220t/h循环流化床锅炉先进控制系统应用

电力18讯：    摘 要 利用专利技术无辨识自适应预估控制器对循环流化床锅炉燃烧过程进行优化，及时、准确的对给煤、床温、床压、炉膛负压和风量控制，实现了燃烧过程自动控制和过程优化。减少煤耗1.5%以上，经济效益明显。
    
    关键词 循环流化床锅炉 OPC 先进控制 煤耗
    
    1.概述
    锦西石化热电公司现有220t/h循环流化床锅炉3台，25MW抽汽发电机组2台，系统采用母管制方式。产生的蒸汽用于外部生产用汽、城市供暖和发电。
    DCS系统采用ABB公司的symphony 5.0控制软件，组态软件为ConductorNT4.0,配有6台操作员站和一台工程师站，通过环形网连接。
    采用的优化控制软件为XD-APC海通先进控制软件。此软件为加挂在DCS系统之上的上位软件，采用OPC通讯方式，软件本身并不直接与现场硬件设备发生联系，是在DCS系统上安装OPC服务器，海通XD-APC软件通过OPC客户服务模块与DCS网络通讯。
    海通XD-APC是一套用于实现工业过程先进控制、在线优化及仿真培训的平台软件，具有功能强大的模型库和算法库，可通过图形组态实现工业过程的先进控制、在线优化、在线决策、软仪表和故障诊断等项技术。软件同时具备仿真功能，通过图形组态和模型组态便可组成各种仿真系统。软件还具有多种在线通讯方式，可同时连接多台工业数据终端，同时采用不同的通讯方法获取工业数据，进行集成处理。
    海通XD-APC软件集成了自主开发的先进控制器――无辨识自适应预估控制器IFAP和基于因素空间的故障诊断算法。海通先进控制器的最大特点是稳定性好，并具有在线自适应、自整定和预估校正的功能，可以实现循环流化床这样工况多变，影响因素复杂并具有大滞后特性的过程的自动控制。同时，由于控制器参数实现了在线实时自整定，无需人工设定，使先进控制系统的后期维护相应简单，也使先进控制系统可以长期运行。
    
    2.前期准备
    锦西石化热电公司锅炉系统除了循环流化床锅炉所特有的大滞后，煤质多变，燃烧过程非线性特性等控制难点外，另具有下述特点：掺烧瓦斯，且瓦斯量由炼油生产工艺决定，不定时，不定量,增加了过程的不确定性；三台炉子共用一个母管，互相之间有干扰；以供汽为主，且供汽量主要由外部用量决定，同样增加了过程的不确定性。
    2.1通讯方案的确定
    海通XD-APC软件为加挂在DCS系统上的上位软件，软件本身并不直接与现场硬件设备发生任何联系，而是通过DCS系统输入输出数据。因此首先需解决海通XD-APC软件与ABB DCS系统的数据通讯问题。
    经过考察和论证后，决定采用OPC通讯方式，即在DCS系统上安装OPC服务器软件，海通XD-APC软件通过OPC客户服务模块与DCS通讯,网络结构见图2.1。实时运行时启动OPC服务进程，海通XD-APC软件通过自带的OPC客户模块与DCS网络上的OPC服务器相连，通过OPC服务器读取最新的实时测量数据，并将输出数据送给OPC服务器，再由OPC服务器将数据实时地写入DCS上相应的I/O点。
    采用OPC通讯方式最大优点是安全可靠，不需要修改DCS系统的原有组态方案，可以实现先进控制系统的“外挂”，不会因为先进控制系统的实施影响原有的DCS功能。同时OPC服务也可为管理系统提供数据通讯接口。
    
    
     
    图2.1 通讯网络结构图
    
    2.2制定主要控制目标及控制方案
    主要控制目标有以下几个方面：
    实现引风机自动调节。该控制的目标是通过引风机的自动调整控制炉膛负压。要求在负荷变化过程中，炉膛压力保持在-50～+50Pa之间。
    实现主蒸汽温度的自动控制。目标是通过调整前、后减温水控制主蒸汽温度，要求主蒸汽温度控制在535℃～545℃。
    实现主蒸汽压力的自动调节。在外界负荷变化和煤质变化等干扰因素的影响下，维持主汽压力的平稳，平均误差控制在0.1MPa，实时误差控制在0.3MPa。
    实现燃烧过程一次风量、二次风量的自动控制，目标是自动调节燃烧过程所需的风量，维持烟气含氧量在合适的范围，并确保燃烧及负荷控制的需求。
    具有故障诊断和自动切换功能，当锅炉系统出现主要仪表和设备故障时能自动切换到DCS手动状态，切换要求为无扰动切换。
    具有3台锅炉独立控制和联调功能，可根