SMITH预估器在电厂的应用

　　1 引言

　　在电厂，大型机组的汽温控制是最难的。因为，它具有大纯迟延、大惯性的特性。采用传统的PID调节规律难以取得较为满意的调节效果。

　　近年来，对于锅炉汽温控制，国内外都在采用新的控制规律取代传统的PID调节器，如采用模糊控制、状态控制器、SMITH预估器等控制方案。深圳妈湾电厂的汽温控制采用的是SMITH预估器控制，经多年运行情况来看，控制效果较好。下面介绍SMITH预估器的使用情况。

　　2 SMITH预估器的工作原理

　　SMITH预估器结构如图1所示。

　　图1SMITH预估器结构框图图1中：

　　U表示扰动对过程的影响;

　　Ue表示对扰动和模型误差影响的估算;

　　5P表示过程的设定值;

　　PV表示过程的变量。

　　SMITH预估器使用了带死区的一阶惯性环节近似实际过程，如果过程模型没有偏差(即过程模型=过程)，则过程输出为：

　　PV(S)=F(S)SP(S)+[1-F(S)]U(S)

　　式中：

　　F(S)=[1/(Ts+1))exp(-SD)

　　F(S)是系统在设定值改变时的响应;

　　T是闭环响应速度的度量。

　　SMITH预估器基本上是一个超前滞后前馈控制器。它通过从实际测量过程值中减去模型输出来对扰动进行估算。在实际应用中，模型总是有偏差，T作为超前滞后控制器的调整参数。

　　3 SMITH预估器在电厂汽温控制中的应用

　　妈湾电厂的过热汽温调节采用二级喷水减温方式。其一级减温控制方案跟二级减温控制方案基本一致，都采用了SMITH预估器控制。

　　现以二级减温控制方案为例介绍SMITH预估器在汽温控制上的应用。

　　图2为深圳妈湾电厂过热器二级减温控制方案。

　　从图2可知，过热器二级喷水减温控制是一个串级调节系统。

　　主回路测量信号为二级过热器出口蒸汽温度，共有两个测点，可由运行人员在OIS上选择A侧、B侧或平均值作为控制信号。主回路设定值由运行人员手动设定，正常负荷时设定值为540℃。主回路控制器为 PID调节器和SMITH预估器互相切换，两者只能有一个起控制作用，可由热控工程师在EWS上来选择。在级减温器出口汽温实际运行中，都选择SMITH预估器控制。付回路的测量信号为二级减温器出口蒸汽温度，付回路设计为PID调节器。

　　4 控制系统的方案分析

　　本控制系统的主回路的前馈信号采用基于焓值计算方案。它首先根据主蒸汽温度和压力的设定值计算出蒸汽要求的焓值，再减去由主蒸汽流量代表的机组负荷、送风量和燃烧器火嘴摆动倾角等因素经函数发生器给出的对二级过热器焓值的影响，求得二级过热器入口要求的蒸汽焓值。该蒸汽焓值再与二级过热器入口压力计算出二级过热器入口要求温度，作为二级减温控制主回路的前馈信号。