式为定压一滑压一定压运行。
电厂单元机组控制系统(DCS)采用德国西门子公司的TELEPERM-XP。整个DCS系统由西门子电站自动化公司设计和供货。机组168小时试运行期问,自动投入率达到98.3%,协调控制(CCS)完全投入,实现了机组升、降负荷自动控制,当升、降负荷率达到3%(10MW/min)时,主要参数均控制在允许的范围内。
作为2000年燃煤示范电站的代表工程,准格尔电厂在SIS系统的实施、控制系统物理分散、控制系统配置优化、过程控制策略优化和辅助车间联网监控等诸多方面进行了有益的尝试,取得了很好的效果,为机组168小时试运通过后同时移交商业运行打下了良好的基础,同时也为国内火电厂控制系统的优化提供了许多可以借鉴之处。本文着重对该工程DCS系统优化控制软件PROFI做以介绍。
一、PROFI优化软件介绍
1.1 PROFI是德国西门子公司在90年代后期逐渐研究成熟的系列电站专用优化控制软件模块的总称
1.2 PROFI软件包含4个模块控制工程网版权所有,分别为:
新机组协调控制
凝结水节流控制
带预测的负荷裕度控制
自学习的温度控制
上述模块均为相对独立的软件,用户可以根据工程的实际需求选择其中的一个或者几个。
由于采用相对独立的外挂结构,同时需要收集的过程实时数据在目前的DCS系统中基本都包涵盖,不需要在工艺系统中新增测点,所以该软件既可用于新建机组,又可用于已经投入运行的机组,具有很大的灵活性。
1.3 PROFI软件的作用机理是以建立被控对象的数学模型为基础,通过状态观测、模糊控制、等先进的控制算法和策略得出对常规控制回路修正值,并将修正值直接作用于DCS模拟量调节输出当中,起到对调节效果进行优化的作PROFI切除时,控制回路就复归到原有的普通模拟调节回路。
PROFI软件运行于专用的计算机内,计算所需的过程实时参数由DCS给出,计算结果通过硬接线或通讯总线送入DCS系统www.cechina.cn,并叠加于调节回路的输出中。由于软件计算是建立在过程对象的数学础上的,所以运算量很大,采用这种相对独立的结构方式可以使优化软件部分的计算
不占用DCS的资源,保证了DCS系统的实时性。
PROFI软件的作用机理如下图所示:
1.4 准格尔电厂为新建工程,机组具有FCB功能,为了更好地提高机组的负荷响应能力www.cechina.cn,并解决蒸汽温度控制的难题,在基建阶段,选用了PROFI软件中的新机组协调控制模块和自学习的温度控制模块。
新机组协调模块采用了全新的机组协调控制思路,通过充分利用机组的蓄能,达到机组快速响应负荷变化的目的,解决了电厂对电网负荷要求变化响应过慢的缺点,有效地减少了锅炉燃料调节的过调现象,能够起到保持稳定燃烧,提高机组的燃烧率,降低设备的磨损,降低维护费的作用。新机组协调模块设计的总体思路是在常规控制基础上充分利用经过试验建立起的锅炉和汽机模型在PROFI内部进行预估和解耦计算,从而大大提高控制品质,并且避免执行机构的频繁动作。在提高机组效率和稳定性的同时减少了设备维护量。
温度控制模块利用了状态观测器等先进的控制算法,解决了普通的串级汽温控制回路对于惯性大滞后对象参数控制的延迟问题,有效的提高了各种工况下过(再)热汽温的控制品质。软件的自学习回路还可对已建立起来的被控对象数学模型进行动态修正,从而提高了软件的可用性。
二、PROFI使用前后机组特性对比
准格尔电厂PROFI软件在工程建设的前期就开始了调研、谈判和订货工作。2001年11月软、硬件到达现场,2001年12月初开始安装PROFI控制站,调试工作在1号机组168小时试运行验收结束后正式开始,从测试机组特性到1号机组调试完毕大约持续了两个月左右的时间。从2002年3月正式投运至今一直运行良好,取得了显著的效果。
2003年10月5日~8日,国电热工研究院于对PROFI优化控制软件进行了评估试验,对软件的使用效果做出了肯定。
迄今为止,PROFI软件在现场正常运行已有2年多的时间了,现对软件模块的使用情况进行介绍和分析如下:
2.1 新协调控制
传统的机炉的协调通过前馈控制器实现,压力控制、负荷控制是通过PID调节来完成。由于锅炉(包括给煤机、磨煤机等)有较大的惯性和迟延,使用这种调节方式达到良好控制品质并且保持较小的执行机构动作频率有较大困难。而新机组协调控制是充分利用现代控制理论知识,对机组负荷和主汽压力两个被控量进行解耦,在负荷变化的过程中,充分利用锅炉的畜热对主汽压力进行预估