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(shí)際運(yùn)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(yùn)行過程中主汽溫存在超溫現(xiàn)象，就很可能因?yàn)榻饘贉囟冗^高而對(duì)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(yùn)行效率，對(duì)此，在實(shí)際運(yùn)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(shí)際運(yùn)行過程中，其會(huì)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(dòng)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(duì)主汽溫進(jìn)行控制。對(duì)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(yùn)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(duì)象模型、控制算法接口、性能評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、虛擬DPU以及OPC服務(wù)器等組成。其中，虛擬DPU的功能是實(shí)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(duì)象模型能夠在完成對(duì)象建模的同時(shí)將其以模型文件的類型儲(chǔ)存在磁盤中，且根據(jù)控制策略的不同也可以根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的IO接口以及對(duì)象模型；OPC服務(wù)器的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)象模型同虛擬DPU之間的通訊，在實(shí)際運(yùn)行中，DPU所發(fā)出的指令則會(huì)通過OPC傳輸?shù)綄?duì)象模型之中，并在處理完成后將對(duì)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(bào)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(shí)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(duì)相關(guān)算法進(jìn)行運(yùn)用與控制，并通過動(dòng)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(diǎn)：首先，其能夠?qū)τ诿恳粋€(gè)控制對(duì)象建立起針對(duì)性的模型，以此在保證模型獨(dú)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(shí)現(xiàn)了對(duì)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(chǔ)功能，能夠幫助我們?cè)谛枰獣r(shí)對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用與分析。此外，其所具有的評(píng)價(jià)系統(tǒng)也能夠?qū)崟r(shí)的對(duì)該系統(tǒng)現(xiàn)時(shí)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，以此幫助系統(tǒng)調(diào)試人員能夠更好的對(duì)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(gè)站點(diǎn)，又稱之為多用途控制器，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)中對(duì)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(diǎn)，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(duì)自家的DPU軟件進(jìn)行了開發(fā)，以此實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能仿真功能。相對(duì)真實(shí)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(duì)其進(jìn)行體現(xiàn)，即能夠以軟件方式對(duì)DPU所具有的功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，包括主要的I/O通訊以及邏輯運(yùn)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(shí)DPU環(huán)境所具有的操作情況一致，能夠較好的對(duì)文件操作、在線調(diào)試以及邏輯組態(tài)等功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。而在時(shí)間響應(yīng)方面，該方式同真實(shí)DPU相比則具有一定的差距，但對(duì)于我們對(duì)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(diǎn)，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中選擇了虛擬DPU作為我們對(duì)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(huì)通過預(yù)估控制器的應(yīng)用對(duì)其實(shí)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(duì)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(gè)過濾器Fr與F，其中Fr加入的目的是對(duì)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(duì)CI進(jìn)行添加，ρreset是CI積分項(xiàng)，能夠起到對(duì)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(gè)部分。對(duì)于該種優(yōu)化方式來說，其同傳統(tǒng)PI相比在實(shí)際開展復(fù)位操作時(shí)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(diǎn)，也能夠在實(shí)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(cè)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(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)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(duì)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。

參考文獻(xiàn)

[1]李泉，朱北恒，孫耘，等.火電機(jī)組主汽溫控制優(yōu)化策略的研究[J].浙江電力，2010（3）：55-58.

[2]陳增吉，李秋風(fēng).主汽溫及再熱汽溫控制系統(tǒng)的優(yōu)化[J].華電技術(shù)，2012（7）：77-79.

[3]王秀霞，馬進(jìn)，劉偉，等.基于虛擬DPU的熱工控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究[J].電力科學(xué)與工程，2009（11）：102-104.