8号机组上位机PROFI过程控制优化工作及逻辑修改

摘 要：文章介绍了华能杨柳青电厂四期8号机组DCS系统PROFI过程控制程序优化工作和相关的逻辑修改，对机组协调控制逻辑存在的主要问题进行了详细的分析，并针对原设计逻辑存在的缺陷，提出了解决的方法。添加了一级过热汽温、二级过热汽温、再热汽温以及燃烧器摆角及喷水的控制逻辑的设计，并针对相关控制回路进行了优化和调试。

关键词：PROFI；EDPF-NT；DCS；逻辑优化

引言

为了进一步提高杨柳青电厂8号机组的调峰能力和电力输出效率，我厂决定在8号机组小修期间会同西门子公司和国电智深公司相关工作人员完成8号机组上位机PROFI过程控制程序优化工作和相关的逻辑修改工作。

1 上位机DCS系统介绍

8号机组上位机采用了国电智深公司生产的EDPF-NT分散式控制系统。本厂协调和闭环控制系统共由#5、#6、#7三个控制器组成。其中#5DPU负责机组协调、燃料控制，#7DPU负责给水控制、温度控制。

EDPF-NT分散控制系统在网络通讯的基础上，将基本单元归纳为面向功能和对象的“工作站”，采用了安全高效的分布式动态实时数据库，该数据库用于管理分布在各“工作站”上的系统运行所需的全部数据。根据各“工作站”功能和权限不同，可以将其划分为：工程师站（ENG）、操作员站（OPR）、过程控制站（DPU）、历史数据记录站（HSR）、计算站（CAC）、制表站（LOG）、接口工作站（GATEWAY）。其中，工程师站负责规划系统规模，并且完成建域、建站，生成系统数据库和上位机监视图形、生成相关控制算法和报警、报表等一系列控制系统的组态和系统维护工作。同时，工程师站也能对其他控制站进行相应应用软件的下载和上装。本次8号机组上位机逻辑修改的主要工作就是在工程师站上进行的。

2 过程控制优化PROFI系统介绍

本次#8机组新增加的PROFI[1]过程控制优化系统软件是西门子公司特别针对电厂控制系统推出的一套完整的PROFI控制优化解决方案。PROFI模块在机组控制方面采用了机炉协调控制的策略。将“控制通道[2]”作为机组协调控制的“支柱”。控制通道的具体位置处于操作界面的最顶层区域，在该区域中操作员对目标值进行设定，对机组几种主要运行方式进行切换干预，如启动方式的切换和定/滑压方式的切换等。

控制通道采用与逻辑控制回路相“叠加”的思想，将PROFI模块产生的校正信号直接叠加到原控制系统的指令中。这种思想的优点为即使PROFI模件因硬件故障或其他原因导致停运，原有控制系统的设定值回路并不会造成影响，只是将故障的PROFI控制的校正信号切除。

PROFI是基于模块化的设计[3]，根据具体功能的不同划分为：新机组协调模块，凝结水节流模块，带预测的负荷裕度模块和自学习的温度控制模块。各功能模块既可以独立使用，也可以相互搭配使用，可以根据实际情况选用相应的功能模块。通过功能模块的灵活搭配，以及其良好的可控性，可以大大减少运行人员的手动干预，提高调节的品质。

3 PROFI系统逻辑修改方案

经过对本厂8号机组的实际分析，对该机组参与调频情况和电网调度对于负荷变化率的要求，综合考虑经济效益情况，决定采用采用PROFI中的机组新协调模块和温度控制模块共两个模块，其中温度控制主要包括再热器温度、过热器温度和燃烧器摆角控制[4]。

新机组协调模块：相当于经典的CCS，即协调控制系统，但它采用的是以现代控制理论（预估测理论、鲁棒理论、模糊控制理论、神经网络理论、非线性控制理论等）为核心的全新思路的协调控制模块，充分利用机组的蓄能，在快速响应负荷需求的基础上尽可能的保持锅炉燃烧稳定。

温度控制模块：相当于经典的过热器和再热器温度控制系统，该系统将状态控制器和自学习等高级控制算法有效结合，使机组在变负荷时也能快速稳定的将温度控制在设定点，消除了电厂普遍存在的超温现象。

4 PROFI优化控制系统逻辑修改具体实施

4.1 基础材料收集

基础材料收集主要包括电厂控制系统PI&D图，I/O清单，闭环控制系统原理图，涉及机组协调控制和温度控制变化的各主要参数，如机组负荷指令、锅炉主控输出、汽机主控输出、主、再热蒸汽温度测量值等。其中需要确定PROFI优化控制系统与原DCS系统自动控制回路的接口和信号名称。统计后确定模拟量输出信号86点，开关量输出信号20点，模拟量输入点14点，开关量输入点7点。

4.2 DCS相关子回路优化

（1）汽包水位控制回路采用了标准的串级三冲量控制思想，但由于原设计没有考虑主汽压力变化对汽包水位控制的影响，没有考虑汽包压力的变化除了会引起虚假水位的变化外，还直接影响了给水泵的上水能力，导致在滑压变负荷时或者蒸汽压力变化时，汽包水位波动很大。转化为主气流量的减温水流量中不应该包含再热喷水流量，而且副调入口的给水流量信号没有滤波，导致小机转速在汽包水位稳定的情况下一直波动。减弱了减温水流量对汽包水位控制的影响，并对参与控制的给水流量增加了5秒的滤波处理，增加了汽包压力微分信号用于消除虚假水位和对锅炉上水能力的影响。

（2）DCS协调送风指令由锅炉总给煤量（指令）得到，煤质不同时，同样负荷下总给煤量（指令）不同，要求的总风量指令不同，超出氧量校正范围后，机组经常处于“富氧”状态。（排除风量测量不准的因素），总风量大，增大了排烟损失。PROFI中增加煤质热值修正信号，自动根据燃煤发热量来修正给煤指令，保证锅炉指令和锅炉负荷的对应，也保证了锅炉负荷与锅炉风量指令的对应。同时对锅炉风量测量和氧量测量准确性进行了验证，并对磨煤机一次风风量系数进行了相关修正。

（3）无扰切换回路。采用了无扰切换回路用以避免PROFI故障时和投退时对原控制系统的影响，保证了系统的平稳过度和无扰切换。

（4）针对 PROFI机组新协调控制和主汽温度、再熱器温度的相关控制回路进行了优化：在相应的LADDER块和LOOP块中添加了机组协调控制、一级过热汽温，二级过热汽温、再热汽温、燃烧器摆角及喷水的控制逻辑的设计。锅炉汽机主控部分Loop的逻辑修改包括Loop/5/23、Loop/5/97、Loop/5/22、Loop/5/24。再热汽温燃烧器摆角逻辑的修改位于Ladder/7/202。逻辑修改要在DOS系统下进行。逻辑修改前应对工程师站原系统程序进行备份操作。

4 结束语

此次逻辑优化工作分别添加了一级过热汽温，二级过热汽温和再热汽温燃烧器摆角及喷水的控制逻辑的设计，并针对相关优化回路进行了调试。预计该系统的添加能够明显提高机组快速、准确响应负荷的能力，并且使机组在稳态和动态的调节品质得到显著的改善。通过PROFI控制系统的优化使得给煤机、过热器、再热器等设备的动作更加平滑和稳定，最大限度延长设备寿命，同时减少机组由于调节系统故障导致的意外停机，提高机组的可靠性和经济效益。

参考文献

[1]魏向国.优化控制系统PROFI在600MW火电机组中的应用[D].华北电力大学，2012.

[2]庞长清，肖军政，王琥，等.330MW机组协调控制系统实施PROFI优化分析[J].内蒙古电力技术，2009，（27）：95-96，99.

[3]张艳亮.优化控制系统PROFI在国华定州电厂中的应用[D].华北电力大学，2007.

[4]魏向国，倪敏，马永光.优化控制系统PROFI在定州电厂中的应用[J].热力发电，2010，39（4）：71-75.

作者简介：赵娜（1987-），女，汉，天津人，硕士，工程师，天津华能杨柳青热电有限责任公司检修部锅炉控制一班检修工，研究方向：热控自动化。