1 項(xiàng)目背景安徽某電廠兩臺循環(huán)流化床機(jī)組均為單元制機(jī)組。鍋爐額定主蒸汽流量為480t/h，配套150mw的發(fā)電機(jī)組。每臺鍋爐配置4臺給煤機(jī)，六臺引風(fēng)、送風(fēng)、一次風(fēng)機(jī)均為變頻控制。燃煤為多煤種摻燒，并帶有部分的煤泥導(dǎo)致熱值存在一定的波動。
根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求，150mw等級的cfb機(jī)組需要投入agc與一次調(diào)頻，參與電網(wǎng)調(diào)峰。
原有的協(xié)調(diào)控制策略中，鍋爐主控以主汽壓力反饋調(diào)節(jié)為主，并采用負(fù)荷指令作為動態(tài)與靜態(tài)前饋，沒有兼顧到整個燃燒過程的諸多因素。由于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒過程存在大滯后和大慣性特性，上述控制策略下經(jīng)常容易導(dǎo)致過調(diào)，當(dāng)agc/一次調(diào)頻指令變化時，造成主汽壓力和主汽溫度大幅度波動甚至主汽壓力呈現(xiàn)震蕩發(fā)散，出于機(jī)組安全考慮，運(yùn)行人員只能手動調(diào)整給煤量，造成機(jī)組響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令不及時，負(fù)荷精度也達(dá)不到要求，每月機(jī)組被電網(wǎng)考核嚴(yán)重。
為了實(shí)現(xiàn)機(jī)組整體協(xié)調(diào)控制，提高agc與一次調(diào)頻調(diào)節(jié)品質(zhì)，滿足地方電網(wǎng)和集團(tuán)內(nèi)部的考核要求，由科遠(yuǎn)股份優(yōu)化控制團(tuán)隊(duì)采用公司【循環(huán)流化床鍋爐燃燒優(yōu)化控制方法】技術(shù)，對該電廠的兩臺150mw循環(huán)流化床機(jī)組進(jìn)行控制優(yōu)化。主要涉及到協(xié)調(diào)控制、主汽壓力、主汽溫度、再熱汽溫、二次風(fēng)（氧量）等控制回路進(jìn)行優(yōu)化控制。
2 sy9000智能控制優(yōu)化系統(tǒng)介紹考慮原有dcs系統(tǒng)不支持在線下裝，而循環(huán)流化床機(jī)組調(diào)試過程需在機(jī)組運(yùn)行情況下，多次在線下載組態(tài)，因此本次優(yōu)化采用科遠(yuǎn)的sy9000智能控制優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。
如上圖所示，優(yōu)化系統(tǒng)與原有控制系統(tǒng)之間采用modbus通訊，優(yōu)化系統(tǒng)采集原有dcs系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過內(nèi)部邏輯運(yùn)算后輸出優(yōu)化指令給原有的控制系統(tǒng)，原系統(tǒng)中通過少量邏輯修改即可實(shí)現(xiàn)實(shí)際控制指令的無擾切換。
針對循環(huán)流化床鍋爐的燃燒大滯后+大慣性的特點(diǎn)，sy9000智能控制優(yōu)化系統(tǒng)采用了基于控制的*控制算法，模仿運(yùn)行人員的操作，實(shí)現(xiàn)被調(diào)量的“一步到位”精確控制。
如上圖所示，當(dāng)設(shè)定值變化時，在純滯后時間內(nèi)，將輸出值（動作指令）提前動作到位，當(dāng)測量值（被調(diào)量）經(jīng)過純滯后時間后開始變化時，輸出值（動作指令）即可回調(diào)，實(shí)現(xiàn)了仿人化智能動作，被調(diào)量可以相對快速的跟蹤到設(shè)定值，并減少過渡過程。
3 控制優(yōu)化項(xiàng)目實(shí)施過程在與電廠的生產(chǎn)廠長、運(yùn)行部長和鍋爐專工等充分溝通的基礎(chǔ)上，科遠(yuǎn)股份優(yōu)化控制團(tuán)隊(duì)先后完成了兩臺機(jī)組的調(diào)試工作，并取得了令人滿意的調(diào)試效果。
每臺機(jī)組大約經(jīng)過一月的時間，主要工作如下：
天數(shù)
工作內(nèi)容
5-6
硬件安裝與modbus通訊測試
4-5
控制策略組態(tài)與靜態(tài)調(diào)試
10-12
系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與控制策略優(yōu)化
3-5
聯(lián)系省調(diào)進(jìn)行agc系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，參數(shù)優(yōu)化
3
工作交接、培訓(xùn)與文檔備案
以協(xié)調(diào)控制為例，考慮循環(huán)流化床燃燒過程存在非線性、時變與大滯后特性，本次協(xié)調(diào)控制中主汽壓力調(diào)節(jié)器引入了模糊pid自整定的控制策略，原理如下所示：
上述控制回路在采用了常規(guī)前饋+反饋控制策略的基礎(chǔ)上，為了更好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，根據(jù)主汽壓力偏差及其變化規(guī)律對主汽壓力調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整。前饋參數(shù)在對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行數(shù)值分析的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的動態(tài)加速自適應(yīng)調(diào)整。
汽機(jī)各調(diào)門工作在順序閥模式，在實(shí)際的調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)順序閥#3、#4調(diào)門重疊度部分存在一定的出力不夠，采用特性模塊進(jìn)行了修正，并在功率調(diào)節(jié)器中采用智能積分功能，充分利用積分作用消除靜差，提高負(fù)荷控制精度。
4優(yōu)化控制效果經(jīng)過控制優(yōu)化后，兩臺機(jī)組agc+一次調(diào)頻系統(tǒng)投入率99%，其他控制回路長期自控投入率達(dá)到95%以上；
汽包水位控制精度：r±20mm（90%以上時間），優(yōu)化后數(shù)據(jù)波動減少45%以上；
主汽溫度控制精度：r±2℃（90%以上時間，設(shè)備具有可調(diào)余量），高負(fù)荷段壓紅線運(yùn)行；
主汽壓力控制精度：r±3%mpa（90%以上時間）；
爐膛負(fù)壓：優(yōu)化后數(shù)據(jù)波動減少30%以上；
床溫控制精度：r±5℃（中下層床溫均值）；
以#1機(jī)組為例，協(xié)調(diào)控制曲線如下圖所示：
從上圖可以看出，實(shí)際負(fù)荷與負(fù)荷指令保持一致，即使負(fù)荷連續(xù)同方向變化過程也具有很好的實(shí)時跟蹤性能，可以滿足電網(wǎng)調(diào)度agc+一次調(diào)頻調(diào)度需求。
5總結(jié)科遠(yuǎn)股份提供的sy9000智能控制優(yōu)化系統(tǒng)成熟、可靠穩(wěn)定，算法*，易于安裝部署；同時具有主流的工業(yè)以太網(wǎng)、modbus、opc等通訊接口，可作為通用的優(yōu)化控制平臺對現(xiàn)有支持上述通訊接口的控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。
本次主要針對150mw等級大型循環(huán)流化床鍋爐的agc+一次調(diào)頻控制優(yōu)化。經(jīng)過控制優(yōu)化后，實(shí)現(xiàn)了兩臺cfb機(jī)組的協(xié)調(diào)控制功能，減輕運(yùn)行人員勞動強(qiáng)度的同時，可以滿足安徽省調(diào)的調(diào)峰需求，并具有很好的負(fù)荷跟蹤性能。參與電網(wǎng)調(diào)峰后，每臺機(jī)組每月可獲得電網(wǎng)獎勵3萬多元，在穩(wěn)定地方電網(wǎng)的同時具有較好的社會經(jīng)濟(jì)效益。對于需要參與調(diào)峰的大型循環(huán)流化床機(jī)組具有較好的推廣價值。