邵長(zhǎng)軍 夏紹標(biāo)

摘 要：本文針對(duì)某電廠二期智能發(fā)電ICS系統(tǒng)中智能運(yùn)行優(yōu)化功能群組的再熱汽溫優(yōu)化控制進(jìn)行了分析，以供同仁參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)組;氣溫;優(yōu)化控制

1項(xiàng)目概況

在常規(guī)DCS系統(tǒng)上通過(guò)部署開(kāi)放應(yīng)用控制器、高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器、大型歷史實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、高級(jí)值班員站等部件，建立基本控制、智能控制和智能運(yùn)行監(jiān)管等層級(jí)之間的閉環(huán)聯(lián)系，縱向打通直接控制與運(yùn)行監(jiān)督控制的界限，提供開(kāi)放的高級(jí)應(yīng)用環(huán)境，將常規(guī)DCS系統(tǒng)升級(jí)成ICS系統(tǒng)平臺(tái)。在ICS平臺(tái)中對(duì)控制優(yōu)化、運(yùn)行優(yōu)化、智能報(bào)警和預(yù)警、設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷、高溫受熱面分析、三維可視化等功能模塊進(jìn)行深度優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)智能控制與運(yùn)行優(yōu)化，帶來(lái)機(jī)組發(fā)電效益的提升、污染物排放的降低。目前ICS功能群組已完成初步部署，開(kāi)始進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)和智能優(yōu)化控制的調(diào)試工作。

2汽溫控制優(yōu)化策略

2.1原主汽溫控制概況

為了能夠讓機(jī)組在負(fù)荷劇烈波動(dòng)工況下，能夠快速跟蹤汽溫設(shè)定值，提升控制系統(tǒng)對(duì)大慣性大遲延對(duì)象的控制品質(zhì)和抗干擾能力，在主蒸汽溫度優(yōu)化控制策略中，以廣義預(yù)測(cè)控制算法（GPC）作為核心控制，GPC控制算法是基于模型的控制算法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)減溫水流量的精準(zhǔn)控制，減少減溫水流量的波動(dòng)，提升汽溫的控制品質(zhì);其次，為了能夠?qū)崿F(xiàn)控制作用的超前性，避免減溫水流量過(guò)調(diào)等問(wèn)題，提取運(yùn)行過(guò)程中的提前變化量作為參考，通過(guò)對(duì)汽溫變化的提前預(yù)知，實(shí)現(xiàn)超前調(diào)節(jié)，減小主蒸汽溫度的波動(dòng)。

2.2 一級(jí)過(guò)熱蒸汽溫度優(yōu)化控制策略

a）一級(jí)減溫水控制以一級(jí)過(guò)熱器出口溫度作為控制目標(biāo)，其設(shè)定值按照鍋爐熱力特性說(shuō)明書(shū)，根據(jù)不同負(fù)荷段擬合得到;

b）在一級(jí)過(guò)熱器出口溫度控制中，以廣義預(yù)測(cè)控制器（GPC）作為核心控制算法，GPC控制器輸出為一級(jí)減溫水流量設(shè)定值，結(jié)合一級(jí)減溫水流量反饋值，構(gòu)建PID控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)一級(jí)噴水閥門的調(diào)節(jié)。以GPC作為核心控制器，可以很好的克服系統(tǒng)慣性和遲延對(duì)控制性能的影響，提升一減溫度的控制品質(zhì);以GPC控制器輸出為減溫水流量設(shè)定值，并串聯(lián)PID控制器，可以有效克服閥門非線性對(duì)控制性能的影響;

c）為了實(shí)現(xiàn)一減過(guò)熱蒸汽溫度的超前控制，以一級(jí)減溫器前溫度作為參考，其一方面耦合至GPC控制算法的前饋預(yù)測(cè)通過(guò)，即時(shí)感知未來(lái)一減汽溫的變化情況，實(shí)現(xiàn)超前控制;同時(shí)將一級(jí)減溫器前溫度作為導(dǎo)前微分信號(hào)，對(duì)一級(jí)過(guò)熱器出口蒸汽溫度設(shè)定值進(jìn)行修正;

d）為了考慮一減和二減之間的分配和均衡，以二級(jí)減溫器出入口溫度差值作為修正量，對(duì)一級(jí)過(guò)熱器出口蒸汽溫度設(shè)定值進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)以一級(jí)減溫水主調(diào)，二級(jí)減溫水精調(diào)的作用;

e）同時(shí)考慮一級(jí)減溫器出口溫度測(cè)點(diǎn)是否具備一定的慣性和遲延，考慮是否采用串級(jí)控制方式，提升系統(tǒng)的抗擾動(dòng)能力。

2.3 二級(jí)過(guò)熱蒸汽溫度優(yōu)化控制策略

a）二級(jí)減溫水控制以二級(jí)過(guò)熱器出口溫度作為控制目標(biāo)，其設(shè)定值為605℃;

b）在二級(jí)過(guò)熱器出口溫度控制中，以廣義預(yù)測(cè)控制器（GPC）作為核心控制算法，GPC控制器輸出為二級(jí)減溫水流量設(shè)定值，結(jié)合二級(jí)減溫水流量反饋值，構(gòu)建PID控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)二級(jí)噴水閥門的調(diào)節(jié);

c）為了實(shí)現(xiàn)二減過(guò)熱蒸汽溫度的超前控制，以二級(jí)減溫器前溫度作為參考，其一方面耦合至GPC控制算法的前饋預(yù)測(cè)通過(guò)，即時(shí)感知未來(lái)二減汽溫的變化情況，實(shí)現(xiàn)超前控制;同時(shí)將二級(jí)減溫器前溫度作為導(dǎo)前微分信號(hào)，對(duì)二級(jí)過(guò)熱器出口蒸汽溫度設(shè)定值進(jìn)行修正。

3再熱蒸汽控制策略

3.1煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)優(yōu)化控制策略

煙氣再循環(huán)同時(shí)對(duì)一級(jí)/二級(jí)再熱蒸汽溫度產(chǎn)生影響，因此在煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)控制中考慮以下幾點(diǎn)：

a）以兩級(jí)再熱汽溫設(shè)定值均值作為控制目標(biāo)，以兩級(jí)再熱汽溫均值作為反饋值，以GPC作為主控制器，對(duì)煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率進(jìn)行控制;

b）煙氣再循環(huán)控制中，以二級(jí)再熱減溫閥前溫度作為導(dǎo)前信號(hào)，耦合至GPC控制器中，實(shí)現(xiàn)對(duì)再熱汽溫的超前干預(yù);

c）控制邏輯充分考慮煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)的頻率調(diào)節(jié)速率和調(diào)節(jié)范圍，避免超電流現(xiàn)象發(fā)生。

圖1煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)控制邏輯示意圖

3.2再熱煙氣擋板優(yōu)化控制策略

煙氣再循環(huán)同時(shí)對(duì)一級(jí)再熱煙氣擋板、二級(jí)再熱煙氣擋板均以兩級(jí)再熱汽溫偏差作為控制目標(biāo)，保證兩級(jí)再熱蒸汽溫度偏差為0，在控制方案中考慮以下幾點(diǎn)：

a）對(duì)一、二級(jí)再熱煙氣擋板，分別以兩級(jí)再熱汽溫偏差作為控制目標(biāo)，以GPC作為核心控制器;

b）在兩級(jí)煙氣擋板控制中，根據(jù)GPC輸出指令，對(duì)一、二級(jí)煙氣擋板開(kāi)度進(jìn)行分配，分配原則是：降低正偏差方向，以二級(jí)煙氣擋板主調(diào)，一級(jí)煙氣擋板輻調(diào)，當(dāng)二級(jí)煙氣擋板達(dá)到預(yù)定位置后，如仍有偏差一級(jí)煙氣擋板進(jìn)行控制;降低負(fù)偏差方向，以一級(jí)煙氣擋板主調(diào)，二級(jí)煙氣擋板輻調(diào)，當(dāng)一級(jí)煙氣擋板達(dá)到預(yù)定位置后，如仍有偏差二級(jí)煙氣擋板進(jìn)行控制。

表1煙氣擋板擬分配情況

3.3 一級(jí)再熱減溫水優(yōu)化控制策略

煙氣再循環(huán)同時(shí)對(duì)兩級(jí)再熱減溫水控制方案與過(guò)熱蒸汽溫度控制方案類似：

a）一級(jí)再熱減溫水控制以一級(jí)再熱器出口溫度作為控制目標(biāo)，其設(shè)定值按照鍋爐熱力特性說(shuō)明書(shū)，根據(jù)不同負(fù)荷段擬合得到;

b）在一級(jí)再熱器出口溫度控制中，以廣義預(yù)測(cè)控制器（GPC）作為核心控制算法，GPC控制器輸出為一級(jí)減溫水流量設(shè)定值;以一級(jí)減溫器前溫度作為參考，其一方面耦合至GPC控制算法的前饋預(yù)測(cè)通過(guò)，同時(shí)將一級(jí)減溫器前溫度作為導(dǎo)前微分信號(hào)，對(duì)一級(jí)再熱器出口蒸汽溫度設(shè)定值進(jìn)行修正;

c）為了考慮一減和二減之間的分配和均衡，以二級(jí)減溫器出入口溫度差值作為修正量，對(duì)一級(jí)再熱器出口蒸汽溫度設(shè)定值進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)以一級(jí)減溫水主調(diào)，二級(jí)減溫水精調(diào)的作用;

4 燃燒器擺角控制方案

煙氣再循環(huán)同時(shí)對(duì)本次實(shí)施不針對(duì)燃燒器擺角進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，根據(jù)負(fù)荷指令，直接給出燃燒擺角定位，并預(yù)留較大的死區(qū)，避免頻繁變負(fù)荷過(guò)程中燃燒器擺動(dòng)抖動(dòng)。擺角調(diào)節(jié)范圍50～70，手動(dòng)偏至范圍正負(fù)10，上限鎖死75，下限鎖死50。

5關(guān)于各級(jí)受熱面壁溫保護(hù)問(wèn)題

煙氣再循環(huán)同時(shí)對(duì)針對(duì)各級(jí)受熱面的壁溫超限溫度，在減溫水邏輯里面單獨(dú)考慮，單壁溫超限后，讓減溫水流量預(yù)噴一定流量并保持一段時(shí)候后切除。