許幼奇，張 琛

(1. 儒競艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(上海)有限公司，上海 201203；2. 上海齊耀動力技術有限公司，上海 201203)

1 熱電聯(lián)產(chǎn)工程出現(xiàn)的問題

在某一個熱電聯(lián)產(chǎn)工程項目供熱調(diào)試中(見圖1)，原設計通過TT211來控制煙氣三通閥TCV206，來保證TT211達到95℃，以實現(xiàn)能源利用的最大化。但經(jīng)常出現(xiàn)由于負荷不夠，導致回水溫度(TT207)過高，致使供熱溫度(TT208)過高(遠大于60℃)。而此供水用于用戶供暖，水溫過高會嚴重影響用戶的體驗，造成工程實際情況與銷售反饋回來的情形(設計輸入)不符合(保證回水溫度為45℃)。供熱管路圖見圖2。

圖1 原煙氣三通閥控制方案

圖2 供熱管路圖

2 控制方案比較

針對熱電聯(lián)產(chǎn)存在的問題提出兩種解決方案。

2.1 方案1

方案1示意圖如圖3所示，在供熱側(板換C202右側)增加電動三通閥，由供熱溫度TT208控制。方案1的問題是費用較高。

圖3 方案1示意圖

2.2 方案2

方案2示意圖如圖4所示，用TT208來控制煙氣三通閥TCV206。該方案由于要跨越2個換熱器，施工困難。

圖4 方案2示意圖

經(jīng)過比較，選擇了方案2。

3 基于簡單模型控制(方案3)

本系統(tǒng)是一個大遲延系統(tǒng)。針對大遲延系統(tǒng)，文獻[2]提出了一種基于仿人智能策略的前饋組合控制器，文獻[3]采用了PID預測控制算法，文獻[4]研究了模型算法控制對大遲延系統(tǒng)的控制效果，文獻[5]討論了基于特性預估補償?shù)哪：齈ID汽溫控制系統(tǒng)，文獻[6]采取了熱工模型中純遲延時間的遞歸估計算法。

大遲延系統(tǒng)里采用了各種控制算法，均取得了不錯效果。但有些算法比較復雜，對控制器計算能力要求高；有些要求模型比較精確；或者這兩個要求都高，不太適用于本系統(tǒng)。

從圖2來看，如果忽略管道的熱損失(已經(jīng)保溫)，則滿足以下的熱平衡方程[7]：

Cm×(TT211-TT210)×FT204×ρ2+

Cm×(TT210-TT209)×FT204×ρ3

(1)

考慮到管道的標稱壓力為100 kPa，而管道的水溫在0～100℃之間，因此可以認為ρ1=ρ2=ρ3，公式可以進一步簡化為

(2)

最后可以算出：

(3)

板換C202的換熱效率η與板換側的溫度相關，但板式換熱器在工作點附近的換熱效率非常接近100%，再考慮到熱損失情況，取η=95%。

本文目標是保證TT208的溫度在60℃附近，因此可以假設TT208=60℃，再通過實時測量其他參數(shù)，可以得到TT211的實時計算值：

(4)

將此作為設定值來控制煙氣三通閥TCV206，從而引出方案5，其示意圖見圖5。

圖5 方案3示意圖

本方案采用了簡化的換熱模型，降低了計算要求。同時，把遠端采樣、本地控制，折算到本地采樣、本地控制，降低了管道及換熱遲延對系統(tǒng)的影響。

4 實際應用

供熱水溫度曲線圖(2015.12.21現(xiàn)場數(shù)據(jù))如圖6所示。

圖6 供熱水溫度曲線圖(2015.12.21現(xiàn)場數(shù)據(jù))

由圖6可以看出，控制效果非常理想。在發(fā)電機達到額定功率后，供熱溫度TT208基本穩(wěn)定在60℃附近，最大偏差不超過2℃；穩(wěn)定后，偏差小于1℃，達到設計要求。

5 結語

本文考慮的都是靜態(tài)模型，且實際情況下管道的熱損不能忽略，板換由于工作點的偏移或者隨著時間流失，板換結垢導致?lián)Q熱效率η明顯下降，會使得TT208偏差過大，這也是值得考慮的情況。

參考文獻：

[1] 夏一翔．智能控制在純滯后系統(tǒng)中的應用研究[D]．長沙：湖南大學，2002.

[2]馮冬青，馬書磊，費敏銳，等．一類非線性大滯后系統(tǒng)的智能前饋控制策略與算法[J]．信息與控制，2004(1)：9-12.

FENG Dongqing, MA Shulei, FEI Minrui, et al. Intelligent Feed-forward Control Strategy and Algorithm for a

Kind of Nonlinear Large-lag System[J]. Information and Control,2004,33(1):9-012.

[3]馬平，趙倩．PID預測控制算法在大遲延系統(tǒng)中的應用[J]．華電技術，2015(7)：15-17.

[4]李長更，劉友寬，蘇杰．模型算法控制對大遲延系統(tǒng)的控制效果研究[J]. 儀器儀表用戶，2010，17(4)：5-7.

LI Changgeng, LIU Youkuan, SU Jie. Research of the MAC control effect for the large delay system[J].Electronic Instrumentation Customer,2010,17(4):5-7.

[5]張麗香，任高，段秋剛，等．基于特性預估補償?shù)哪：齈ID汽溫控制系統(tǒng)[J]．中國電力，2004，37(12)：63-65.

ZHANG Lixiang, REN Gao, DUAN Qiugang, et al. Steam Temperature Control System Based on Fuzzy-Adaptation PID and Compensation of Dynamic Character[J].Electric Power,2004,37(12):63-65.

[6]王印松，張彩．熱工模型中純遲延時間的遞歸估計算法[J]．電力系統(tǒng)及其自動化學報，2007，19(1)：112-116.

WANG Yinsong, ZHANG Cai. Recursive Estimation Algorithm for Calculating Time Delay in Thermodynamic Process[J].Proceedings of the CSU-EPSA, 2007,19(1):112-116.

[7]楊世銘，陶文銓．傳熱學[M]．第4版. 北京：高等教育出版社，2006.