準格爾電廠熱控優化軟件的使用

　　摘要：準格爾電廠采用了*的西門子優化控制軟件，其軟件包含了不同的功能模塊。
　　
　　內蒙古國華準格爾電廠二期工程是兩臺330MW機組，汽機采用北重一阿爾斯通中壓缸啟動機組，鍋爐采用北京一巴威自然循環、中速磨前后墻對沖汽包爐。熱控采用西門子EPERM——XP系統。
　　
　　此次工程是2000年示范電站，控制水平要有一個高的起點，自動化程度高。為了適應今后電力市場要求，此次工程在保證機組安全性的前提下，注重經濟效益，從控制出發，采用*的優化控制軟件，通過改善機組控制，提益，適應電網競價上網要求。為此，儀表和控制系統設計應滿足下列工況：
　　
　　●帶基本負荷運行，并具有調峰能力，滿足電網調度可控性，并保證機組穩定。
　　
　　●根據負荷指令和頻率改變調整負荷，滿足電網調度可控性，并保證機組穩定。
　　
　　●在控制參數方面，防止過調，保證經濟性
　　
　　●對機組進行經濟運行分析指導
　　
　　針對上述要求，我們計劃采用西門子優化控制軟件，這些軟件中包含不同功能模塊，我們進行了分析選擇，認為以下兩個控制模塊SR4、PROFI，適合我們的需求。
　　
　　其中：
　　
　　SR4——機組性能在線優化
　　
　　PROFl——用于過程實時控制，包含4個模塊，分則是：
　　
　　●新機組協調控制
　　
　　●凝結水節流控制
　　
　　●負荷裕度予測
　　
　　●自學習溫度控制
　　
　　一、SR4功能塊
　　
　　SR4是機組性能在線優化控制模塊，它安裝在一個PC機中，與DCS終端總線相聯，單獨的CRT顯示，它從DCS系統中提取有關數據，通過建模，對鍋爐、汽機及其輔機的狀態、效率進行計算顯示，提供一個運行方式，指導運行人員操作。
　　
　　這種模塊采用兩個步驟，即平衡與模擬：
　　
　　*步驟：從DCS取300個測點數據，每隔5分鐘進行建模計算，顯示出空予器泄露、鍋爐煙氣溫度分布、煤耗、凝汽器及加熱器等實際性能參數
　　
　　第二步驟：將實際系統參數與模擬狀態*參數相比，得出參考數據，指出偏差，及經濟性比較，供運行人員參考。
　　
　　這種方式僅為在線監測，不直接進行控制。它可以提供經濟運行操作指導，使機組在*經濟運行狀態。
　　
　　二、PROFI功能塊
　　
　　它包含4個功能塊，它安裝在處理模件CP581卡件中，布置在DCS機柜中，西門子的TXP與CP518的連接通過通訊處理模件CPl413進行串行通訊，與DCS控制系統相聯，直接參與控制。
　　
　　1）新機組協調控制
　　
　　該方式在傳統協調控制基礎上，對鍋爐、汽機進行建模，以熱平衡為理論，以前饋控制為手段，采用汽機調壓，鍋爐調負荷，同時，控制各個子系統，結合凝結水流量調節，可以達到負荷響應快、燃燒穩定效果，適應電網要求；同時，可達到避免為達到負荷響應快而燃料過調及主汽節流帶來的不經濟因素，從而提高經濟性。
　　
　　如圖一。　　這種方式在控制方面，可提高負荷響應，適應電網及AGC要求同時保持鍋爐穩定性，又提高經濟性。
　　
　　2）凝結水節流控制
　　
　　該方式的主體思路是，通過改變凝結水流量，達到低加抽氣量的變化，從而在主汽流量不變的情況下，變化的抽氣量作用在汽輪機上，引起功率變化，具專家介紹，可以在15秒內，負荷變化為5％。另外，采用此方式，可改變原汽機調門節流調整負荷所帶來的非經濟性。如圖二。　　我們分析，如果此方式成立，這種方式是一個較理想的調整負荷手段，采用此控制功能是為了額外的熱能并能使該熱能用于汽機的二次做功這樣能夠使機組具有對負荷變化的快速響應性，并能進一步保證鍋爐平滑穩定地運行。它可以適應電網一、二次調頻，對今后機組協調、AGC運行有較大幫助。
　　
　　3）負荷裕度預測
　　
　　該方式為對鍋爐、汽機及管道進行應力計算，測出應力大小，給出應力值及預測值，根據這些值使機組沿應力上線運行，從而縮短啟動時間，達到節省啟動費用，可以節省20％--50％費用。對于熱態啟動，從點火到額定負荷僅用半小時（韓國某電廠）。
　　
　　據介紹，如果機組為深度調峰（啟停），經濟效果較佳。
　　
　　4）自學習溫度控制
　　
　　該方式是采用對主汽系統不同段進行數學模型建立，預測溫度，進行煙氣變化及噴水引起溫度變化的狀態觀測，進行自學習，同時建立擾動觀測器對其它擾動進行修正，達到準確反應不同段溫度預期值，結合控制，快而準確地使溫度控制在窄小范圍內，解決溫度遲延帶來的調整品質不理想問題，保證了熱效率。如圖三。　　我們分析，此方式僅是在調節思路上，比傳統調節理想。如果模型及干擾因素準確則效果較好。
　　
　　3、準格爾電廠采用PROFI后基本的控制性能期望值
　　
　　通過控制可以提高電廠效益的途徑有兩個：
　　
　　1）機組穩定性
　　
　　機組穩定性首先是指熱力鍋爐的特性和供煤的平穩性。其次是指整個系統的執行機構和溫度波動的緩慢變化。提高電廠效益主要是從減少生成擾動（避免電力銷售損失）、提高機組效率（減少每MW小時的燃料）、延長電廠昂貴設備的壽命和減少維護費用來實現的。
　　
　　2）負荷動態響應性能
　　
　　穩定的機組可以更早更長時間地維持目標負荷而沒有操作困難。從負荷調度員的觀點來看，這種電廠比其他電廠能夠提供更快更可靠的產品。如果該電廠在為電網提供調頻服務的情況下還有足夠的穩定性，這種電廠對他更有吸引力。電網在任何時候總是需要調節負荷的。這種調節型的機組具備很長的年發電小時并能將固定成本分配到比計劃中更多的MW小時中。從統計上來說，他的每MW小時的生產成本更低。zui后，高的負荷動態響應能力是產生效益的首要點。PROFI控制就是用來提高機組穩定性和負荷動態響應能力的。
　　
　　很多與效益有關的是本區域的效益都是由設備特性決定的（如冷凝器真空），并不能通過控制而提高。但也有一些基本區域可以用來診斷電廠控制的質量，并能用來為期望的電廠效益提供有益的指示。下面便提到了其中的某一些。
　　
　　定負荷狀態變量
　　
　　在機組負荷設定值保持15分鐘不變并關斷一次調頻的情況下，應可獲得后60分鐘的標準偏差值；
　　
　　汽溫小于5Kelvin
　　
　　新汽壓力小于5bar
　　
　　煙氣中02值小于3％（校驗后的02傳感器）
　　
　　無論在鍋爐zui小穩燃負荷工況下還是100％MCR工況下，定負荷狀態的穩定性都無明顯差別。對定負荷狀態的特性進行評估期間不允許燃料混合，燃料量變化或升溫擾動（如吹灰）
　　
　　負荷變化率
　　
　　機組升負荷的響應速度應可在原控制策略基礎上提高2％MCR／每分鐘，或應至少可實現4％MCR／每分鐘的升負荷率。
　　
　　然料過調量
　　
　　zui大幅度升負荷時，燃料動態過調量（磨煤機負荷動態設定值變化值）不應超過機組負荷動態設定值變化的150％。
　　
　　風一燃比
　　
　　變負荷時，應可實現煙氣中02值偏差小于5％。或者比采用PROFI方案之前的02偏差降低2％
　　
　　汽溫
　　
　　變負荷時，噴水減溫器在其工作范圍內的上、下限位置停留的時間不得超過二三分鐘。在定負荷運行工況下，總有效噴水流量不應超過總蒸汽流量的50％。
　　
　　汽包水位
　　
　　變負荷時，主蒸汽汽包水位不應超過定負荷運行時汽包水位變化量的5倍，或應至少可把變化量減少30％。
　　
　　一次調頻能力
　　
　　應可隨意投入或退出一次調頻調節而無明顯汽壓或燃料量波動，一次調頻操作不會提高跳機的幾率。
　　
　　以上是西門子優化控制軟件，它可以在不同的控制系統，簡單地物理使用。