李平康
北方交通大学机械与控制工程学院
100044，北京。（010）51686064，51686929（H）
一．性能优化测试目的
火电厂DCS自动控制系统是现代火电厂的控制中枢，它包括机炉协调控制、锅炉燃料量、汽包水位、过热蒸汽温度、再热蒸汽温度、送风控制、引风控制等调节系统。调节系统的自动投入率是火电厂自动化程度的一个重要标志，各电厂都对自动调节系统的性能（调节品质）比较重视，调节品质是衡量调节系统投运好坏的重要指标，对保证机组的安全运行起着重要的作用。研究在线监测热工自动控制系统调节品质，实时计算衰减率、调节时间、超调量和稳态偏差等调节品质指标，实时判断调节品质的优劣，在调节品质不好时，自动启动参数优化程序，指导调节参数的调整与优化，使自动调节系统在最佳状况运行，是当前热工自动化领域研究的一个热点问题。本研究将针对给水调节、汽温调节、汽压调节等主要自动控制系统性能（调节品质）进行测试，并可根据测试结果对调节器参数提出进行优化的建议。 二．性能优化测试研究主要内容
性能优化测试根据如图的系统及其输入R(S) +C(S)Gp(S)Gc(S) _输出响应，采用现代开放式MATLAB环境实现
仿真分析研究。主要内容为：
1．测试数据采集（处理）与对象建模： 1）热量信号的形成 2）锅炉风/煤比的测定 3）锅炉负荷与给粉机总平均转速对应关系的测试
4）锅炉惯性时间的测试 5）汽机负荷响应时间的测试 LT或TE或FT6）前馈系数的调整 b要求得出多变量机炉协调的仿真对象模型。 H/1∆2．协调控制系统仿真模型： ∆A 1）负荷指令跟踪 ∫Kc 2）压力定值形成 ≤d≥ 3）滑压方式滑、定压转换 e6TRACKf 4） RB( RUN BACK)实施方案 ∆ 5）锅炉主控负荷指令前馈形成 H/g 6）汽机主控内回路的构成 7）汽机主控负荷指令形成 2A/M要求得出针对电厂机组实际DCS系统的3T5hSAMA仿真模型 i43．协调控制系统仿真实验 1) 将相应子系统的调试数据按设计周期采jf(x)集存盘。主要工作为：按测试需求进行数据点设ZT计、确立数据处理流程、分析控制系统硬件配置DCS调节系统控制框图及软件组态方案、完成基础数据统计等工作。 2) 对存盘的数据进行处理，建立简易动态和静态评价模型，包含传感器、变送器、执行机构及主要设备对象全部子系统模型。
3) 根据所得数据和模型，计算DCS改造后系统的性能指标参数，如衰减率、调节时间、超调量和稳态偏差等性能（调节品质）指标。
4) 对性能指标参数做统计（加权）处理，分析并获得影响该指标的主要因素，得到总体评价值。
5) 对闭环测试数据再做一次评估比较，对不能进入DCS的数据单独处理。 三．性能优化测试实验步骤：
1、现场数据组态采集：由DCS工程师站按报表方式对DCS的MCS主要系统的输入输出量做
开环和闭环实验（详见实验设计说明书），主要的系统参数为： 1）协调系统：电功率、主汽压力、燃料量、主汽阀门开度
2）给水系统：给水流量、主汽流量、给水阀门开度、汽包水位、汽包压力、
3）主汽温系统：主汽温度、主汽压力、过热器喷水减温阀门开、喷水量、二减后汽温、二阶减温调节阀开度、
4）再热汽温系统：再热汽温度、再热汽压力、 5）燃烧系统：燃料量、给煤量、送风量、引风量
6）主汽压系统：功率偏差、机前压力偏差、炉主控前馈、总燃料量、汽机阀位指令、锅炉主指令、实际负荷指令、热量释放信号、调节级压力
现场试验安全要求：由电厂根据相应规程及规定制定并执行
2、现场DCS系统的SAMA图仿真：根据电厂提供的DCS改造的MCS系统图，导出上述测试系统的仿真模型；
3、根据SAMA图作出MATLAB仿真系统图； 4、根据现场实验数据辨识对象参数模型；
5、根据辨识的模型和DCS的 SAMA控制系统仿真图，仿真测试控制系统性能及调节品质指标。
6、写出测试报告；提出参数优化建议方案。 四．性能优化测试实验对电厂的要求
1．提供现有控制系统一些静态参数设置，如
功率0—200MW对应0—100%，主汽压0—16Mpa对应0—100%，煤量0—140.6T/H对应0—100%，在主汽压力额定参数时，闸门的控制油压与功率的关系，等等 2．提供测试参数点的KKS编码等报表组态信息，如下例：
测点号KKS 描述 模件类型主模件从模件 通道 冗余 06PDT30A ##AN1风箱/炉膛差压A AG091 1 06PDT30B ##AN1风箱/炉膛差压B AG099 1 06MCV03A ##AN2送风机A动叶开度AG107 5
3．根据设计的辨识试验时间、采样周期、采样信号标识、系统稳态运行工况点等，在DCS中进行报表组态，存储数据（文本格式）。 五．研究经费及相关事项
研究经费及实验时间等由双方协商确定。由研究方（北方交通大学机械与控制工程学院）完成测试报告并提出参数优化建议方案。
附：优化功能说明
该系统是我方消化吸收美国STEAMBAL等公司的技术，结合英国Qeen’s大学控制专家工业应用研究成果，自行开发研制的火电厂热工参数优化系统。该系统由中控计算机系统，现场智能控制器和通讯网络三部分组成。系统通过RS485通讯口与电厂DCS进行数据交换，获取各系统测量模块的实时数据。由于优化时的数据直接取自DCS系统，无需特殊处理，因而与其它采集方式相比具有较高的可信度。该参数优化系统的功能主要有： （1）在线数据采集实验设计及特性分析
通过工程师站从电厂DCS系统获得各个模块的实验数据，工程师站记录的实时数据以1～3秒为周期，实验按开环一次、闭环一次，变负荷一次（开、闭环），求得对象特性（Locla Model ARMAX）数据采集实验按 90%和70%两种负荷设计，在PRBS扰动下，通过GA算法等寻求最优静态工况及全厂最优效率（益）运行点，采用Fuzzy-NN算法，拟合出系统特性模型。并可通过实验数据分析得出系统运行现状，并可记录效率、效益等指标。 （2）DCS SAMA图仿真分析
将各待优化系统的SAMA图提炼成Matlab/Simulink图，结合上述特性模型验证试验结果。如果实验模型和SAMA图构成的闭环系统仿真结果与现场运行曲线一致，则可进行参数优化，否则检查模型SAMA图结构，直到仿真结果符合实际再转入优化。 （3）参数优化
（3．1）对数据进行预处理以符合优化要求。
（3．2）针对不同的控制系统采用相应的系统参数优化策略。根据不同的闭环系统，按照设定的目标函数，结合对象特性和DCS控制系统实际，在现有运行参数基础上采用遗传优化算法实现参数寻优，得到符合要求的控制系统参数，并投运。需要优化控制的系统包括：机炉协调控制系统，主汽压力控制系统，全程给水控制系统，主汽、再热汽温控制系统，负压控制系统，送风控制系统，一次风压控制系统，除氧水位控制系统以及其他相关系统。 （3．3）系统具有良好的人机交互界面。
优化软件模块报价表
序号 名称 单位数量 单价 1 机炉协调控制系统 套 1 2 主汽压力 套 1 3 主汽、再热汽温控制系统套 2 4 负压控制系统 套 1 5 送风控制系统 套 1 6 一次风压控制系统 套 1 7 全程给水控制系统 套 1 8 除氧水位控制系统 套 1 9 其他相关系统 套 1 总计
合计 备注
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容