[00111805]#7机组DCS控制系统Profi优化技术应用

天津华能杨柳青电厂#7机组为亚临界燃煤机组，装机容量为300MW，锅炉为上海锅炉厂生产的SG-1025/17.5-M897亚临界自然循环汽包炉，单炉膛，四角切圆燃烧，一次再热、固态排渣、配正压直吹制粉。汽机为上海汽轮机厂生产的C300-16.7/0.38/538/538型单轴、双缸双排汽、单抽凝汽式汽轮机。制粉系统为正压直吹式，配备了5台辊盘磨。DCS系统采用北京国电智深控制技术有限公司的EDPF-NT分散控制系统，其中协调及闭环控制系统由#5/6/7控制柜组成。＃5DPU柜包括机组协调、燃料控制，＃7DPU柜包括给水控制、温度控制。2008年引进德国西门子公司Profi控制优化系统，包括2个模块：新机组协调控制模块和自学习的温度控制模块。Profi温度控制主回路和子回路包括过热器、再热器、燃烧器摆角控制，Profi新机组协调控制包括压力控制子回路，压力控制与功率控制解耦，Profi预测控制回路，一次调频回路。Profi控制模块从DCS控制系统接受信号并发出校正信号给DCS控制系统。Profi过程控制优化系统需要建立与DCS系统闭环和协调控制系统的信号传输，同时在DCS中进行Profi控制回路的无扰切换回路的设计和组态工作，以实现Profi对机组协调控制和温度控制的优化作用。对原DCS系统以下控制子回路进行了控制逻辑改进和控制参数的优化，包括：给水控制的优化，机跟随方式的优化，炉膛负压控制的优化，燃料量主控的优化，磨煤机磨出口温度控制回路的优化，磨煤机一次风量控制的优化。未采用Profi系统优化前，压力调节器不稳定，最大压力偏差达0.5Mpa，锅炉负荷指令波动较大，对给煤系统设备造成损耗，制粉系统执行机构长期处于频繁反复调整状态，并且煤量波动引发风量、氧量、炉膛燃烧、汽包水位一系列的波动。投入Profi系统优化后，稳态下，锅炉指令立刻平滑稳定变化。AGC指令阶跃时，功率跟踪快速稳定，主汽压力偏差变小。总的机组效率提高约0.3﹪。在本项目执行中，主要有一下几个特殊的创新点：1、把机组的锅炉和汽机作为一个整体模型，动态的考虑机组的蓄能，协调的控制机组的负荷和压力，保证了机组的快速灵活性和稳定性。2、针对供热机组供热和负荷控制相互影响和耦合的特点，开发了特殊的解耦补偿回路，保证了机组供热和响应负荷的独立性和稳定性。3、在再热汽温控制充分考虑控制品质和经济性的结合，使用自适应和模型等现代控制算法，保证控制品质并确保再热喷水流量处于最少位置。4、机组协调控制中运用预测、解耦等现代算法，同时结合整体的机组模型实现AGC两个细则的快速响应以及动态过程的稳定性。5、Profi和非西门子DCS系统稳定安全使用。结合国产DCS和Profi特点，进行了特殊的设计考虑，确保了成本最低和安全稳定的运行。在热工过程中，大多数热工对象往往具有较大的惯性和延迟，且是非线性的，单元机组负荷对象就是一个比较典型的多变量和强耦合对象。因此，为了满足目前电力市场发展的需要，发电企业必须采用一些先进成熟的控制优化方案，而PROFI系统是正是将先进的控制理论和实践经验相结合的一种全新的有效的控制系统。华能杨柳青热电厂四期＃7机组原DCS控制系统投产后控制品质不够稳定，输出指令不够平滑，调节控制设备动作往复频繁，煤量指令摆动大，给煤机和过热器再热器减温水调门动作频繁，故障率高。协调系统主汽压力控制偏差大，高负荷时经常超压。再热器减温、燃烧器摆角投自动后调节品质差，摆角基本不投自动，再热器减温水经常手动调整，再热汽温波动大。这些问题给机组安全运行带来极大隐患。由于DCS控制结构本身的原因，虽经过多次技术分析和控制参数调整试验，虽有所改善但效果甚微，不能从根本上解决现存的问题。华能杨柳青热电厂四期＃7机组引进德国西门子公司Profi控制优化系统，包括2个模块：新机组协调控制模块和自学习的温度控制模块。Profi温度控制主回路和子回路包括过热器、再热器、燃烧器摆角控制，Profi新机组协调控制包括压力控制子回路，压力控制与功率控制解耦，Profi预测控制回路，一次调频回路。并对原DCS系统以下控制子回路进行了控制逻辑改进和控制参数的优化，包括：给水控制的优化，机跟随方式的优化，炉膛负压控制的优化，燃料量主控的优化，磨煤机磨出口温度控制回路的优化，磨煤机一次风量控制的优化。在Profi控制优化系统加入DCS的切换逻辑设定了安全的切换速率，确保了Profi投切的无扰平滑。