8號(hào)機(jī)組上位機(jī)PROFI過(guò)程控制優(yōu)化工作及邏輯修改

摘 要：文章介紹了華能楊柳青電廠四期8號(hào)機(jī)組DCS系統(tǒng)PROFI過(guò)程控制程序優(yōu)化工作和相關(guān)的邏輯修改，對(duì)機(jī)組協(xié)調(diào)控制邏輯存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并針對(duì)原設(shè)計(jì)邏輯存在的缺陷，提出了解決的方法。添加了一級(jí)過(guò)熱汽溫、二級(jí)過(guò)熱汽溫、再熱汽溫以及燃燒器擺角及噴水的控制邏輯的設(shè)計(jì)，并針對(duì)相關(guān)控制回路進(jìn)行了優(yōu)化和調(diào)試。

關(guān)鍵詞：PROFI；EDPF-NT；DCS；邏輯優(yōu)化

引言

為了進(jìn)一步提高楊柳青電廠8號(hào)機(jī)組的調(diào)峰能力和電力輸出效率，我廠決定在8號(hào)機(jī)組小修期間會(huì)同西門子公司和國(guó)電智深公司相關(guān)工作人員完成8號(hào)機(jī)組上位機(jī)PROFI過(guò)程控制程序優(yōu)化工作和相關(guān)的邏輯修改工作。

1 上位機(jī)DCS系統(tǒng)介紹

8號(hào)機(jī)組上位機(jī)采用了國(guó)電智深公司生產(chǎn)的EDPF-NT分散式控制系統(tǒng)。本廠協(xié)調(diào)和閉環(huán)控制系統(tǒng)共由#5、#6、#7三個(gè)控制器組成。其中#5DPU負(fù)責(zé)機(jī)組協(xié)調(diào)、燃料控制，#7DPU負(fù)責(zé)給水控制、溫度控制。

EDPF-NT分散控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)通訊的基礎(chǔ)上，將基本單元?dú)w納為面向功能和對(duì)象的“工作站”，采用了安全高效的分布式動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)用于管理分布在各“工作站”上的系統(tǒng)運(yùn)行所需的全部數(shù)據(jù)。根據(jù)各“工作站”功能和權(quán)限不同，可以將其劃分為：工程師站（ENG）、操作員站（OPR）、過(guò)程控制站（DPU）、歷史數(shù)據(jù)記錄站（HSR）、計(jì)算站（CAC）、制表站（LOG）、接口工作站（GATEWAY）。其中，工程師站負(fù)責(zé)規(guī)劃系統(tǒng)規(guī)模，并且完成建域、建站，生成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和上位機(jī)監(jiān)視圖形、生成相關(guān)控制算法和報(bào)警、報(bào)表等一系列控制系統(tǒng)的組態(tài)和系統(tǒng)維護(hù)工作。同時(shí)，工程師站也能對(duì)其他控制站進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)用軟件的下載和上裝。本次8號(hào)機(jī)組上位機(jī)邏輯修改的主要工作就是在工程師站上進(jìn)行的。

2 過(guò)程控制優(yōu)化PROFI系統(tǒng)介紹

本次#8機(jī)組新增加的PROFI[1]過(guò)程控制優(yōu)化系統(tǒng)軟件是西門子公司特別針對(duì)電廠控制系統(tǒng)推出的一套完整的PROFI控制優(yōu)化解決方案。PROFI模塊在機(jī)組控制方面采用了機(jī)爐協(xié)調(diào)控制的策略。將“控制通道[2]”作為機(jī)組協(xié)調(diào)控制的“支柱”?？刂仆ǖ赖木唧w位置處于操作界面的最頂層區(qū)域，在該區(qū)域中操作員對(duì)目標(biāo)值進(jìn)行設(shè)定，對(duì)機(jī)組幾種主要運(yùn)行方式進(jìn)行切換干預(yù)，如啟動(dòng)方式的切換和定/滑壓方式的切換等。

控制通道采用與邏輯控制回路相“疊加”的思想，將PROFI模塊產(chǎn)生的校正信號(hào)直接疊加到原控制系統(tǒng)的指令中。這種思想的優(yōu)點(diǎn)為即使PROFI模件因硬件故障或其他原因?qū)е峦＿\(yùn)，原有控制系統(tǒng)的設(shè)定值回路并不會(huì)造成影響，只是將故障的PROFI控制的校正信號(hào)切除。

PROFI是基于模塊化的設(shè)計(jì)[3]，根據(jù)具體功能的不同劃分為：新機(jī)組協(xié)調(diào)模塊，凝結(jié)水節(jié)流模塊，帶預(yù)測(cè)的負(fù)荷裕度模塊和自學(xué)習(xí)的溫度控制模塊。各功能模塊既可以獨(dú)立使用，也可以相互搭配使用，可以根據(jù)實(shí)際情況選用相應(yīng)的功能模塊。通過(guò)功能模塊的靈活搭配，以及其良好的可控性，可以大大減少運(yùn)行人員的手動(dòng)干預(yù)，提高調(diào)節(jié)的品質(zhì)。

3 PROFI系統(tǒng)邏輯修改方案

經(jīng)過(guò)對(duì)本廠8號(hào)機(jī)組的實(shí)際分析，對(duì)該機(jī)組參與調(diào)頻情況和電網(wǎng)調(diào)度對(duì)于負(fù)荷變化率的要求，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益情況，決定采用采用PROFI中的機(jī)組新協(xié)調(diào)模塊和溫度控制模塊共兩個(gè)模塊，其中溫度控制主要包括再熱器溫度、過(guò)熱器溫度和燃燒器擺角控制[4]。

新機(jī)組協(xié)調(diào)模塊：相當(dāng)于經(jīng)典的CCS，即協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，但它采用的是以現(xiàn)代控制理論（預(yù)估測(cè)理論、魯棒理論、模糊控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、非線性控制理論等）為核心的全新思路的協(xié)調(diào)控制模塊，充分利用機(jī)組的蓄能，在快速響應(yīng)負(fù)荷需求的基礎(chǔ)上盡可能的保持鍋爐燃燒穩(wěn)定。

溫度控制模塊：相當(dāng)于經(jīng)典的過(guò)熱器和再熱器溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)將狀態(tài)控制器和自學(xué)習(xí)等高級(jí)控制算法有效結(jié)合，使機(jī)組在變負(fù)荷時(shí)也能快速穩(wěn)定的將溫度控制在設(shè)定點(diǎn)，消除了電廠普遍存在的超溫現(xiàn)象。

4 PROFI優(yōu)化控制系統(tǒng)邏輯修改具體實(shí)施

4.1 基礎(chǔ)材料收集

基礎(chǔ)材料收集主要包括電廠控制系統(tǒng)PI&D圖，I/O清單，閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖，涉及機(jī)組協(xié)調(diào)控制和溫度控制變化的各主要參數(shù)，如機(jī)組負(fù)荷指令、鍋爐主控輸出、汽機(jī)主控輸出、主、再熱蒸汽溫度測(cè)量值等。其中需要確定PROFI優(yōu)化控制系統(tǒng)與原DCS系統(tǒng)自動(dòng)控制回路的接口和信號(hào)名稱。統(tǒng)計(jì)后確定模擬量輸出信號(hào)86點(diǎn)，開關(guān)量輸出信號(hào)20點(diǎn)，模擬量輸入點(diǎn)14點(diǎn)，開關(guān)量輸入點(diǎn)7點(diǎn)。

4.2 DCS相關(guān)子回路優(yōu)化

（1）汽包水位控制回路采用了標(biāo)準(zhǔn)的串級(jí)三沖量控制思想，但由于原設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮主汽壓力變化對(duì)汽包水位控制的影響，沒(méi)有考慮汽包壓力的變化除了會(huì)引起虛假水位的變化外，還直接影響了給水泵的上水能力，導(dǎo)致在滑壓變負(fù)荷時(shí)或者蒸汽壓力變化時(shí)，汽包水位波動(dòng)很大。轉(zhuǎn)化為主氣流量的減溫水流量中不應(yīng)該包含再熱噴水流量，而且副調(diào)入口的給水流量信號(hào)沒(méi)有濾波，導(dǎo)致小機(jī)轉(zhuǎn)速在汽包水位穩(wěn)定的情況下一直波動(dòng)。減弱了減溫水流量對(duì)汽包水位控制的影響，并對(duì)參與控制的給水流量增加了5秒的濾波處理，增加了汽包壓力微分信號(hào)用于消除虛假水位和對(duì)鍋爐上水能力的影響。

（2）DCS協(xié)調(diào)送風(fēng)指令由鍋爐總給煤量（指令）得到，煤質(zhì)不同時(shí)，同樣負(fù)荷下總給煤量（指令）不同，要求的總風(fēng)量指令不同，超出氧量校正范圍后，機(jī)組經(jīng)常處于“富氧”狀態(tài)。（排除風(fēng)量測(cè)量不準(zhǔn)的因素），總風(fēng)量大，增大了排煙損失。PROFI中增加煤質(zhì)熱值修正信號(hào)，自動(dòng)根據(jù)燃煤發(fā)熱量來(lái)修正給煤指令，保證鍋爐指令和鍋爐負(fù)荷的對(duì)應(yīng)，也保證了鍋爐負(fù)荷與鍋爐風(fēng)量指令的對(duì)應(yīng)。同時(shí)對(duì)鍋爐風(fēng)量測(cè)量和氧量測(cè)量準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)磨煤機(jī)一次風(fēng)風(fēng)量系數(shù)進(jìn)行了相關(guān)修正。

（3）無(wú)擾切換回路。采用了無(wú)擾切換回路用以避免PROFI故障時(shí)和投退時(shí)對(duì)原控制系統(tǒng)的影響，保證了系統(tǒng)的平穩(wěn)過(guò)度和無(wú)擾切換。

（4）針對(duì) PROFI機(jī)組新協(xié)調(diào)控制和主汽溫度、再熱器溫度的相關(guān)控制回路進(jìn)行了優(yōu)化：在相應(yīng)的LADDER塊和LOOP塊中添加了機(jī)組協(xié)調(diào)控制、一級(jí)過(guò)熱汽溫，二級(jí)過(guò)熱汽溫、再熱汽溫、燃燒器擺角及噴水的控制邏輯的設(shè)計(jì)。鍋爐汽機(jī)主控部分Loop的邏輯修改包括Loop/5/23、Loop/5/97、Loop/5/22、Loop/5/24。再熱汽溫燃燒器擺角邏輯的修改位于Ladder/7/202。邏輯修改要在DOS系統(tǒng)下進(jìn)行。邏輯修改前應(yīng)對(duì)工程師站原系統(tǒng)程序進(jìn)行備份操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

此次邏輯優(yōu)化工作分別添加了一級(jí)過(guò)熱汽溫，二級(jí)過(guò)熱汽溫和再熱汽溫燃燒器擺角及噴水的控制邏輯的設(shè)計(jì)，并針對(duì)相關(guān)優(yōu)化回路進(jìn)行了調(diào)試。預(yù)計(jì)該系統(tǒng)的添加能夠明顯提高機(jī)組快速、準(zhǔn)確響應(yīng)負(fù)荷的能力，并且使機(jī)組在穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)品質(zhì)得到顯著的改善。通過(guò)PROFI控制系統(tǒng)的優(yōu)化使得給煤機(jī)、過(guò)熱器、再熱器等設(shè)備的動(dòng)作更加平滑和穩(wěn)定，最大限度延長(zhǎng)設(shè)備壽命，同時(shí)減少機(jī)組由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障導(dǎo)致的意外停機(jī)，提高機(jī)組的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[2]龐長(zhǎng)清，肖軍政，王琥，等.330MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實(shí)施PROFI優(yōu)化分析[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2009，（27）：95-96，99.

[3]張艷亮.優(yōu)化控制系統(tǒng)PROFI在國(guó)華定州電廠中的應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2007.

[4]魏向國(guó)，倪敏，馬永光.優(yōu)化控制系統(tǒng)PROFI在定州電廠中的應(yīng)用[J].熱力發(fā)電，2010，39（4）：71-75.

作者簡(jiǎn)介：趙娜（1987-），女，漢，天津人，碩士，工程師，天津華能楊柳青熱電有限責(zé)任公司檢修部鍋爐控制一班檢修工，研究方向：熱控自動(dòng)化。