锅炉燃烧自动控制系统优化方案设计

发布时间：2017-05-12 作者：侯典来来源：e-works

关键字：锅炉燃烧控制系统优化方案

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了解330MW机组普遍存在的共性问题，熟悉燃烧优化控制系统内容，掌握操作方式、控制功能特点，项目实施的主要内容，I/O信号以及改造新增控制系统与原控制系统通讯信号的数量和功能作用。

330MW机组协调、汽温等主要闭环控制系统均利用DCS厂家提供的组态逻辑，基本采用负荷指令前馈+PID反馈的控制方案，由于机组运行长久，其工况和煤种的变化，机组被控对象的动态特性变化明显，过程滞后和惯性已经变得越来越大，对象非线性和时变性特征越来越明显，在这种情况下，常规负荷指令前馈+PID反馈的闭环控制方案已经很难协调好控制系统快速性和稳定性之间的矛盾，从而使控制系统品质明显变差，上述存在的问题属于目前国内330MW机组普遍存在的问题，迫切要求采用先进的控制技术，对330MW机组协调、过热汽温、再热汽温在整体上进行优化，从而有效提高机组运行的安全性和经济性。

1、存在的具体问题

1）负荷调节性能及一次调频功能不理想

2）机组协调控制迟缓，经常需要人为干预调节，增加人工量，甚至无法精确调节；机组在负荷升降速率、调节精度及在一次调频性能方面不理想，经常被电网AGC和一次调频的二个考核细则考核而扣罚电量。

3）对煤种变化的适应性较差

在燃煤品质变化时，机组控制系统缺乏有效的自适应手段，控制性能反复变化，对机组的稳定性影响较大。

4）机组的主要参数波动大、稳定性差

在机组升、降负荷过程中，主汽压力及汽温反复波动难于稳定，汽压动态偏差＞1.0MPa；主汽温度和再热汽温度的动态波动范围达（25～30）℃左右，主汽温度和再热汽温度实际运行平均值低于设计值（5～10）℃，并且再热喷水量大，影响机组运行的经济性指标，由于主汽压力和汽温反复波动，又使给煤量和给水流量反复调节、波动，造成了锅炉水冷壁和过热器管材热应力的反复变化，出现超温现象。

尤其在机组负荷ACG-R模式下，负荷和主汽压力变化大时，汽温波动较大，高时达546℃，低时能降至530℃以下。

2、燃烧优化控制系统内容

通过基于现代控制理论，机组锅炉汽机作为整体模型，运用预测控制和自适应自学习等先进控制技术，以提高参数控制品质及节能减排为多目标优化目标，提出协调、过热、再热汽温等先进控制策略，研制并且应用基于节能减排为优化目标的实时控制解决方案。

1）机炉协调控制系统（包括AGC、一次调频控制要求），2）主汽压控制系统，3）主汽温控制系统（三级过热汽温控制），4）再热汽温控制系统（摆角和喷水控制），5）给水控制系统，6）燃料控制回路，7）燃料校正回路，8）一次风压控制回路，9）氧量校正回路（送风），10）炉膛负压控制回路，11）磨煤机料位自动。

3、操作方式

1）在DCS的LCD上，具有相应的操作和监控画面，2）能够在DCS上实现燃烧优化控制功能投入/退出的选择并且无扰切换，3）燃烧优化控制系统能够进行定压/滑压运行方式无扰切换要求，4）对于DCS和燃烧优化控制系统之间传递的信号必须具有信号质量检查和越限处理，例如自动切除，并且能够在LCD中提供相应的报警。

4、控制功能

燃烧优化控制系统投入运行期间，机组发生故障，优化控制系统软件的影响不超过DCS正常的影响范围，优化控制系统中，协调以及汽温控制能够满足如下功能。

1）在机组变负荷过程中，优化控制系统机组控制模块能够对机炉协调运行和平稳控制提供优化的协调控制指令。

2）能够保证主汽温、再热汽温在各种工况下控制平稳，并且减温水控制最小，提高经济效率。

3）在负荷定值改变以后，在最短的时间内，根据设定的变负荷斜率，能够使机组迅速运行在新的负荷点上，以满足电网的需求。

4）能够使机组稳定运行，尤其是提供平滑的燃料指令，以减轻机组运行中的波动，保证机组压力和温度的参数品质，进而降低机组的运行成本。

5）具有适应机组负荷在不同的负荷升降变化范围以及方波、阶跃等各种扰动变化的响应能力，保证机组负荷响应快并且锅炉平稳运行。

6）在磨组启停过程中，优化控制系统能够一直处于自动运行方式。

7）具有煤种变化时的热值校正功能。

8）在机组处于稳定工况下，能够对风量、煤量等各种扰动下造成对机组压力、温度等参数影响的补偿，保证机组负荷、压力、温度等参数具有较高品质。

9）优化控制系统系统投入保证机组具有定压/滑压运行能力。

5、项目实施方案

5.1.项目实施的主要内容

1）现场分析

为了成功配置控制优化系统高级控制参数，必须了解现有的过程元件和控制元件，因此，需要查看研究相关技术资料，尤其已经装入的控制装备和控制软件的PID参数、性能数据、IO清册和逻辑功能图。

为了掌握机组动态特性和建立有关资料，在项目实施前实时测量或者记录某些重要技术参数的数值或者曲线，例如，负荷设定值和实际值、压力、流量、温度等，而且将需要确定一些控制回路的参数，例如，瞬态响应、回路放大系数、回路迟延等，为了完成上述工作，需要临时将一些控制回路从自动方式变为手动方式，此外，机组能够容许在不同负荷段上运行，需要机组变负荷运行记录以及早期的机组启动的曲线。

2）#5机组被控对象的动态特性试验以及建模分析

在高、中、低三个负荷点上，对#5机组协调、过热汽温、再热汽温系统被控对象进行动态特性试验，并且进行详细的建模以及特性分析。

3）以节能减排为优化目标的控制系统设计以及仿真试验

针对#5炉组的动态特性和实际运行要求，采用预测控制、神经网络等先进技术，以提高参数控制品质以及节能减排为多目标的优化目标，设计先进的协调、过热汽温、再热汽温系统，通过详细的仿真试验，确定最终的控制方案和控制系统的初始参数。

4）研制优化控制平台、开发优化控制软件

新型控制器作为优化控制系统的硬件平台，在此平台下，开发相关的优化控制软件，主要包括以节能减排为优化目标的协调、过热汽温、再热汽温控制软件。

5）控制系统集成和安装

通过控制通道，优化控制系统控制模块从原控制系统接受信号，发出校正信号给原控制系统。控制系统必须能够被这个传送激活，并且接受校正信号，按照施工工艺和规范，安装新型控制器，通讯电缆敷设，通讯软件安装调试，达到数据通讯条件。

6）控制系统调试优化和投入运行

在机组优化控制系统卡件安装结束以后，进行机组的特性分析和优化控制系统的调试工作，最终达到优化控制系统正式投入运行。

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