660MW二次再热机组汽温优化控制方案

邵长军 夏绍标

摘 要：本文针对某电厂二期智能发电ICS系统中智能运行优化功能群组的再热汽温优化控制进行了分析，以供同仁参考。

关键词：机组;气温;优化控制

1项目概况

在常规DCS系统上通过部署开放应用控制器、高级应用服务器、大型历史实时数据库、高级值班员站等部件，建立基本控制、智能控制和智能运行监管等层级之间的闭环联系，纵向打通直接控制与运行监督控制的界限，提供开放的高级应用环境，将常规DCS系统升级成ICS系统平台。在ICS平台中对控制优化、运行优化、智能报警和预警、设备监测与诊断、高温受热面分析、三维可视化等功能模块进行深度优化，实现智能控制与运行优化，带来机组发电效益的提升、污染物排放的降低。目前ICS功能群组已完成初步部署，开始进行参数寻优和智能优化控制的调试工作。

2汽温控制优化策略

2.1原主汽温控制概况

为了能够让机组在负荷剧烈波动工况下，能够快速跟踪汽温设定值，提升控制系统对大惯性大迟延对象的控制品质和抗干扰能力，在主蒸汽温度优化控制策略中，以广义预测控制算法（GPC）作为核心控制，GPC控制算法是基于模型的控制算法，可以实现对减温水流量的精准控制，减少减温水流量的波动，提升汽温的控制品质;其次，为了能够实现控制作用的超前性，避免减温水流量过调等问题，提取运行过程中的提前变化量作为参考，通过对汽温变化的提前预知，实现超前调节，减小主蒸汽温度的波动。

2.2 一级过热蒸汽温度优化控制策略

a）一級减温水控制以一级过热器出口温度作为控制目标，其设定值按照锅炉热力特性说明书，根据不同负荷段拟合得到;

b）在一级过热器出口温度控制中，以广义预测控制器（GPC）作为核心控制算法，GPC控制器输出为一级减温水流量设定值，结合一级减温水流量反馈值，构建PID控制器实现对一级喷水阀门的调节。以GPC作为核心控制器，可以很好的克服系统惯性和迟延对控制性能的影响，提升一减温度的控制品质;以GPC控制器输出为减温水流量设定值，并串联PID控制器，可以有效克服阀门非线性对控制性能的影响;

c）为了实现一减过热蒸汽温度的超前控制，以一级减温器前温度作为参考，其一方面耦合至GPC控制算法的前馈预测通过，即时感知未来一减汽温的变化情况，实现超前控制;同时将一级减温器前温度作为导前微分信号，对一级过热器出口蒸汽温度设定值进行修正;

d）为了考虑一减和二减之间的分配和均衡，以二级减温器出入口温度差值作为修正量，对一级过热器出口蒸汽温度设定值进行修正，实现以一级减温水主调，二级减温水精调的作用;

e）同时考虑一级减温器出口温度测点是否具备一定的惯性和迟延，考虑是否采用串级控制方式，提升系统的抗扰动能力。

2.3 二级过热蒸汽温度优化控制策略

a）二级减温水控制以二级过热器出口温度作为控制目标，其设定值为605℃;

b）在二级过热器出口温度控制中，以广义预测控制器（GPC）作为核心控制算法，GPC控制器输出为二级减温水流量设定值，结合二级减温水流量反馈值，构建PID控制器实现对二级喷水阀门的调节;

c）为了实现二减过热蒸汽温度的超前控制，以二级减温器前温度作为参考，其一方面耦合至GPC控制算法的前馈预测通过，即时感知未来二减汽温的变化情况，实现超前控制;同时将二级减温器前温度作为导前微分信号，对二级过热器出口蒸汽温度设定值进行修正。

3再热蒸汽控制策略

3.1烟气再循环风机优化控制策略

烟气再循环同时对一级/二级再热蒸汽温度产生影响，因此在烟气再循环风机控制中考虑以下几点：

a）以两级再热汽温设定值均值作为控制目标，以两级再热汽温均值作为反馈值，以GPC作为主控制器，对烟气再循环风机频率进行控制;

b）烟气再循环控制中，以二级再热减温阀前温度作为导前信号，耦合至GPC控制器中，实现对再热汽温的超前干预;

c）控制逻辑充分考虑烟气再循环风机的频率调节速率和调节范围，避免超电流现象发生。

图1烟气再循环风机控制逻辑示意图

3.2再热烟气挡板优化控制策略

烟气再循环同时对一级再热烟气挡板、二级再热烟气挡板均以两级再热汽温偏差作为控制目标，保证两级再热蒸汽温度偏差为0，在控制方案中考虑以下几点：

a）对一、二级再热烟气挡板，分别以两级再热汽温偏差作为控制目标，以GPC作为核心控制器;

b）在两级烟气挡板控制中，根据GPC输出指令，对一、二级烟气挡板开度进行分配，分配原则是：降低正偏差方向，以二级烟气挡板主调，一级烟气挡板辐调，当二级烟气挡板达到预定位置后，如仍有偏差一级烟气挡板进行控制;降低负偏差方向，以一级烟气挡板主调，二级烟气挡板辐调，当一级烟气挡板达到预定位置后，如仍有偏差二级烟气挡板进行控制。

表1烟气挡板拟分配情况

3.3 一级再热减温水优化控制策略

烟气再循环同时对两级再热减温水控制方案与过热蒸汽温度控制方案类似：

a）一级再热减温水控制以一级再热器出口温度作为控制目标，其设定值按照锅炉热力特性说明书，根据不同负荷段拟合得到;

b）在一级再热器出口温度控制中，以广义预测控制器（GPC）作为核心控制算法，GPC控制器输出为一级减温水流量设定值;以一级减温器前温度作为参考，其一方面耦合至GPC控制算法的前馈预测通过，同时将一级减温器前温度作为导前微分信号，对一级再热器出口蒸汽温度设定值进行修正;

c）为了考虑一减和二减之间的分配和均衡，以二级减温器出入口温度差值作为修正量，对一级再热器出口蒸汽温度设定值进行修正，实现以一级减温水主调，二级减温水精调的作用;

4 燃烧器摆角控制方案

烟气再循环同时对本次实施不针对燃烧器摆角进行连续调节，根据负荷指令，直接给出燃烧摆角定位，并预留较大的死区，避免频繁变负荷过程中燃烧器摆动抖动。摆角调节范围50～70，手动偏至范围正负10，上限锁死75，下限锁死50。

5关于各级受热面壁温保护问题

烟气再循环同时对针对各级受热面的壁温超限温度，在减温水逻辑里面单独考虑，单壁温超限后，让减温水流量预喷一定流量并保持一段时候后切除。