一种基于IMC内模控制的主汽压力预测方法及系统与流程

本技术涉及锅炉控制，更具体地，涉及一种基于imc内模控制的主汽压力预测方法及系统。

背景技术：

1、现今火电机组的常规协调控制普遍采用负荷指令前馈+pid反馈的调节方法。目前的pid控制方案在机组工况及特性变化时没有相应的模型辨识手段，因此就不能建立合适的自适应变参数策略。同时由于传统的pid控制方案很难协调控制系统快速性和稳定性之间的矛盾，导致电厂主汽压被控对象具有大惯性、大滞后特点。

2、内模控制(internal model control)是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略，其具有结构简单、跟踪调节性能好、鲁棒性强、能消除不可测干扰等优点，将内模控制技术应用于电厂主汽压力的预测控制，能够消除主汽压力调节存在的延时大，惯性大的问题，然而，机组在进行建模时，由于燃料量易受煤质变化等因素影响，存在燃料量与主汽压力等参数检测不准确、容易超调的问题，导致主汽压力控制效果不佳。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中电厂内模控制模型参数控制不精准的技术问题，本发明提供一种基于imc内模控制的主汽压力预测方法及系统，用以解决上述技术问题，包括：

2、获取机组所用煤料的原煤发热量，根据原煤发热量设定预设燃料量；

3、获取炉膛辐射能，根据炉膛内部温度对炉膛辐射能进行修正；

4、获取机组主汽压力，根据机组负荷对机组主汽压力进行修正；

5、根据预设燃料量、炉膛辐射能、机组主汽压力，基于内模控制对机组主汽压力进行预测控制。

6、进一步地，所述根据所述原煤发热量设定预设燃料量，包括：

7、设定预设原煤发热量矩阵t和预设燃料量矩阵a，对于预设燃料量矩阵a，设定a(a1，a2，a3，a4)，其中a1为第一预设燃料量，a2为第二预设燃料量，a3为第三预设燃料量，a4为第四预设燃料量，且a1＜a2＜a3＜a4；

8、对于预设原煤发热量矩阵t，设定t(t1，t2，t3，t4)，其中，t1为第一预设原煤发热量，t2为第二预设原煤发热量，t3为第三预设原煤发热量，t4为第四预设原煤发热量，且t1＜t2＜t3＜t4；

9、根据机组所用煤料的原煤发热量与预设原煤发热量矩阵t之间的关系选定相应的燃料量作为内模控制中被控对象模型的预设燃料量；

10、当原煤发热量＜t1时，选定所述第四预设燃料量a4作为内模控制中被控对象模型的预设燃料量；

11、当t1≤原煤发热量＜t2，选定所述第三预设燃料量a3作为内模控制中被控对象模型的预设燃料量；

12、当t2≤原煤发热量＜t3，选定所述第二预设燃料量a2作为内模控制中被控对象模型的预设燃料量；

13、当t3≤原煤发热量＜t4，选定所述第一预设燃料量a1作为内模控制中被控对象模型的预设燃料量。

14、进一步地，所述方法还包括：

15、获取锅炉效率，根据锅炉效率对预设燃料量进行修正；

16、设定预设锅炉效率矩阵y和预设燃料量修正系数矩阵b，对于预设燃料量修正系数矩阵b，设定b(b1,b2,b3,b4)，其中b1为第一预设燃料量修正系数，b2为第二预设燃料量修正系数，b3为第三预设燃料量修正系数，b4为第四预设燃料量修正系数，且0.5＜b1＜b2＜b3＜b4＜1.5；

17、对于预设锅炉效率矩阵y，设定y(y1,y2,y3,y4),其中，y1为第一预设锅炉效率，y2为第二预设锅炉效率，y3为第三预设锅炉效率，y4为第四预设锅炉效率，且50％＜y1＜y2＜y3＜y4＜100％；

18、根据机组所用锅炉的锅炉效率与预设锅炉效率矩阵y之间的关系选定相应的修正系数对第i预设燃料量进行修正，i＝1，2，3，4；

19、当锅炉效率＜y1时，选定第四预设燃料量修正系数b4对第i预设燃料量进行修正，修正后的预设燃料量为ai*b4；

20、当y1≤锅炉效率＜y2时，选定第三预设燃料量修正系数b3对第i预设燃料量进行修正，修正后的预设燃料量为a2*b3；

21、当y2≤锅炉效率＜y3时，选定第二预设燃料量修正系数b2对第i预设燃料量进行修正，修正后的预设燃料量为a3*b2；

22、当y3≤锅炉效率＜y4时，选定第一预设燃料量修正系数b1对第i预设燃料量进行修正，修正后的预设燃料量为a4*b1。

23、优选地，锅炉效率计算公式为：

24、η＝100％-q1-q2-q3-q4-q5

25、其中，η为锅炉效率q1为排烟热损失，q2为气体未完全燃烧热损失，q3为固体未完全燃烧热损失，q4为散热损失，q5为灰渣物理热损失。

26、进一步地，所述方法还包括：

27、获取机组排烟温度，根据机组排烟温度对预设燃料量进行二次修正；

28、设定有预设机组排烟温度矩阵w和预设燃料量二次修正系数矩阵c，对于预设机组排烟温度矩阵w，设定w(w1，w2，w3，w4)，其中，w1为第一预设机组排烟温度，w2为第二预设机组排烟温度，w3为第三预设机组排烟温度，w4为第四预设机组排烟温度，且w1＜w2＜w3＜w4；

29、对于预设燃料量二次修正系数矩阵c，设定c(c1，c2，c3，c4)，其中，c1为第一预设燃料量二次修正系数，c2为第二预设燃料量二次修正系数，c3为第三预设燃料量二次修正系数，c4为第四预设燃料量二次修正系数，且1＜c1＜c2＜c3＜c4＜1.2；

30、根据实时检测的机组排烟温度与预设机组排烟温度矩阵w之间的关系选定相应的燃料量二次修正系数对第i预设燃料量进行修正，i＝1,2,3,4；

31、当机组排烟温度＜w1时，选定第一预设燃料量二次修正系数c1对第i预设燃料量进行修正，修正后的预设燃料量为ai*bi*c1；

32、当w1≤机组排烟温度＜w2时，选定第二预设燃料量修正系数c2对第i预设燃料量进行修正，修正后的预设燃料量为ai*bi*c2；

33、当w2≤机组排烟温度＜w3时，选定第三预设燃料量修正系数c3对第i预设燃料量进行修正，修正后的预设燃料量为ai*bi*c3；

34、当w3≤机组排烟温度＜w4时，选定第四预设燃料量修正系数c4对第i预设燃料量进行修正，修正后的预设燃料量为ai*bi*c4。

35、进一步地，所述根据炉膛内部温度对炉膛辐射能进行修正，包括：

36、设定预设炉膛内部温度矩阵p和预设炉膛辐射能修正系数矩阵d，对于预设炉膛内部温度矩阵p，设定p(p1，p2，p3，p4)，其中，p1为第一预设炉膛内部温度，p2为第二预设炉膛内部温度，p3为第三预设炉膛内部温度，p4为第四预设炉膛内部温度，且p1＜p2＜p3＜p4；

37、对于预设炉膛辐射能修正系数矩阵d，设定d(d1，d2，d3，d4)，其中，d1为第一预设炉膛辐射能修正系数，d2为第二预设炉膛辐射能修正系数，d3为第三预设炉膛辐射能修正系数，d4为第四预设炉膛辐射能修正系数，且1＜d1＜d2＜d3＜d4＜1.2；

38、根据实时检测的炉膛内部温度与预设炉膛内部温度矩阵p之间的关系选定相应的炉膛辐射能修正系数对第i预设炉膛辐射能zi进行修正，i＝1,2,3,4；

39、当炉膛内部温度＜p1时，选定第一预设炉膛辐射能修正系数d1对第i预设炉膛辐射能进行修正，修正后的炉膛辐射能为zi*d1；

40、当p1≤炉膛内部温度＜p2时，选定第二预设炉膛辐射能修正系数d2对第i预设炉膛辐射能进行修正，修正后的炉膛辐射能为zi*d2；

41、当p2≤炉膛内部温度＜p3时，选定第三预设炉膛辐射能修正系数d3对第i预设炉膛辐射能进行修正，修正后的炉膛辐射能为zi*d3；

42、当p3≤炉膛内部温度＜p4时，选定第四预设炉膛辐射能修正系数d4对第i预设炉膛辐射能进行修正，修正后的炉膛辐射能为zi*d4。

43、进一步地，所述根据机组负荷对机组主汽压力进行修正，包括：

44、设定预设机组负荷矩阵r和预设机组主汽压力修正系数矩阵e，对于预设机组负荷矩阵r，设定r(r1，r2，r3，r4)，其中，r1为第一预设机组负荷，r2为第二预设机组负荷，r3为第三预设机组负荷，r4为第四预设机组负荷，且r1＜r2＜r3＜r4；

45、对于预设机组主汽压力修正系数矩阵e，设定e(e1，e2，e3，e4)，其中，e1为第一预设机组主汽压力修正系数，e2为第二预设机组主汽压力修正系数，e3为第三预设机组主汽压力修正系数，e4为第四预设机组主汽压力修正系数，且1＜e1＜e2＜e3＜e4＜1.2；

46、根据实时检测的机组负荷与预设机组负荷矩阵r之间的关系选定相应的机组主汽压力修正系数对第i预设机组主汽压力qi进行修正i＝1,2,3,4；

47、当机组负荷＜r1时，选定第一预设机组主汽压力修正系数e1对第i预设机组主汽压力进行修正，修正后的机组主汽压力为qi*e1；

48、当r1≤机组负荷＜r2时，选定第二预设机组主汽压力修正系数e2对第i预设机组主汽压力进行修正，修正后的机组主汽压力为qi*e2；

49、当r2≤机组负荷＜r3时，选定第三预设机组主汽压力修正系数e3对第i预设机组主汽压力进行修正，修正后的机组主汽压力为qi*e3；

50、当r3≤机组负荷＜r4时，选定第四预设机组主汽压力修正系数e4对第i预设机组主汽压力进行修正，修正后的机组主汽压力为qi*e4。

51、进一步地，内模控制中被控对象模型的传递函数建立方法为：

52、根据预设燃料量与炉膛辐射能建立从预设燃料量到炉膛辐射能的传递函数g1(s)，根据炉膛辐射能与机组主汽压力建立从炉膛辐射能到机组主汽压力的传递函数g2(s)；

53、

54、其中，s为时间，z(s)为炉膛辐射能，a(s)为预设燃料量；

55、

56、其中，q(s)为主汽压力。

57、为了实现上述目的，本发明还提供了一种基于imc内模控制的主汽压力预测系统，包括：

58、数据采集模块，用于获取原煤发热量、炉膛辐射能、机组主汽压力，并根据原煤发热量确定预设燃料量；

59、数据修正模块，用于对预设燃料量、炉膛辐射能、机组主汽压力并进行修正；

60、内模控制模块，用于根据修正后的预设燃料量、炉膛辐射能、机组主汽压力对机组主汽压力进行预测控制。

61、进一步地，所述内模控制模块还包括副调节器，用于对炉膛辐射能进行控制。

62、通过应用以上技术方案，本发明基于imc内模控制技术并结合pi调节器对火电机组主汽压力进行预测控制，解决主汽压力调节存在的延时大，惯性大，易受煤质变化带来的超调的问题，有效稳定生产过程中的主汽压力，通过对内模控制模型相关参数的修正，使内模控制过程更精准，大大提升了机组主汽压力预测控制的效果。