摘 要：文章介紹了華能楊柳青電廠四期8號機組DCS系統(tǒng)PROFI過程控制程序優(yōu)化工作和相關(guān)的邏輯修改，對機組協(xié)調(diào)控制邏輯存在的主要問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并針對原設(shè)計邏輯存在的缺陷，提出了解決的方法。添加了一級過熱汽溫、二級過熱汽溫、再熱汽溫以及燃燒器擺角及噴水的控制邏輯的設(shè)計，并針對相關(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號機組的調(diào)峰能力和電力輸出效率，我廠決定在8號機組小修期間會同西門子公司和國電智深公司相關(guān)工作人員完成8號機組上位機PROFI過程控制程序優(yōu)化工作和相關(guān)的邏輯修改工作。

1 上位機DCS系統(tǒng)介紹

8號機組上位機采用了國電智深公司生產(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、#7三個控制器組成。其中#5DPU負(fù)責(zé)機組協(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，將基本單元歸納為面向功能和對象的“工作站”，采用了安全高效的分布式動態(tài)實時數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫用于管理分布在各“工作站”上的系統(tǒng)運行所需的全部數(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）、過程控制站（DPU）、歷史數(shù)據(jù)記錄站（HSR）、計算站（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)庫和上位機監(jiān)視圖形、生成相關(guān)控制算法和報警、報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，工程師站也能對其他控制站進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)用軟件的下載和上裝。本次8號機組上位機邏輯修改的主要工作就是在工程師站上進(jìn)行的。

2 過程控制優(yōu)化PROFI系統(tǒng)介紹

本次#8機組新增加的PROFI[1]過程控制優(yōu)化系統(tǒng)軟件是西門子公司特別針對電廠控制系統(tǒng)推出的一套完整的PROFI控制優(yōu)化解決方案。PROFI模塊在機組控制方面采用了機爐協(xié)調(diào)控制的策略。將“控制通道[2]”作為機組協(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)域中操作員對目標(biāo)值進(jìn)行設(shè)定，對機組幾種主要運行方式進(jìn)行切換干預(yù)，如啟動方式的切換和定/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)生的校正信號直接疊加到原控制系統(tǒng)的指令中。這種思想的優(yōu)點為即使PROFI模件因硬件故障或其他原因?qū)е峦＿\，原有控制系統(tǒng)的設(shè)定值回路并不會造成影響，只是將故障的PROFI控制的校正信號切除。

PROFI是基于模塊化的設(shè)計[3]，根據(jù)具體功能的不同劃分為：新機組協(xié)調(diào)模塊，凝結(jié)水節(jié)流模塊，帶預(yù)測的負(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立使用，也可以相互搭配使用，可以根據(jù)實際情況選用相應(yīng)的功能模塊。通過功能模塊的靈活搭配，以及其良好的可控性，可以大大減少運行人員的手動干預(yù)，提高調(diào)節(jié)的品質(zhì)。

3 PROFI系統(tǒng)邏輯修改方案

經(jīng)過對本廠8號機組的實際分析，對該機組參與調(diào)頻情況和電網(wǎng)調(diào)度對于負(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中的機組新協(xié)調(diào)模塊和溫度控制模塊共兩個模塊，其中溫度控制主要包括再熱器溫度、過熱器溫度和燃燒器擺角控制[4]。

新機組協(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)等高級控制算法有效結(jié)合，使機組在變負(fù)荷時也能快速穩(wěn)定的將溫度控制在設(shè)定點，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，涉及機組協(xié)調(diào)控制和溫度控制變化的各主要參數(shù)，如機組負(fù)荷指令、鍋爐主控輸出、汽機主控輸出、主、再熱蒸汽溫度測量值等。其中需要確定PROFI優(yōu)化控制系統(tǒng)與原DCS系統(tǒng)自動控制回路的接口和信號名稱。統(tǒng)計后確定模擬量輸出信號86點，開關(guān)量輸出信號20點，模擬量輸入點14點，開關(guān)量輸入點7點。

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)的串級三沖量控制思想，但由于原設(shè)計沒有考慮主汽壓力變化對汽包水位控制的影響，沒有考慮汽包壓力的變化除了會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)荷時或者蒸汽壓力變化時，汽包水位波動很大。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沒有濾波，導(dǎo)致小機轉(zhuǎn)速在汽包水位穩(wěn)定的情況下一直波動。減弱了減溫水流量對汽包水位控制的影響，并對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用于消除虛假水位和對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，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，機組經(jīng)常處于“富氧”狀態(tài)。（排除風(fēng)量測量不準(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，自動根據(jù)燃煤發(fā)熱量來修正給煤指令，保證鍋爐指令和鍋爐負(fù)荷的對應(yīng)，也保證了鍋爐負(fù)荷與鍋爐風(fēng)量指令的對應(yīng)。同時對鍋爐風(fēng)量測量和氧量測量準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗證，并對磨煤機一次風(fēng)風(fēng)量系數(shù)進(jìn)行了相關(guān)修正。

（3）無擾切換回路。采用了無擾切換回路用以避免PROFI故障時和投退時對原控制系統(tǒng)的影響，保證了系統(tǒng)的平穩(wěn)過度和無擾切換。

（4）針對 PROFI機組新協(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塊中添加了機組協(xié)調(diào)控制、一級過熱汽溫，二級過熱汽溫、再熱汽溫、燃燒器擺角及噴水的控制邏輯的設(shè)計。鍋爐汽機主控部分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)對工程師站原系統(tǒng)程序進(jìn)行備份操作。

4 結(jié)束語

此次邏輯優(yōu)化工作分別添加了一級過熱汽溫，二級過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，并針對相關(guān)優(yōu)化回路進(jìn)行了調(diào)試。預(yù)計該系統(tǒng)的添加能夠明顯提高機組快速、準(zhǔn)確響應(yīng)負(fù)荷的能力，并且使機組在穩(wěn)態(tài)和動態(tài)的調(diào)節(jié)品質(zhì)得到顯著的改善。通過PROFI控制系統(tǒng)的優(yōu)化使得給煤機、過熱器、再熱器等設(shè)備的動作更加平滑和穩(wěn)定，最大限度延長設(shè)備壽命，同時減少機組由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障導(dǎo)致的意外停機，提高機組的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]魏向國.優(yōu)化控制系統(tǒng)PROFI在600MW火電機組中的應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2012.

[2]龐長清，肖軍政，王琥，等.330MW機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實施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在國華定州電廠中的應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2007.

[4]魏向國，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：熱控自動化。