牛玉廣--超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)

1、超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)華北電力大學華北電力大學國 家 火 力 發(fā) 電 工 程 技 術(shù) 研 究 中 心國 家 火 力 發(fā) 電 工 程 技 術(shù) 研 究 中 心電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與控制教育部重點實驗室電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與控制教育部重點實驗室牛玉廣牛玉廣1. 背景背景863重點項目重點項目：火電行業(yè)重大工程自動化成套控制系統(tǒng)：火電行業(yè)重大工程自動化成套控制系統(tǒng)目標：目標： 研究開發(fā)一套適用于百萬千瓦級超超臨界火電機組的研究開發(fā)一套適用于百萬千瓦級超超臨界火電機組的自動化成套控制系統(tǒng)，形成以自動化成套控制系統(tǒng)，形成以分散控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)（DCS）為）為核心，包括核心

2、，包括廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）、）、全激勵仿真系統(tǒng)全激勵仿真系統(tǒng)（SIM）、）、現(xiàn)場總線技術(shù)及高參數(shù)智能化儀表現(xiàn)場總線技術(shù)及高參數(shù)智能化儀表、超超臨界超超臨界機組優(yōu)化控制策略機組優(yōu)化控制策略等在內(nèi)的百萬千瓦級超超臨界火電機組等在內(nèi)的百萬千瓦級超超臨界火電機組整體自動化解決方案。整體自動化解決方案。主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容：n超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)n超超臨界機組自動化控制系統(tǒng)超超臨界機組自動化控制系統(tǒng)n超超臨界機組控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線技術(shù)及高參數(shù)智能儀表超超臨界機組控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線技術(shù)及高參數(shù)智能儀表n超

3、超臨界機組運行特性分析與優(yōu)化控制策略超超臨界機組運行特性分析與優(yōu)化控制策略n超超臨界機組廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)超超臨界機組廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)n超超臨界機組的高精度、全激勵仿真系統(tǒng)超超臨界機組的高精度、全激勵仿真系統(tǒng)n超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)工程設(shè)計技術(shù)超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)工程設(shè)計技術(shù)n超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)工程實施技術(shù)超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)工程實施技術(shù)2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)激勵式仿真機激勵式仿真機SIS構(gòu)成構(gòu)成實時實時/歷史數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)目前實際工程項目目前實際工程項目數(shù)據(jù)已達到數(shù)據(jù)已達到50萬點萬點3. 超超臨界機組建

4、模與控制超超臨界機組建模與控制模型分類模型分類某某1000MW超超臨界機組框圖模型超超臨界機組框圖模型1000MW機組非線性控制模型及驗證0100020003000400050006000262026402660268027002720274027602780時 間 /s中間點焓值/kJ/kg 實 際 值計 算 值0100020003000400050006000750800850900950100010501100時 間 /s負荷/MW 實 際 值計 算 值全局優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)1000MW超超臨界機組協(xié)調(diào)控制框圖依據(jù)火電機組全工況下的非線性測度，建立分段控制模型控制模型非線性測度示例多模型控制系

5、統(tǒng)燃燒優(yōu)化控制框圖抗煤質(zhì)擾動控制示意圖0.150.160.170.180.190.20.211.31.41.51.61.71.81.92發(fā) 熱 量 系 數(shù)修正后煤質(zhì)做功能力系數(shù)相 關(guān) 系 數(shù) 0.9596基于內(nèi)?？刂频娜紵鲾[角及噴水聯(lián)合調(diào)節(jié)基于內(nèi)模控制的燃燒器擺角及噴水聯(lián)合調(diào)節(jié)機組升降負荷過程燃燒器擺角和噴水聯(lián)合調(diào)節(jié)，減溫水只在再熱汽溫超溫時噴入，且流量較低，節(jié)能效果明顯。4. 基于激勵式仿真機的控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試基于激勵式仿真機的控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試需要解決的兩個關(guān)鍵問題：需要解決的兩個關(guān)鍵問題：n 仿真機模型的準確性問題，包括靜態(tài)準確性與仿真機模型的準確性問題，包括靜態(tài)準確性與動態(tài)準確性動

6、態(tài)準確性n 模型與模型與DCS的連接問題，的連接問題，DPU/虛擬虛擬DPU利用運行數(shù)據(jù)及優(yōu)化算法（如遺傳算法）進行模型修正利用運行數(shù)據(jù)及優(yōu)化算法（如遺傳算法）進行模型修正高溫過熱器模型高溫過熱器模型修正前修正前修正后修正后仿真機模型與仿真機模型與DCS的通信的通信n數(shù)據(jù)通信方式：數(shù)據(jù)接口；數(shù)據(jù)通信方式：數(shù)據(jù)接口；nOPC方式：方式：OPC Server,OPC Group, OPC Item同一機組仿真模型與不同同一機組仿真模型與不同DCS的連接的連接5. 應(yīng)用情況應(yīng)用情況1000MW超超臨界機組仿真系統(tǒng)超超臨界機組仿真系統(tǒng)基于仿真機的控制系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)基于仿真機的控制系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)（）信號檢查

7、（）信號檢查n 信號名稱檢查；信號名稱檢查；n 連接方式檢查；連接方式檢查；n 補償計算檢查；補償計算檢查；n 信號質(zhì)量檢查等。信號質(zhì)量檢查等。（2）控制邏輯檢查）控制邏輯檢查n 閥門、擋板等調(diào)節(jié)機構(gòu)的手動操作檢查；閥門、擋板等調(diào)節(jié)機構(gòu)的手動操作檢查；n 自動投切邏輯檢查；自動投切邏輯檢查；n 手自動跟蹤及無擾切換檢查；手自動跟蹤及無擾切換檢查；n 控制器動作方向檢查?？刂破鲃幼鞣较驒z查。（3）控制器參數(shù)整定）控制器參數(shù)整定n被控對象特性試驗；被控對象特性試驗；n控制器參數(shù)整定；控制器參數(shù)整定；n函數(shù)關(guān)系及前饋參數(shù)整定。函數(shù)關(guān)系及前饋參數(shù)整定。（4）控制系統(tǒng)投運調(diào)試）控制系統(tǒng)投運調(diào)試n穩(wěn)定運行調(diào)試；穩(wěn)定運行調(diào)試；n定值擾動調(diào)試；定值擾動調(diào)試；n升降負荷調(diào)試；升降負荷調(diào)試；n異常工況調(diào)試。異常工況調(diào)試。 全仿真系統(tǒng)調(diào)試完畢后，將虛擬全仿真系統(tǒng)調(diào)試完畢后，將虛擬DPU中的控制邏輯及中的控制邏輯及參數(shù)下載到現(xiàn)場參數(shù)下載到現(xiàn)場DCS的的DPU中，可以作為現(xiàn)場調(diào)試的初中，可以作為現(xiàn)場調(diào)試的初始值。始值。 仿真機負荷控制中心界面仿真機負荷控制中心界面階躍擾動試驗曲線階躍擾動試驗曲線控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整界面控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整界面控制系統(tǒng)閉環(huán)運行曲線控制系統(tǒng)閉環(huán)運行曲線試驗研究平臺試驗研究平臺實驗室研究平臺：數(shù)據(jù)-仿真-試驗-閉環(huán)優(yōu)化調(diào)試環(huán)境虛擬