熱工調(diào)試系統(tǒng)主汽溫優(yōu)化控制

劉強(qiáng)

摘 要：為了能夠使火電廠熱工調(diào)試系統(tǒng)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(kuò)展性以及穩(wěn)定性，文章將就熱工調(diào)試系統(tǒng)主汽溫優(yōu)化控制進(jìn)行一定的研究與分析。

關(guān)鍵詞：熱工調(diào)試系統(tǒng)；主汽溫優(yōu)化控制；分析

1 概述

如果在機(jī)組運行過程中主汽溫存在超溫現(xiàn)象，就很可能因為金屬溫度過高而對設(shè)備安全性產(chǎn)生影響，而如果主汽溫過低，就不能夠保證機(jī)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(nèi)。在機(jī)組實際運行過程中，其會受到很多因素的影響，如汽機(jī)負(fù)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(xiàn)較大的波動情況，尤其是在機(jī)組負(fù)荷快速降低的情況下，更是難以對主汽溫進(jìn)行控制。對此，我們則需要通過良好控制方式的應(yīng)用在控制好主汽溫度處于合理范圍內(nèi)的基礎(chǔ)上保障機(jī)組的穩(wěn)定運行。

2 熱工調(diào)試系統(tǒng)

2.1 熱工控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在熱工調(diào)試系統(tǒng)中，其主要由對象模型、控制算法接口、性能評價、數(shù)據(jù)存儲、虛擬DPU以及OPC服務(wù)器等組成。其中，虛擬DPU的功能是實現(xiàn)組態(tài)文件管理、組態(tài)建模以及組態(tài)文件的執(zhí)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(jù)控制策略的不同也可以根據(jù)實際情況選擇不同的IO接口以及對象模型；OPC服務(wù)器的功能是實現(xiàn)對象模型同虛擬DPU之間的通訊，在實際運行中，DPU所發(fā)出的指令則會通過OPC傳輸?shù)綄ο竽Ｐ椭?，并在處理完成后將對象相關(guān)數(shù)據(jù)反饋到DPU中；圖形軟件的功能主要是負(fù)責(zé)系統(tǒng)中曲線、報表以及數(shù)據(jù)的顯示，使數(shù)據(jù)能夠通過虛擬DPU的方式實現(xiàn)讀?。豢刂扑惴ń涌趧t主要是幫助研究人員能夠以自定義的方式對相關(guān)算法進(jìn)行運用與控制，并通過動態(tài)庫形式將其提供給DPU進(jìn)行調(diào)用。在該系統(tǒng)中，主要具有以下特點：首先，其能夠?qū)τ诿恳粋€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(chǔ)上降低來自其他系統(tǒng)的干擾；其次，通過虛擬DPU技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了對組態(tài)的控制、在線調(diào)試以及文件操作等功能；再次，通過控制算法接口程序的應(yīng)用為系統(tǒng)控制策略的研究與開發(fā)提供了好的環(huán)境以及新的算法；最后，其為我們提供了歷史數(shù)據(jù)存儲功能，能夠幫助我們在需要時對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用與分析。此外，其所具有的評價系統(tǒng)也能夠?qū)崟r的對該系統(tǒng)現(xiàn)時性能進(jìn)行評價，以此幫助系統(tǒng)調(diào)試人員能夠更好的對這部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行參考。

2.2 虛擬DPU技術(shù)

DPU（數(shù)據(jù)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(fù)責(zé)系統(tǒng)中對于組態(tài)的控制以及數(shù)據(jù)的采集功能，在DCS中可以說具有非常重要的地位。構(gòu)成方面，DPU主要由過程輸出輸出設(shè)備、功能處理器以及高速數(shù)據(jù)接口這幾部分組成，具有較為復(fù)雜的特點，且在生產(chǎn)成本方面也非常昂貴。目前，很多DCS廠家都已經(jīng)對自家的DPU軟件進(jìn)行了開發(fā)，以此實現(xiàn)系統(tǒng)的功能仿真功能。相對真實DPU，虛擬DPU技術(shù)則能夠?qū)PU在非硬件環(huán)境中通過應(yīng)用程序顯示方式對其進(jìn)行體現(xiàn)，即能夠以軟件方式對DPU所具有的功能進(jìn)行實現(xiàn)，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(huán)境下所具有的操作基本同真實DPU環(huán)境所具有的操作情況一致，能夠較好的對文件操作、在線調(diào)試以及邏輯組態(tài)等功能進(jìn)行實現(xiàn)。而在時間響應(yīng)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(tǒng)組態(tài)的研究與控制也能夠較好的滿足需求。根據(jù)上述特點，我們在實際應(yīng)用中選擇了虛擬DPU作為我們對電廠熱工系統(tǒng)調(diào)試的組態(tài)環(huán)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(yù)估控制器的應(yīng)用對其實現(xiàn)控制。在傳統(tǒng)類型的預(yù)估器中，其所具有的穩(wěn)定性相對較差，需要通過濾波器的加入使系統(tǒng)所具有的穩(wěn)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(chǔ)上添加了兩個過濾器Fr與F，其中Fr加入的目的是對設(shè)定值輸入情況進(jìn)行改善，而過濾器F的加入則能夠?qū)刂破髯陨硖匦云鸬礁纳频男Ч?/p>

在圖2中，我們可以將該復(fù)位補(bǔ)償器視做在PI控制器基礎(chǔ)上對CI進(jìn)行添加，ρreset是CI積分項，能夠起到對復(fù)位的設(shè)置效果，可以說是該補(bǔ)償器中非常重要的一個部分。對于該種優(yōu)化方式來說，其同傳統(tǒng)PI相比在實際開展復(fù)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(fù)位控制的的史密斯預(yù)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(yù)估（FSP）結(jié)構(gòu)圖以及虛線框內(nèi)的 PI+CI復(fù)位補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)圖。通過該種控制策略的應(yīng)用，不僅能夠具有復(fù)位控制以及濾波控制的優(yōu)點，也能夠在實現(xiàn)小超調(diào)、快速響應(yīng)功能的基礎(chǔ)上獲得更好的魯棒預(yù)測能力。

4 結(jié)束語

可以說，熱工調(diào)試系統(tǒng)是現(xiàn)今火電廠生產(chǎn)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，對于生產(chǎn)的穩(wěn)定性、高效性具有十分積極的作用。在上文中，我們對熱工調(diào)試系統(tǒng)主汽溫優(yōu)化控制進(jìn)行了一定的研究，獲得了較好的控制效果。

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