuir la temperatura del vapor del sobrecalentador de radiación.
Cambios en el volumen de aire. Cuando aumenta el exceso de aire en el horno, la temperatura del horno disminuye debido a la absorción de calor por el aire a baja temperatura, la transferencia de calor por radiación se debilita y la temperatura de los gases de combustión en la salida del horno aumenta. Al mismo tiempo, el aumento del exceso de aire aumentará la cantidad de gases de combustión que fluyen a través del sobrecalentador convectivo, aumentará el caudal de gases de combustión, fortalecerá la transferencia de calor por convección, aumentará la temperatura del vapor del sobrecalentador convectivo y disminuirá la temperatura del vapor de el sobrecalentador radiante.
El modo de funcionamiento del quemador cambia.
Cuando cambia el modo de funcionamiento del quemador, como cuando el quemador se cambia de la fila superior a la fila inferior, la temperatura del vapor bajará.
Cambios en la temperatura del agua de alimentación. Cuando la temperatura del agua de alimentación cambia, provocará un aumento y un cambio en la entalpía del fluido de trabajo en el horno. Para mantener constante la capacidad de evaporación de la caldera, la cantidad de combustible debe cambiarse en consecuencia para adaptarse a los cambios en el calor requerido para el suministro de agua caliente. Esto provocará cambios en la temperatura de los gases de combustión y en la velocidad de los mismos que fluyen a través del sobrecalentador convectivo, provocando así cambios en la temperatura del vapor. Los principales factores que influyen en el lado del vapor
Cambios en la carga de la caldera.
La carga durante el funcionamiento de la caldera cambia constantemente y la temperatura del vapor sobrecalentado también cambiará en consecuencia. Para diferentes tipos de sobrecalentadores, las características de los cambios de temperatura del vapor con la carga de la caldera son diferentes. La característica del cambio de temperatura del vapor del sobrecalentador radiante es que la temperatura del vapor disminuye a medida que aumenta la carga. Cuando la carga disminuye, la temperatura del vapor aumenta. Las características del cambio de temperatura del vapor del sobrecalentador de convección son que la temperatura del vapor aumenta cuando la carga aumenta y disminuye cuando la carga disminuye. Sin embargo, la temperatura del vapor del sobrecalentador semirradiante cambia suavemente con la carga de la caldera. Todas las calderas modernas de alta o ultra alta presión utilizan sobrecalentadores combinados, es decir, todo el sobrecalentador está compuesto por sobrecalentadores radiantes, semirradiantes y de convección. Para los sobrecalentadores combinados, cuando cambia la carga de la caldera, el impacto final en las características de cambio de temperatura del vapor de salida del sobrecalentador debe depender de si las características de temperatura del sobrecalentador combinado en sí son características de convección o características de radiación. Los sobrecalentadores combinados utilizados por la mayoría de las calderas en mi país se componen principalmente de sobrecalentadores radiantes y semi-radiantes con pequeñas áreas de calentamiento y actuadores de convección con grandes áreas de calentamiento conectados en serie. Al mismo tiempo, debido a la limitación de las condiciones de escoria, la temperatura del gas de combustión que ingresa al sobrecalentador no puede ser demasiado alta, por lo que las características de temperatura del vapor del sobrecalentador combinado son generalmente cercanas a las del sobrecalentador de convección.
Cambios de humedad del vapor saturado. En condiciones normales de trabajo, la humedad del vapor saturado generalmente cambia muy poco. Sin embargo, cuando las condiciones de trabajo cambian, especialmente cuando la carga de la caldera aumenta repentinamente debido a los altos niveles de agua, y la calidad del agua de la caldera se deteriora y se produce un salto de vapor de agua. la capacidad de transporte de agua del vapor saturado disminuirá, es decir, la humedad del vapor saturado aumentará considerablemente. Dado que el aumento de agua se vaporiza en el sobrecalentador y absorbe más calor, la cantidad de calor utilizada para sobrecalentar el vapor seco saturado se reducirá en consecuencia si las condiciones de combustión permanecen sin cambios, disminuyendo así la temperatura del vapor caliente. Cuando el vapor saturado transporta una gran cantidad de humedad, la temperatura del vapor sobrecalentado descenderá bruscamente.
2 Método de control de temperatura del vapor principal
Método de control de temperatura del vapor principal basado en la teoría de control clásica 2.1
El control PID convencional es actualmente un método ampliamente utilizado, pero debido Sus propias deficiencias y deficiencias hacen que sea difícil establecer un modelo matemático preciso y depender únicamente del control PID. Por lo tanto, no importa cómo coincidan los parámetros PID, es difícil adaptar la temperatura del vapor a diversas perturbaciones.
Al mismo tiempo, cuando las condiciones de funcionamiento cambian significativamente, las características dinámicas del objeto de temperatura del vapor sobrecalentado y los parámetros del modelo se verán afectados significativamente. El efecto de control obtenido por el método de control PID convencional no es muy ideal. En vista de las deficiencias inherentes del control PID convencional, los investigadores han propuesto una serie de métodos de mejora y han configurado la compensación de fase correspondiente, el control de compensación anticipada, el control segmentado, etc. Sin embargo, la mejora y la aparición de estas medidas no han logrado que el efecto de control sea fundamentalmente satisfactorio. La razón es que no pueden controlar directa y eficazmente los parámetros dinámicos internos del sistema.
2.2 Método de control de temperatura del vapor principal basado en la teoría de control moderna
La esencia de la teoría de control moderna es el método en el dominio del tiempo, que hasta cierto punto resuelve la controlabilidad, observabilidad y control de la estabilidad del sistema y muchas otras cuestiones complejas de control del sistema. Sin embargo, este método de control todavía tiene algunas deficiencias en la implementación de ingeniería. Los principales métodos de control de temperatura del vapor basados en la teoría de control moderna incluyen principalmente control de variables de estado, control predictivo, control predictivo de Smith, control adaptativo, etc.
2.3 Control inteligente
Como nueva teoría y tecnología, el control inteligente es el mayor desarrollo y exploración de los métodos de control tradicionales en la teoría y la práctica, y es el desarrollo del control tradicional hasta un etapa avanzada El producto tiene ventajas únicas que otras teorías de control no tienen. Puede resolver el problema de los cambios a gran escala en los parámetros del objeto controlado que no pueden resolverse mediante métodos de control tradicionales. Para el control de la temperatura del vapor principal, existen las últimas tecnologías en informática, como la aplicación de inteligencia artificial, el desarrollo de sistemas de control expertos, sistemas de control de redes neuronales artificiales y sistemas de control de modelos.
2.3.1 Control experto
Como sistema de programa informático avanzado, el sistema de control experto tiene un rico conocimiento y experiencia profesional. Principalmente mediante la aplicación de tecnología de inteligencia artificial, basada en el conocimiento y la experiencia del dominio específico proporcionado por uno o más expertos humanos, se lleva a cabo el razonamiento y el juicio, simulando los métodos y procesos de toma de decisiones de los expertos humanos y resolviendo problemas complejos que requieren toma de decisiones experta. En la actualidad, el controlador del sistema experto normalmente consta de una base de reglas de control, un motor de inferencia, un adquirente de información y un procesador de salida.
2.3.2 Control de redes neuronales artificiales
Las ventajas de las redes neuronales son obvias, incluida una gran robustez, tolerancia a fallos, procesamiento paralelo, autoaprendizaje, aproximación de relaciones no lineales, etc. La principal ventaja es resolver diversos problemas, como los métodos de control de sistemas no lineales e inciertos. Además, este método de control también mejora el PID no lineal y adopta un método de control que combina una red neuronal artificial con PID, de modo que el controlador PID convencional obtiene un rendimiento satisfactorio. El modelo de neurona única se combina científicamente con el controlador PID convencional para formar un controlador PID de neurona única, que tiene una gran capacidad de adaptación.
Control difuso
La característica sobresaliente del control difuso es que tiene inteligencia artificial y puede adaptarse a cambios en los parámetros del proceso sin comprender con precisión el modelo matemático preciso del proceso del objeto. Es difícil controlar el sistema de temperatura del vapor basándose únicamente en reglas difusas. Además, el control difuso tiene deficiencias inherentes, como baja estabilidad y precisión, lo que dificulta que el control difuso elimine el error de estado estable del sistema. El sistema híbrido PID difuso combina orgánicamente las ventajas del control en cascada y el control difuso, resolviendo la contradicción entre el pequeño exceso del sistema de vapor y la rapidez del sistema.
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Frente al complejo objeto de control de las calderas de las centrales eléctricas, la gente ha estado explorando constantemente métodos de control más precisos y eficientes, y se ha comprometido a encontrar un método práctico y eficaz para garantizar Seguridad de los equipos y estabilidad del sistema. Después de la práctica y el resumen, desde el desarrollo de la teoría de control clásica hasta la teoría de control moderna, han surgido métodos de control inteligentes. Existen muchos métodos de control inteligente y los resultados de la investigación teórica también son buenos. Sin embargo... debido a problemas prácticos y defectos de ingeniería, no se ha utilizado ampliamente en la producción real. Por lo tanto, la mayoría de ellos todavía se encuentran en la etapa de simulación de laboratorio y cómo aplicarlos a la producción real es un tema importante.
Referencia
[1] Wang. Análisis y tratamiento de las razones de la baja temperatura del vapor principal de las calderas de lecho fluidizado circulante [J]. Ciencia y tecnología de energía eléctrica de Mongolia Interior, 2009 (6).
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Feng Xinlong. Análisis y tratamiento de la temperatura del vapor principal de baja caldera [J]. Guangdong Electric Power, 2008(3).