[00111805]#7機組DCS控制系統Profi優化技術應用

天津華能楊柳青電廠#7機組為亞臨界燃煤機組，裝機容量為300MW，鍋爐為上海鍋爐廠生產的SG-1025/17.5-M897亞臨界自然循環汽包爐，單爐膛，四角切圓燃燒，一次再熱、固態排渣、配正壓直吹制粉。汽機為上海汽輪機廠生產的C300-16.7/0.38/538/538型單軸、雙缸雙排汽、單抽凝汽式汽輪機。制粉系統為正壓直吹式，配備了5臺輥盤磨。DCS系統采用北京國電智深控制技術有限公司的EDPF-NT分散控制系統，其中協調及閉環控制系統由#5/6/7控制柜組成。＃5DPU柜包括機組協調、燃料控制，＃7DPU柜包括給水控制、溫度控制。2008年引進德國西門子公司Profi控制優化系統，包括2個模塊：新機組協調控制模塊和自學習的溫度控制模塊。Profi溫度控制主回路和子回路包括過熱器、再熱器、燃燒器擺角控制，Profi新機組協調控制包括壓力控制子回路，壓力控制與功率控制解耦，Profi預測控制回路，一次調頻回路。Profi控制模塊從DCS控制系統接受信號并發出校正信號給DCS控制系統。Profi過程控制優化系統需要建立與DCS系統閉環和協調控制系統的信號傳輸，同時在DCS中進行Profi控制回路的無擾切換回路的設計和組態工作，以實現Profi對機組協調控制和溫度控制的優化作用。對原DCS系統以下控制子回路進行了控制邏輯改進和控制參數的優化，包括：給水控制的優化，機跟隨方式的優化，爐膛負壓控制的優化，燃料量主控的優化，磨煤機磨出口溫度控制回路的優化，磨煤機一次風量控制的優化。未采用Profi系統優化前，壓力調節器不穩定，最大壓力偏差達0.5Mpa，鍋爐負荷指令波動較大，對給煤系統設備造成損耗，制粉系統執行機構長期處于頻繁反復調整狀態，并且煤量波動引發風量、氧量、爐膛燃燒、汽包水位一系列的波動。投入Profi系統優化后，穩態下，鍋爐指令立刻平滑穩定變化。AGC指令階躍時，功率跟蹤快速穩定，主汽壓力偏差變小?？偟臋C組效率提高約0.3﹪。在本項目執行中，主要有一下幾個特殊的創新點：1、把機組的鍋爐和汽機作為一個整體模型，動態的考慮機組的蓄能，協調的控制機組的負荷和壓力，保證了機組的快速靈活性和穩定性。2、針對供熱機組供熱和負荷控制相互影響和耦合的特點，開發了特殊的解耦補償回路，保證了機組供熱和響應負荷的獨立性和穩定性。3、在再熱汽溫控制充分考慮控制品質和經濟性的結合，使用自適應和模型等現代控制算法，保證控制品質并確保再熱噴水流量處于最少位置。4、機組協調控制中運用預測、解耦等現代算法，同時結合整體的機組模型實現AGC兩個細則的快速響應以及動態過程的穩定性。5、Profi和非西門子DCS系統穩定安全使用。結合國產DCS和Profi特點，進行了特殊的設計考慮，確保了成本最低和安全穩定的運行。在熱工過程中，大多數熱工對象往往具有較大的慣性和延遲，且是非線性的，單元機組負荷對象就是一個比較典型的多變量和強耦合對象。因此，為了滿足目前電力市場發展的需要，發電企業必須采用一些先進成熟的控制優化方案，而PROFI系統是正是將先進的控制理論和實踐經驗相結合的一種全新的有效的控制系統。華能楊柳青熱電廠四期＃7機組原DCS控制系統投產后控制品質不夠穩定，輸出指令不夠平滑，調節控制設備動作往復頻繁，煤量指令擺動大，給煤機和過熱器再熱器減溫水調門動作頻繁，故障率高。協調系統主汽壓力控制偏差大，高負荷時經常超壓。再熱器減溫、燃燒器擺角投自動后調節品質差，擺角基本不投自動，再熱器減溫水經常手動調整，再熱汽溫波動大。這些問題給機組安全運行帶來極大隱患。由于DCS控制結構本身的原因，雖經過多次技術分析和控制參數調整試驗，雖有所改善但效果甚微，不能從根本上解決現存的問題。華能楊柳青熱電廠四期＃7機組引進德國西門子公司Profi控制優化系統，包括2個模塊：新機組協調控制模塊和自學習的溫度控制模塊。Profi溫度控制主回路和子回路包括過熱器、再熱器、燃燒器擺角控制，Profi新機組協調控制包括壓力控制子回路，壓力控制與功率控制解耦，Profi預測控制回路，一次調頻回路。并對原DCS系統以下控制子回路進行了控制邏輯改進和控制參數的優化，包括：給水控制的優化，機跟隨方式的優化，爐膛負壓控制的優化，燃料量主控的優化，磨煤機磨出口溫度控制回路的優化，磨煤機一次風量控制的優化。在Profi控制優化系統加入DCS的切換邏輯設定了安全的切換速率，確保了Profi投切的無擾平滑。