APC先控系統在超臨界機組中的應用

2021-12-16 02:08:20牛浩王新亭許倩倩國投欽州發電有限公司

環球市場 2021年34期

牛浩王新亭許倩倩國投欽州發電有限公司

一、基于APC-PID的新協調控制策略

（一）組合慣性濾波器ICF的工程原理

傳統PID控制器由比例、積分、微分構成，時域表達式為：

具體推導方法請參考《一種內反饋控制器 IFC 的研究與應用》[1]

由ICF構造新型積分器NI（即使用組合慣性濾波器ICF替換傳統的一階慣性濾波器FOIF）則新型積

ICF具有多種重要的用途，基于ICF的NI（積分作用）能有效的提高跟蹤值擾動的效率，基于ICF的ND（微分作用）能有效提高微分性能。基于P作用和NI 的NPI，在控制性能上包括在簡單性和工程易用性上較好的超越了PI控制?；贜PI和NPD的NCC，在控制性能上較好的超越了PID控制。

APC先控系統投用前的主要測試項目：

1.鍋爐主控-機組負荷/主汽壓力特性試驗

（1）控制機組負荷在預定的試驗負荷范圍（40%-50%Pe）并穩定20min。

（2）在DCS設置機組負荷、主汽壓力、中間點溫度、燃料量、給水流量、總風量、鍋爐主控輸出、汽機主控輸出并記錄歷時曲線。

（3）鍋爐主控、汽機主控切至手動，給水主控投入自動。

（4）手動快速改變鍋爐主控5%，汽機主控保持不變。

（5）等在機組負荷、主汽壓力過渡到新的穩定值。

（6）重復步驟4反方向改變鍋爐主控5%，汽機主控保持不變。

（7）等在機組負荷、主汽壓力過渡到新的穩定值。

（8）提取數據并打印記錄。

2.汽機主控-流量特性試驗

（1）控制機組負荷在預定的試驗負荷范圍（40%-50%Pe）并穩定20min。

（2）在DCS設置機組負荷、主汽壓力、中間點溫度、燃料量、給水流量、總風量、鍋爐主控輸出、汽機主控輸出并記錄歷時曲線。

（3）鍋爐主控切至手動，汽機主控、燃料、給水主控投入自動，此時，機組在汽機跟隨控制方式。

（4）保持鍋爐主控輸出不變，按照0.3MPa/min速率降低主汽壓力設定值，直到2個汽機高調閥全開。

（5）等待機組負荷、主汽壓力過渡到新的穩定值。

（6）重復步驟4反方向按照0.3MPa/min速率增加主汽壓力設定值至原始值。

（7）提取數據并打印記錄。

3.給水流量-中間點溫度特性測試

（1）控制機組負荷在預定的試驗負荷范圍（40%-50%Pe）并穩定20min。

（2）在DCS設置機組給水流量、燃料量、中間點溫度并記錄曲線。

（3）汽機主控、給水控制、燃料控制分別切至手動。

（4）手動快速增加給水流量60-100t/h，總風量、總燃料量保持不變。

（5）等待中間點溫度過渡到新的穩定值。

（6）手動快速減少給水流量60-100t/h，總風量、總燃料量保持不變。

（7）等待中間點溫度過渡到新的穩定值。

（8）提取數據并打印記錄。

過熱、再熱減溫水調門及擋板特性試驗不再詳細贅述。

（二）APC先控系統的工程應用

APC先控系統包括鍋爐主控先控、給水主控先控、一、二、三級過熱氣溫先控、再熱氣溫微量噴水先控等控制回路。各回路主要采用以組合慣性濾波器ICF和常規DCS算法相結合的新型先進控制器APC-PID，其原理圖如圖1所示（以鍋爐主控為例圖1）。

圖1 鍋爐主控先控原理圖

（三）APC先控系統的實施方式

APC先控系統采用 MODBUS通訊方式與DCS系統交換數據，從而以類似擴展CPU的方式接入到DCS中，完成實際的優化控制功能。

1. APC先控系統的軟、硬件平臺

硬件方面：APC先控系統選用施耐德P342020系列PLC為硬件平臺，系統采用“CPU模塊 + modbus通訊模塊”與DCS系統的LC卡進行數據通訊。

軟件方面：在 Unity Pro XL編程環境中采用ST語言開發了所有的高級算法模塊，并通過面向對象的封裝技術，建立了類似一般DCS系統的組態函數庫（但功能更為強大），之后可通過函數調用以類似DCS組態的方式完成具體機組負荷性能優化工程的建立。

2.采用獨立硬件平臺的優點

APC先控系統采用這種獨立于DCS系統的硬件平臺，采用APC先控后，整個優化控制系統的調試過程十分簡單，由于不需要在DCS中反復在線下載控制組態，調試過程中機組的安全性大大提高，完全避免了由于下載不當而導致機組跳機事故的發生；APC先控系統是作為一個擴充的分散處理單元融入整個DCS系統中，運行人員的操作方式保持不變；采用APC先控系統后，無須改變原有DCS中的控制策略，運行人員可方便地在原有控制方案和新的優化控制方案之間無擾動地切換，增加了系統的靈活性和安全性。

圖2為APC先控系統硬件安裝效果，圖3為機組在AGC模式下啟停磨過程中的變負荷的運行曲線。