黃新

摘要：主汽溫度控制是非線性，強(qiáng)稱合，大滯后的時(shí)變系統(tǒng)，影響因素多，控制難度大；而且要降低機(jī)組煤耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。針對(duì)這一問(wèn)題，該文設(shè)計(jì)了串級(jí)雙回路控制系統(tǒng)，并且引入前饋信號(hào)和防超溫保護(hù)回路。使主汽溫度的控制更加趨于穩(wěn)定，對(duì)下游設(shè)備的安全和電廠的經(jīng)濟(jì)效益起到了重要作用。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化控制；主汽溫度；串級(jí)雙回路；PID

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）02-0382-02

通過(guò)合理的優(yōu)化控制策略可以使機(jī)組的煤耗更低，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，而且機(jī)組的蒸汽品質(zhì)對(duì)煤耗的影響很大，創(chuàng)建資源節(jié)約型社會(huì)，要求我們更加注重資源的節(jié)約，可見(jiàn)，優(yōu)化發(fā)展對(duì)我們火電企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展舉足輕重。

鍋爐的主蒸汽溫度（過(guò)熱汽溫和再熱汽溫）對(duì)機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用，考慮到電廠的經(jīng)濟(jì)效益一般都會(huì)將主汽溫度控制在一定的范圍之內(nèi)，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)鍋爐造成很大影響。鑒于鍋爐再熱汽溫和過(guò)熱汽溫是非線性， 大滯后，強(qiáng)稱合的時(shí)變系統(tǒng)，對(duì)它的控制影響因素多，控制難度大。而且，鍋爐的過(guò)熱器和再熱器長(zhǎng)時(shí)間超溫超壓運(yùn)行會(huì)造成鍋爐受熱面損壞而導(dǎo)致鍋爐停機(jī)事故，引起不必要的經(jīng)濟(jì)損失；而鍋爐的蒸汽品質(zhì)直接影響著全廠的熱效率和下游設(shè)備的安全運(yùn)行，其控制系統(tǒng)是鍋爐重要的控制系統(tǒng)之一[1][2]。

1 工藝介紹

由于鍋爐的構(gòu)造不同，其靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性也有所區(qū)別，所以其主汽溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)也不盡相同，為了滿足鍋爐主蒸汽品質(zhì)的控制。大型機(jī)組一般采用中間再熱方式，所以主汽溫度控制不僅包括過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)，而且還有再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)。

由鍋爐生產(chǎn)原理可知，其主汽溫度控制的手段有兩種：一是在蒸汽管道上設(shè)置減溫器，一是改變煙氣側(cè)傳熱量。其中在蒸汽管道上設(shè)置減溫器又有兩種方式，包括噴水減溫和面式減溫。根據(jù)鍋爐對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的動(dòng)態(tài)要求，結(jié)合他們的安裝位置，噴水減溫器的性能優(yōu)于面式減溫器，且噴水減溫器的調(diào)節(jié)范圍較大，設(shè)備布置簡(jiǎn)單，所以其得到更多電廠的青睞。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)上面的介紹，我們這里采用二級(jí)噴水減溫控制方式來(lái)調(diào)節(jié)主蒸汽溫度。過(guò)熱器設(shè)計(jì)成兩級(jí)噴水減溫方式，不僅可以減少過(guò)熱蒸汽的純遲延，改善過(guò)熱蒸汽的品質(zhì)外，而且第一級(jí)噴水減溫器還具有防止屏式過(guò)熱器超溫、確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的作用。過(guò)熱器一、二級(jí)噴水減溫的控制目標(biāo)是在機(jī)組不同負(fù)荷下維持鍋爐二級(jí)減溫器入口和二級(jí)過(guò)熱器出口的蒸汽溫度。

2.1 一級(jí)減溫控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)是在一個(gè)串級(jí)雙回路控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入前饋信號(hào)和防超溫保護(hù)回路而形成噴水減溫控制系統(tǒng)[4]。

將二級(jí)減溫器入口溫度作為主回路的被控量，根據(jù)實(shí)測(cè)值與其給定值的比較，形成二級(jí)減溫器入口蒸汽溫度的偏差信號(hào)。其主回路給定值由機(jī)組負(fù)荷信號(hào)（主蒸汽流量信號(hào)代表機(jī)組負(fù)荷信號(hào)）經(jīng)折線函數(shù)[f（x）]產(chǎn)生，其理解為：給定值和負(fù)荷是一一對(duì)應(yīng)的。操作員可以對(duì)此給定值給予正負(fù)偏置。由PID1對(duì)主回路進(jìn)行控制，將二級(jí)減溫器入口處蒸汽溫度偏差信號(hào)送至主回路控制器，經(jīng)過(guò)PID1運(yùn)算后，將其輸出送回至副回路。

副回路將一級(jí)減溫器的出口蒸汽溫度作為被控量。其溫度的測(cè)量值送入副回路與其給定值進(jìn)行比較，形成一級(jí)減溫器出口蒸汽溫度的偏差信號(hào)。副回路的給定值是由主回路控制器輸出與前饋信號(hào)迭加而成。副回路采用PID2調(diào)節(jié)器，它接受一級(jí)減溫器出口蒸汽溫度的偏差信號(hào)。

將機(jī)組負(fù)荷、送風(fēng)量、噴燃器火嘴傾角等外干擾信號(hào)作為前饋量。這些前饋擾動(dòng)信號(hào)對(duì)過(guò)熱蒸汽溫度的變化比較敏感，所以將其因?yàn)榍梆伭?，可以提前預(yù)測(cè)過(guò)熱蒸汽溫度的趨勢(shì)，做到預(yù)測(cè)控制，從而改善過(guò)熱蒸汽溫度控制的品質(zhì)。

由于控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性隨機(jī)組負(fù)荷的改變而改變，為了使控制品質(zhì)可以在較大的負(fù)荷變化范圍內(nèi)得以保證，在機(jī)組的主蒸汽溫度控制中，可以將計(jì)算機(jī)分散系統(tǒng)和先進(jìn)控制算法充分的結(jié)合，可以設(shè)定為根據(jù)負(fù)荷不同自動(dòng)調(diào)整PID參數(shù)的自整定調(diào)節(jié)器，從而滿足對(duì)主汽溫度控制的要求。

2.2 二級(jí)減溫控制系統(tǒng)

二級(jí)主蒸汽減溫控制系統(tǒng)與一級(jí)主蒸汽減溫控制系統(tǒng)的原理基本相同，也是一個(gè)串級(jí)雙回路控制系統(tǒng)，不同的是：偏差信號(hào)不盡相同，前饋信號(hào)也不盡相同。因此本文僅對(duì)不同之處作以解釋。

二級(jí)減溫控制系統(tǒng)主回路的被控量為二級(jí)過(guò)熱器出口的蒸汽溫度，經(jīng)與主回路的給定值比較，形成偏差信號(hào)。前饋信號(hào)與主回路控制器的輸出迭加形成副回路的給定值

二級(jí)過(guò)熱器蒸汽溫度控制是鍋爐出口蒸汽溫度的最后一道控制手段，為了保證下游設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，一般電廠要求盡可能提高出口蒸汽溫度的調(diào)節(jié)品質(zhì)。所以，采用基于焓值計(jì)算作為二級(jí)減溫控制主回路的前饋信號(hào)。前饋信號(hào)不僅有主蒸汽壓力和溫度的給定值函數(shù)，還有主蒸汽流量（代表的機(jī)組負(fù)荷）以及送風(fēng)量、燃燒器火嘴擺動(dòng)傾角等[5]。

3 總結(jié)

本文通過(guò)在二級(jí)減溫中設(shè)計(jì)串級(jí)雙回路控制系統(tǒng)，并且引入防超溫保護(hù)回路和前饋信號(hào)而形成噴水減溫控制系統(tǒng)，使主汽溫度的控制更加穩(wěn)定，很好的使用符合的變化。對(duì)非線性，強(qiáng)稱合，大滯后的時(shí)變系統(tǒng)有著良好的控制效果[6]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張寶瑞.火電廠鍋爐主汽溫度控制研究[J].科技風(fēng)，2011（21）.

[2] 趙建軍.100MW機(jī)組計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [D].北京：華北電力大學(xué)，2008.

[3] 劉志偉，張惠君，等.火電廠鍋爐主汽溫度控制策略[J].科技傳播，2012（1）.

[4] 張瑾哲.600MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化策略的研究[D]. 北京：華北電力大學(xué)，2012.

[5] 何顯富，萬(wàn)巖.火電廠鍋爐主汽溫度變化原因及控制方法分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（31）.

[6] 王國(guó)玉.主汽溫系統(tǒng)模糊自適應(yīng)預(yù)測(cè)函數(shù)控制[J].中國(guó)機(jī)電工程學(xué)報(bào)，2003，23（10）：230-235.