摘 要：2016年4月25日至4月28日对大唐甘肃发电有限公司西固热电厂2号机组进行了模拟量控制系统优化并进行了扰动试验，优化项目主要包括：磨煤机一次风量控制系统、磨煤机出口温度控制系统、汽包水位控制系统、除氧器水位控制系统等。通过对机组主要自动控制系统的性能优化及试验，使机组各主要自动控制系统的调节速度和调节精度满足相关规程的要求
关键词：模拟量控制；系统；优化
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.161
1 前言
大唐甘肃发电有限公司西固热电厂2号机组（330MW）配套2号炉（1100t/h）于2009年3月投产运行。2号机组锅炉为武汉锅炉厂生产的WGZ1100/17.5-1型亚临界、自然循环、单炉膛、一次中间再热、四角切向燃烧、平衡通风、固态排渣、微正压气力除灰、全钢架悬吊、紧身封闭结构、“∏”形布置汽包炉。可以定压运行，也可采用定—滑—定的运行方式，可以带基本负荷或调峰。汽轮机为东方汽轮机厂生产的CC330/208-16.7/1.5/0.4/537/537型亚临界、中间再热、三缸双排汽、抽汽凝汽式汽轮机。发电机为东方电机股份有限公司制造的QFSN-330-2-20同步交流发电机，励磁方式为机端变压器静止整流的自并励励磁系统。发电机冷却方式为水、氢、氢，即定子绕组（包括定子引线，定子过渡引线和出线）采用水内冷，转子绕组采用氢内冷，定子铁芯及端部结构件采用氢气表面冷却。DCS调节控制系统为杭州和利时MACSV系统，DEH调节控制系统采用东方汽轮机厂配套的美国西屋公司Ovation系统。
2 优化目的
模拟量控制系统控制策略优化及定值扰动试验是通过对机组主要自动控制系统的性能测试试验，测试机组各主要自动控制系统的调节速度和调节精度是否满足相关规程的要求。通过试验发现影响各主要自动调节品质的设备因素和逻辑因素，便于机组检修期间进行设备治理和控制策略修改。
3 优化标准
（1）《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》（DL/T 657-2006）。
（2）《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》（DL/T 659-2006）。
（3）《电力建设施工质量验收及评价规程》第4部分：热工仪表及控制装置（DL/T5210.4-2009）。
（4）《防止电力生产事故的二十五项重点要求》（国能安全[2014]
161号）。
（5）大唐甘肃发电有限公司西固热电厂2号机组集控运行规程。
（6）大唐甘肃发电有限公司西固热电厂2号机组辅机运行规程。
4 优化项目
西固电厂2号机组模拟量控制系统优化及定值扰动试验范围主要包括：磨煤机、汽包水位、除氧器水位等控制系统，具体项目见下表4：
5 优化内容及结果
5.1 优化前工作
控制策略优化及定值扰动试验进行前，需对调节系统进行全面检查，主要包括：水位、流量等计算或校正回路，信号处理；手/自动跟踪和无扰切换逻辑；自动切除条件；PID死区、方向和参数设置；执行机构限幅等。通过观察机组检修启动后各个调节系统定值扰动或变负荷调节曲线，得出调节系统的调节品质，对于调节品质不达标的调节系统分析存在问题和原因，以及提出解决措施。
5.2 优化过程及试验结果
5.2.1 磨煤机控制系统
2号机组配备有5台中速直吹式磨煤机，每台磨煤机一次风自动控制系统采用磨热一次风挡板和磨冷一次风挡板分别控制磨一次风量和磨煤机出口温度。磨煤机一次风量控制系统为随动控制系统，PID控制器实际值为磨入口一次风流量二取均，设定值为给煤机给煤率折算函数，运行人员可通过手动增加或减少一次风量偏置来修改设定值。磨煤机出口温度控制系统为单回路控制，实际值为磨出口风温三取均，运行人员可手动增加或减小温度设定值。
逻辑修改如下：
优化前：磨出口温度共六个测点，其中测点一二、三四、五六位置两两接近，原控制逻辑采用测点一、二、三取均值后作为PID输入。无法体现测点五六所在位置的温度变化情况。
优化后：采用测点一、三、五取均值作为PID输入，保证测点选取具有代表性。
A磨一次风量控制系统于2016年4月28日11：07至11：10进行了幅度为3t/h的定值扰动试验。
参数修改如下：
优化前：PT：200；TI：120
优化后：PT：55；TI：150
C磨一次风量控制系统于2016年4月28日15：17至15：20进行了幅度为3t/h的定值扰动试验。
参数修改如下：
优化前：PT：200；TI：120
优化后：PT：63；TI：150
D磨一次风量控制系统于2016年4月28日15：22至15：28進行了幅度为3t/h的定值扰动试验。
参数修改如下：
优化前：PT：200；TI：120
优化后：PT：60；TI：150
E磨一次风量控制系统于2016年4月28日15：35至15：38进行了幅度为3t/h的定值扰动试验。
参数修改如下：
优化前：PT：200；TI：120
优化后：PT：55；TI：150
A磨一次风温控制系统于2016年4月28日10：21至10：30进行了幅度为3℃的定值扰动试验。
参数修改如下：
优化前：PT：85；TI：120
优化后：PT：25；TI：120endprint
5.2.2 汽包水位控制系统
锅炉给水控制系统包括两台汽动给水泵一台电动给水泵，正常运行时电泵备用，通过汽动给水泵转速控制汽包水位。试验时机组负荷大于30%控制系统处于串级三冲量调节方式，采用主蒸汽流量前馈控制，主调PID控制器实际值为汽包水位三取中，运行人员可手动增加或减小水位设定值。副调PID控制器实际值为锅炉给水流量三取中后与减温水流量之和，主调PID控制器输出作为副调PID控制器设定值，三台给水泵一拖三控制。
逻辑修改如下：
优化前：汽包水位三取中作为PID控制器输入，无滤波。不符合控制系统响应特性。
优化后：汽包水位三取中后增加3S滤波（一阶惯性环节）。
汽包水位控制系统于2016年4月27日18：07至18：22进行了幅度为30mm的定值扰动试验，经过对调节系统参数优化，最终保证了调节系统稳定时间、衰减率、动静态超调量等指标均达模拟量控制系统验收规程要求。
参数修改如下：
优化前：主调PT：130；主调TI：300；副调PT：200；副调TI：230
优化后：主调PT：105；主调TI：280；副调PT：90；副调TI：85
5.2.3 除氧器水位控制系统
机组凝结水系统采用凝泵变频控制除氧器水位，凝结水系统共三台凝泵，正常运行A凝结水泵变频维持除氧器水位。根据机组负荷采用单、三冲量无扰切换。三冲量控制方式下主调采用给水流量前馈控制。主调PID控制器实际值为除氧器水位三取中，运行人员可手动增加或减小水位设定值。副调PID控制器实际值为凝结水流量二取均，主调PID控制器输出作为副调PID控制器设定值。
除氧器水位于2016年4月25日07：45至08：10进行了幅度为20mm的定值扰动试验，调节系统稳定时间、衰减率、动态和静态超调量等指标均达模拟量控制系统验收规程要求。
5.3 其他自动控制系统逻辑优化
5.3.1 炉膛负压控制系统逻辑优化
炉膛负压控制系统为两台引风机动叶调节炉膛负压，炉膛负压四取均后加惯性滞后环节处理，作为系统PID输入。系统采用送风机动叶指令前馈控制，两台引风机一拖二控制，可通过手动修改炉膛负压设定值。
逻辑修改如下：
优化前：（1）引风机动叶自动切除条件不完善，缺少执行器反馈坏质量切自动逻辑；
（2）炉膛负压设定值与实际值偏差大于200pa切自动逻辑未考虑RB工况下炉膛负压可能大幅变动的问题。
优化后：（1）引风机动叶反馈坏质量，延时2S切换至手动控制；
（2）非RB状态下，炉膛负压设定值与实际值偏差大于200pa，切换至手动状态。
5.3.2 总风量控制系统逻辑优化
总风量控制系统为两台送风机动叶调节锅炉二次风量，进而满足锅炉总风量需求，锅炉总风量信号为制粉系统五台磨煤机一次风量与左右侧二次风量总和。总风量控制系统为随动控制系统，其设定值为总燃料量函数与锅炉主控函数取大值，保证升负荷先加风再加煤，降负荷先减煤再减风，然后经氧量校正，运行人员可根据锅炉运行情况手动增加或减少总风量设定值偏置。控制系统采用单回路一拖二控制。
逻辑修改如下：
优化前：送风机动叶自动切除条件不完善，缺少执行器反馈坏质量切自动逻辑。
优化后：送风机动叶反馈坏质量，延时2S切换至手动控制。
5.3.3 氧量控制系统逻辑优化
锅炉氧量控制系统通过氧量调节PID输出校正总风量设定值。氧量信号为两侧空预器入口及出口氧量均值，氧量设定值为机组主蒸汽流量折线函数，运行人员可通过手动增加或减少氧量设定值偏置。
逻辑修改如下：
优化前：（1）氧量信号共四个测点，分别布置为左右侧空预器入口及出口。原逻辑当四个测点均为坏点时氧量调节切换为手动方式。
（2）氧量设定值为主蒸汽流量折线函数，与实际运行氧量控制要求偏差较大，详见表5：
优化后：（1）当任意一侧空预器入口及出口氧量测点均为坏点时氧量调节切换为手动方式，保证氧量测量值不具有代表性时及时切除自动。
（2）氧量设定值函数修改为下表6：
（3）修改逻辑使得氧量调节仅在机组稳态下参与总风量校正，即负荷指令变动时氧量PID闭锁输出，避免升降负荷时氧量校正导致总风量反向调节。
6 结论及建议
优化及试验期间，依次进行了磨煤机一次风量定值扰动试验、磨煤机出口温度定值扰动试验、汽包水位定值扰动试验、除氧器水位定值扰动试验等共四项试验。
6.1 建议
（1）磨煤机热风调节挡板普遍存在执行机构卡涩问题。在实际运行中，执行机构实际动作情况与控制指令存在明显偏差，影响调节系统的调节品质。建议利用机组检修机会对磨煤机热一次风调节挡板进行检查，保证阀门动作灵敏度满足自动调节要求。
（2）C、D、E磨煤机冷风调节挡板存在执行机构线性差、调节裕度不足的问题。在实际运行中，发现C、D、E磨煤机冷风调节挡板大幅变化但对应磨煤机出口温度无明显变化，部分工况下冷风调节挡板全开或全关磨煤机出口温度仍无法控制在设定值范围内。建议利用机组检修机会对磨煤机冷风调节挡板进行检查，并进行热一次风量标定工作，保证冷风调节裕度和线性满足温度控制要求。
（3）汽包水位在定值扰动30mm时，衰减率、稳定时间均能满足规程要求。
（4）除氧器水位在定值扰动20mm时，衰减率、稳定时间均能满足规程要求。
（5）引风机存在液压缸漏油缺陷，导致引风机液压系统调节性能变差，调节死区大。影响炉膛负压控制系统的响应速度和調节品质。建议利用机组检修机会进行处理后，投入炉膛负压自动。
（6）由于机组正常运行时一次风压波动大，在缺陷处理完成前无法投入一次风压自动。建议利用机组检修机会对相关设备如变频器进行检查，解决风压波动问题后投入一次风压自动，保证锅炉燃烧及时响应。
（7）过再热减温水调门存在阀门流量特性差、漏流量大的问题。建议解决减温水调门相关问题后，投入减温水自动。
6.2 结论
通过对大唐甘肃发电有限公司西固热电厂2号机组模拟量控制系统定值扰动及优化试验，验证了除氧器水位控制系统的调节品质合格；同时，对磨煤机一次风量、磨煤机出口温度、汽包水位等系统进行了逻辑完善和参数优化调整，保证了调节品质达标，为机组的安全经济运行提供保障。
作者简介：张凯（1979-），男，甘肃天水人，本科，专工，研究方向：自动化。endprint
