熱工調試系統主汽溫優化控制

劉強

摘 要：為了能夠使火電廠熱工調試系統具有著更好的控制方式、在實際運行過程中具有更好的可擴展性以及穩定性，文章將就熱工調試系統主汽溫優化控制進行一定的研究與分析。

關鍵詞：熱工調試系統；主汽溫優化控制；分析

1 概述

如果在機組運行過程中主汽溫存在超溫現象，就很可能因為金屬溫度過高而對設備安全性產生影響，而如果主汽溫過低，就不能夠保證機組的運行效率，對此，在實際運行過程中，就需要能夠做好主氣溫的控制工作，保證其能夠處于合理的范圍之內。在機組實際運行過程中，其會受到很多因素的影響，如汽機負荷、給水流量、鍋爐燃燒狀況以及主蒸汽流量等，這部分因素的存在，很可能使主汽溫出現較大的波動情況，尤其是在機組負荷快速降低的情況下，更是難以對主汽溫進行控制。對此，我們則需要通過良好控制方式的應用在控制好主汽溫度處于合理范圍內的基礎上保障機組的穩定運行。

2 熱工調試系統

2.1 熱工控制系統結構

在熱工調試系統中，其主要由對象模型、控制算法接口、性能評價、數據存儲、虛擬DPU以及OPC服務器等組成。其中，虛擬DPU的功能是實現組態文件管理、組態建模以及組態文件的執行工作；對象模型能夠在完成對象建模的同時將其以模型文件的類型儲存在磁盤中，且根據控制策略的不同也可以根據實際情況選擇不同的IO接口以及對象模型；OPC服務器的功能是實現對象模型同虛擬DPU之間的通訊，在實際運行中，DPU所發出的指令則會通過OPC傳輸到對象模型之中，并在處理完成后將對象相關數據反饋到DPU中；圖形軟件的功能主要是負責系統中曲線、報表以及數據的顯示，使數據能夠通過虛擬DPU的方式實現讀取；控制算法接口則主要是幫助研究人員能夠以自定義的方式對相關算法進行運用與控制，并通過動態庫形式將其提供給DPU進行調用。在該系統中，主要具有以下特點：首先，其能夠對于每一個控制對象建立起針對性的模型，以此在保證模型獨立性的基礎上降低來自其他系統的干擾；其次，通過虛擬DPU技術的應用，實現了對組態的控制、在線調試以及文件操作等功能；再次，通過控制算法接口程序的應用為系統控制策略的研究與開發提供了好的環境以及新的算法；最后，其為我們提供了歷史數據存儲功能，能夠幫助我們在需要時對歷史數據進行調用與分析。此外，其所具有的評價系統也能夠實時的對該系統現時性能進行評價，以此幫助系統調試人員能夠更好的對這部分數據進行參考。

2.2 虛擬DPU技術

DPU（數據處理單元）是DCS中的一個站點，又稱之為多用途控制器，主要負責系統中對于組態的控制以及數據的采集功能，在DCS中可以說具有非常重要的地位。構成方面，DPU主要由過程輸出輸出設備、功能處理器以及高速數據接口這幾部分組成，具有較為復雜的特點，且在生產成本方面也非常昂貴。目前，很多DCS廠家都已經對自家的DPU軟件進行了開發，以此實現系統的功能仿真功能。相對真實DPU，虛擬DPU技術則能夠將DPU在非硬件環境中通過應用程序顯示方式對其進行體現，即能夠以軟件方式對DPU所具有的功能進行實現，包括主要的I/O通訊以及邏輯運算功能等。熱控人員方面，其在虛擬DPU環境下所具有的操作基本同真實DPU環境所具有的操作情況一致，能夠較好的對文件操作、在線調試以及邏輯組態等功能進行實現。而在時間響應方面，該方式同真實DPU相比則具有一定的差距，但對于我們對系統組態的研究與控制也能夠較好的滿足需求。根據上述特點，我們在實際應用中選擇了虛擬DPU作為我們對電廠熱工系統調試的組態環境。

3 主汽溫控制策略

過熱汽溫具有一定的滯后特征，一般情況下，我們會通過預估控制器的應用對其實現控制。在傳統類型的預估器中，其所具有的穩定性相對較差，需要通過濾波器的加入使系統所具有的穩定性能夠得到改善。

在圖1中我們可以看到，該控制器是在以往控制基礎上添加了兩個過濾器Fr與F，其中Fr加入的目的是對設定值輸入情況進行改善，而過濾器F的加入則能夠對控制器自身特性起到改善的效果。

在圖2中，我們可以將該復位補償器視做在PI控制器基礎上對CI進行添加，ρreset是CI積分項，能夠起到對復位的設置效果，可以說是該補償器中非常重要的一個部分。對于該種優化方式來說，其同傳統PI相比在實際開展復位操作時能夠使相位提前50度，尤其在頻率較低的情況下能夠獲得更好的效果。

帶濾波器和復位控制的的史密斯預估控制器由兩部分組成，如圖3所示，分別為外部的史密斯預估（FSP）結構圖以及虛線框內的 PI+CI復位補償器結構圖。通過該種控制策略的應用，不僅能夠具有復位控制以及濾波控制的優點，也能夠在實現小超調、快速響應功能的基礎上獲得更好的魯棒預測能力。

4 結束語

可以說，熱工調試系統是現今火電廠生產中非常重要的一個環節，對于生產的穩定性、高效性具有十分積極的作用。在上文中，我們對熱工調試系統主汽溫優化控制進行了一定的研究，獲得了較好的控制效果。

參考文獻

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