طراحی سیستم کنترل یک‌پارچه بویلر- توربین بر مبنای کنترل‌کننده مد لغزشی بهبودیافته
الموضوعات :سياوش گل محمدي 1 , رحمت‌الله هوشمند 2 , محمد عطائی 3
1 - دانشگاه اصفهان
2 - دانشگاه اصفهان
3 - دانشگاه اصفهان
الکلمات المفتاحية: نیروگاه بخاری کنترل مد لغزشی فرکانس فشار بخار تروتل,
ملخص المقالة :
برای مشارکت نيروگاه بخاري در تنظیم فرکانس شبکه علاوه بر تولید بار پایه، باید بويلر و توربين به‌طور هماهنگ کنترل شوند. عدم کنترل هماهنگ بویلر- توربین سبب ناپایداری، نوسانی‌شدن توان تولیدی و پارامترهای بویلر، کاهش قابلیت اطمینان واحد و واردشدن تنش‌های ترمودینامیکی به تجهیزات می‌گردد. در اين مقاله یک سیستم کنترل پیشنهادی بر مبنای کنترل مد لغزشی برای کنترل هماهنگ دو پارامتر اصلی بویلر- توربین، یعنی دور توربین (فرکانس) و فشار بخار سوپرهیت خروجی بویلر ارائه می‌گردد. در این راستا سعی می‌شود تا با مدل‌سازی دقیق و کامل سیستم از قبیل توربو ژنراتور، بویلر و سیستم‌های کنترلی آن، قابلیت روش پیشنهادی بهتر نمایان شود. این روش پیشنهادی بر روی نیروگاه بخاری اسلام‌آباد اصفهان شبیه‌سازی شده و با کنترل‌کننده‌های تناسبی انتگرالی به‌کار رفته در آن مقایسه شده است. نتایج شبیه‌سازی، قابلیت سیستم کنترل مد لغزشی را در کنترل فرکانس و فشار بخار سوپرهیت در حضور تغییرات بار و اغتشاشات بویلر به خوبی نشان می‌دهد.
[1] M. Salehi and A. Afzalian, "Robust H∞ control design for a boiler - turbine unit," in Proc. Int. Conf. on Smart Manufacturing Application, pp. 520-525, Apr. 2008.
[2] W. G. Kim, U. C. Moon, S. C. Lee, and K. Y. Lee, "Application of dynamic matrix control to a boiler - turbine system," in Proc. IEEE Conf. on Control Application, vol. 2, pp. 1595-1600, Jun. 2005.
[3] D. M. Y. Takagi, K. Mitsumoto, H. Oguchi, A. Nakai, and S. Hino, "A new control strategy for coal fired thermal power plants," in Proc. IEEE Conf. on Control Applications, pp. 1680-1685, Toronto, Canada, Aug. 2005.
[4] Y. Wang and X Yu, "New coordinated control design for thermal power generation units," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 53, no. 1, pp. 123-130, Aug. 2010.
[5] Y. Daren and X. U. Zhiqiang, "Nonlinear coordinated control of drum boiler power unit based on feedback linearization," IEEE Trans. on Energy Conversion, vol. 20, no. 1, pp. 204-210, Mar. 2005.
[6] Z. L. Yong, "Improving performance of PID controller using artificial neural network for disturbance rejection of high pressure steam temperature control in industrial boiler," in Proc. Int. Conf. on Control, Automation and Systems, pp. 1204-1207, Oct. 2008.
[7] W. G. Kim, U. C. Moon, S. C. Lee, and K. Y. Lee, "Fuzzy - adapted recursive sliding - mode controller design for nuclear power plant control," IEEE Trans. on Nuclear Science, vol. 51, no. 1, pp. 256-266, Feb. 2004.
[8] X. J. Liu, P. Guan, and J. Z. Liu, "Power plant coordinated predictive control using neuro fuzzy model," in Proc. of the 2006 American Control Conf., vol. 1, pp. 129-133, Minneapolis, Minnesota, US, Jun. 2006.
[9] R. Cori and C. Maffezzoni, "Practical optimal control of a drum boiler power plant," Automatica, vol. 20, no. 2, pp. 163-173, Mar. 1984.
[10] A. B. Abdennour and K. Y. Lee, "A decentralized controller design for a power plant using robust local controllers and functional mapping," IEEE Trans. on Energy Conversion, vol. 11, no. 2, pp. 394-400, Jun. 1996.
[11] W. Tan, H. J. Marquez, and T. Chen, "Multivariable robust controller design for a boiler system," IEEE Trans. on Control Systems Technology, vol. 10, no. 5, pp. 735-742, Sep. 2002.
[12] H. Peng, T. Ozaki, V. H. Ozaki, and Y. Toyoda, "A nonlinear exponential ARX model - based multivariable generalized predictive control strategy for thermal power plants," IEEE Trans. on Control System Technology, vol. 10, no. 2, pp. 256-262, Mar. 2002.
[13] H. Shayeghi, H. A. Shayanfar, and A. Jalili, "Load frequency control strategies: a state - of - the - art survey for the researcher," Energy Conversion and Management, vol. 50, no. 2, pp. 344-353, Feb. 2009.
[14] J. Zhen, L. Yong, and W. X. Jie Liu, "Modeling and controller design of superheated steam temperature system based on SVM combining adaptive DMC," in Proc. of the Sixth Int. Conf. on Machine Learning and Cybernetics, vol. 1, pp. 533-538, Hong Kong, Aug. 2007.
[15] K. Kunitomi, A. Kurita, Y. Tada, S. Ihara, S. Price, W. W. Richardson, L. M. Smith, and G. Electr, "Modeling combined - cycle power plant for simulation of frequency excursions," IEEE Trans. on Power System, vol. 18, no. 2, pp. 724-729, May 2003.
[16] Z. Hu, H. Fan, Y. He, "Robust controller design for boiler system," in Proc. Int. Conf. on Intelligent Computation Technology and Automation, pp. 445-449, Oct. 2008.
[17] F. P. de Mello, "Boiler models for system dynamic performance studies," IEEE Trans. on Power Systems, vo1. 6, no. 1, pp. 66-74, Feb. 1991.
[18] IEEE Working Group on Prime Mover and Energy Supply Models for System Dynamic Performance Studies, "Dynamic models for fossil fueled steam units in power system studies," IEEE Trans. on Power Systems, vol. 6, no. 2, pp. 753-761, May 1991.
[19] نیروگاه اسلام‌آباد اصفهان، کتاب طراحی واحد 5، بخش ابزاردقیق، GIE ایتالیا.
[20] H. Moradi, F. Bakhtiari - Nejad, and M. Saffar - Avval, "Robust control of an industrial boiler system; a comparison between two approaches: sliding mode control & H∞ technique," Energy Conversion and Management, vol. 50, no. 2, pp. 1401-1410, Jun. 2009.
[21] M. Falahpoor, M. Ataei, and A. Kiyoumarsi, "A chattering - free sliding mode control design for uncertain chaotic systems," Chaos, Solitons, and Fractals, vol. 42, no. 3, pp. 1755-1765, Mar. 2009.
