660MW二次再熱機組汽溫優化控制方案

邵長軍 夏紹標

摘 要：本文針對某電廠二期智能發電ICS系統中智能運行優化功能群組的再熱汽溫優化控制進行了分析，以供同仁參考。

關鍵詞：機組;氣溫;優化控制

1項目概況

在常規DCS系統上通過部署開放應用控制器、高級應用服務器、大型歷史實時數據庫、高級值班員站等部件，建立基本控制、智能控制和智能運行監管等層級之間的閉環聯系，縱向打通直接控制與運行監督控制的界限，提供開放的高級應用環境，將常規DCS系統升級成ICS系統平臺。在ICS平臺中對控制優化、運行優化、智能報警和預警、設備監測與診斷、高溫受熱面分析、三維可視化等功能模塊進行深度優化，實現智能控制與運行優化，帶來機組發電效益的提升、污染物排放的降低。目前ICS功能群組已完成初步部署，開始進行參數尋優和智能優化控制的調試工作。

2汽溫控制優化策略

2.1原主汽溫控制概況

為了能夠讓機組在負荷劇烈波動工況下，能夠快速跟蹤汽溫設定值，提升控制系統對大慣性大遲延對象的控制品質和抗干擾能力，在主蒸汽溫度優化控制策略中，以廣義預測控制算法（GPC）作為核心控制，GPC控制算法是基于模型的控制算法，可以實現對減溫水流量的精準控制，減少減溫水流量的波動，提升汽溫的控制品質;其次，為了能夠實現控制作用的超前性，避免減溫水流量過調等問題，提取運行過程中的提前變化量作為參考，通過對汽溫變化的提前預知，實現超前調節，減小主蒸汽溫度的波動。

2.2 一級過熱蒸汽溫度優化控制策略

a）一級減溫水控制以一級過熱器出口溫度作為控制目標，其設定值按照鍋爐熱力特性說明書，根據不同負荷段擬合得到;

b）在一級過熱器出口溫度控制中，以廣義預測控制器（GPC）作為核心控制算法，GPC控制器輸出為一級減溫水流量設定值，結合一級減溫水流量反饋值，構建PID控制器實現對一級噴水閥門的調節。以GPC作為核心控制器，可以很好的克服系統慣性和遲延對控制性能的影響，提升一減溫度的控制品質;以GPC控制器輸出為減溫水流量設定值，并串聯PID控制器，可以有效克服閥門非線性對控制性能的影響;

c）為了實現一減過熱蒸汽溫度的超前控制，以一級減溫器前溫度作為參考，其一方面耦合至GPC控制算法的前饋預測通過，即時感知未來一減汽溫的變化情況，實現超前控制;同時將一級減溫器前溫度作為導前微分信號，對一級過熱器出口蒸汽溫度設定值進行修正;

d）為了考慮一減和二減之間的分配和均衡，以二級減溫器出入口溫度差值作為修正量，對一級過熱器出口蒸汽溫度設定值進行修正，實現以一級減溫水主調，二級減溫水精調的作用;

e）同時考慮一級減溫器出口溫度測點是否具備一定的慣性和遲延，考慮是否采用串級控制方式，提升系統的抗擾動能力。

2.3 二級過熱蒸汽溫度優化控制策略

a）二級減溫水控制以二級過熱器出口溫度作為控制目標，其設定值為605℃;

b）在二級過熱器出口溫度控制中，以廣義預測控制器（GPC）作為核心控制算法，GPC控制器輸出為二級減溫水流量設定值，結合二級減溫水流量反饋值，構建PID控制器實現對二級噴水閥門的調節;

c）為了實現二減過熱蒸汽溫度的超前控制，以二級減溫器前溫度作為參考，其一方面耦合至GPC控制算法的前饋預測通過，即時感知未來二減汽溫的變化情況，實現超前控制;同時將二級減溫器前溫度作為導前微分信號，對二級過熱器出口蒸汽溫度設定值進行修正。

3再熱蒸汽控制策略

3.1煙氣再循環風機優化控制策略

煙氣再循環同時對一級/二級再熱蒸汽溫度產生影響，因此在煙氣再循環風機控制中考慮以下幾點：

a）以兩級再熱汽溫設定值均值作為控制目標，以兩級再熱汽溫均值作為反饋值，以GPC作為主控制器，對煙氣再循環風機頻率進行控制;

b）煙氣再循環控制中，以二級再熱減溫閥前溫度作為導前信號，耦合至GPC控制器中，實現對再熱汽溫的超前干預;

c）控制邏輯充分考慮煙氣再循環風機的頻率調節速率和調節范圍，避免超電流現象發生。

圖1煙氣再循環風機控制邏輯示意圖

3.2再熱煙氣擋板優化控制策略

煙氣再循環同時對一級再熱煙氣擋板、二級再熱煙氣擋板均以兩級再熱汽溫偏差作為控制目標，保證兩級再熱蒸汽溫度偏差為0，在控制方案中考慮以下幾點：

a）對一、二級再熱煙氣擋板，分別以兩級再熱汽溫偏差作為控制目標，以GPC作為核心控制器;

b）在兩級煙氣擋板控制中，根據GPC輸出指令，對一、二級煙氣擋板開度進行分配，分配原則是：降低正偏差方向，以二級煙氣擋板主調，一級煙氣擋板輻調，當二級煙氣擋板達到預定位置后，如仍有偏差一級煙氣擋板進行控制;降低負偏差方向，以一級煙氣擋板主調，二級煙氣擋板輻調，當一級煙氣擋板達到預定位置后，如仍有偏差二級煙氣擋板進行控制。

表1煙氣擋板擬分配情況

3.3 一級再熱減溫水優化控制策略

煙氣再循環同時對兩級再熱減溫水控制方案與過熱蒸汽溫度控制方案類似：

a）一級再熱減溫水控制以一級再熱器出口溫度作為控制目標，其設定值按照鍋爐熱力特性說明書，根據不同負荷段擬合得到;

b）在一級再熱器出口溫度控制中，以廣義預測控制器（GPC）作為核心控制算法，GPC控制器輸出為一級減溫水流量設定值;以一級減溫器前溫度作為參考，其一方面耦合至GPC控制算法的前饋預測通過，同時將一級減溫器前溫度作為導前微分信號，對一級再熱器出口蒸汽溫度設定值進行修正;

c）為了考慮一減和二減之間的分配和均衡，以二級減溫器出入口溫度差值作為修正量，對一級再熱器出口蒸汽溫度設定值進行修正，實現以一級減溫水主調，二級減溫水精調的作用;

4 燃燒器擺角控制方案

煙氣再循環同時對本次實施不針對燃燒器擺角進行連續調節，根據負荷指令，直接給出燃燒擺角定位，并預留較大的死區，避免頻繁變負荷過程中燃燒器擺動抖動。擺角調節范圍50～70，手動偏至范圍正負10，上限鎖死75，下限鎖死50。

5關于各級受熱面壁溫保護問題

煙氣再循環同時對針對各級受熱面的壁溫超限溫度，在減溫水邏輯里面單獨考慮，單壁溫超限后，讓減溫水流量預噴一定流量并保持一段時候后切除。