火電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試

火電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試摘要：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是火電廠生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成，如果發(fā)電單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，會(huì)影響發(fā)電設(shè)備的正常使用，會(huì)影響控制策略效果的發(fā)揮。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)出現(xiàn)控制器參數(shù)設(shè)置問題后，控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性也會(huì)受到較大的影響，這增加了工作人員的操作強(qiáng)度。關(guān)鍵詞：火電廠；協(xié)調(diào)控制；設(shè)計(jì)；控制為了滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)火力發(fā)電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的要求，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行，技術(shù)人員要在設(shè)備完好及設(shè)計(jì)合理的情況下，對(duì)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)試，使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的各種控制功能，滿足機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，并要降低安全事故的發(fā)生，從而保證火電廠機(jī)組安全、可靠的運(yùn)行。一、系統(tǒng)功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（一） 系統(tǒng)硬件及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架控制系統(tǒng)中包含較多的硬件，其與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)都有一個(gè)專用的服務(wù)器。該系統(tǒng)有著多種硬件設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成主要包括交換機(jī)、路由器、網(wǎng)卡以及網(wǎng)線。操作站中有著計(jì)算機(jī)設(shè)備以及輔助系統(tǒng)，人機(jī)界面顯示是由主機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)以及通信接口構(gòu)成的。操作站主要是通過外部設(shè)備與操作員進(jìn)行溝通與交流，操作站的顯示器可以向操作員顯示系統(tǒng)運(yùn)行的信息，然后操作員利用鍵盤操作發(fā)出指令，相關(guān)工作人員再利用打印機(jī)或者報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。操作站中還有較多的軟件，比如操作系統(tǒng)以及監(jiān)控軟件等，這些監(jiān)控軟件可以顯示出高清的畫面，軟件還具有控制與調(diào)節(jié)的作用，其可以對(duì)操作記錄進(jìn)行查詢，需要有一定權(quán)限才能進(jìn)行操作，軟件還具有文件存儲(chǔ)的功能，利用工業(yè)鍵盤可以實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與系統(tǒng)內(nèi)部的連接。服務(wù)器：提供數(shù)據(jù)服務(wù)，打印工作、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警數(shù)據(jù)處理等?，F(xiàn)場(chǎng)控制器：負(fù)責(zé)組態(tài)控制算法運(yùn)算，與過程I/O模塊數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通訊。I/O單元：負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)儀表通訊，數(shù)據(jù)采集和各種指令信號(hào)輸出。（二） 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組態(tài)基本流程一個(gè)完整的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)需要通過工程師站經(jīng)過基本組態(tài)，組態(tài)軟件依據(jù)自身的過程數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過編譯生成相關(guān)下裝文件，然后工程師站將這些文件下載到現(xiàn)場(chǎng)控制站，操作站，服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行，并通過動(dòng)態(tài)人機(jī)界面可顯示給用戶的數(shù)據(jù)采集和處理，或者傳遞給其他應(yīng)用程序才能得以實(shí)現(xiàn)，整個(gè)過程分為創(chuàng)建邏輯（ScientificApparatusMaker'sAssociation簡(jiǎn)稱SAMA）、編輯組態(tài)、配置編譯入庫、編譯的SAMA圖下裝至分布式處理單元（Dis-tributedProcessingUnit簡(jiǎn)稱DPU），同時(shí)編譯的SAMA圖轉(zhuǎn)換成過程畫面圖并下裝至具有人機(jī)交互功能的計(jì)算機(jī)（ManMachineInterface簡(jiǎn)稱MMI），其中邏輯圖由各種控制算法構(gòu)成，編輯生成的圖形文件稱為SAMA圖，文件擴(kuò)展名為VSD。SAMA圖經(jīng)過設(shè)置、編譯后產(chǎn)生的文件為目標(biāo)文件，擴(kuò)展名為SAMA，為二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件，需下載到DPU站。SAMA圖經(jīng)過轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的文件為過程文件，擴(kuò)展名為GOC，需下載到MMI站。在配置、編譯SAMA圖的過程當(dāng)中，根據(jù)各種算法之間的連接關(guān)系，編譯工具還會(huì)在工程的數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建自動(dòng)中間變量。（三） 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)策略組態(tài)模型的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)控制是電廠模擬量控制系統(tǒng)中的最高級(jí)控制系統(tǒng)，是建立在送、引風(fēng)、DEH等控制系統(tǒng)之上的汽機(jī)基礎(chǔ)的機(jī)、爐協(xié)調(diào)控制方式。為適應(yīng)機(jī)組的不同運(yùn)行工況又設(shè)計(jì)有汽機(jī)跟隨TF、鍋爐跟隨BF兩種主要運(yùn)行方式，即鍋爐手動(dòng)，汽機(jī)調(diào)壓的TF方式，適應(yīng)于鍋爐側(cè)出力不足的情況下運(yùn)行；以及汽機(jī)手動(dòng)，鍋爐調(diào)壓的BF方式通過主控系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)，汽輪機(jī)主控系統(tǒng)、鍋爐主控和燃料控制系統(tǒng)綜合詳細(xì)的成功實(shí)施，詳細(xì)研究了控制策略，在此基礎(chǔ)上，并形成了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制策略組態(tài)模型，該模型對(duì)不同類型機(jī)組的火電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供了借鑒和參考依據(jù)。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的汽機(jī)主控系統(tǒng)，主要指的就是汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)同負(fù)荷指令處理回路之間的接口。該主控系統(tǒng)也能夠在自動(dòng)方式和手動(dòng)方式兩種方式下運(yùn)行。汽機(jī)主控系統(tǒng)的主要作用就在于：結(jié)合鍋爐主控系統(tǒng)對(duì)火電廠發(fā)電機(jī)住不同工況下的運(yùn)行情況進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制作用，其所承擔(dān)的主要就是完成對(duì)汽機(jī)發(fā)電機(jī)出力和目標(biāo)負(fù)荷指令兩者之間匹配關(guān)系的協(xié)調(diào)。當(dāng)發(fā)電機(jī)組處于協(xié)調(diào)控制模式下時(shí)，汽機(jī)主控系統(tǒng)同樣處在一種自動(dòng)運(yùn)行的方式。在機(jī)組的協(xié)調(diào)控制過程中要以鍋爐的控制為基礎(chǔ)，同時(shí)汽機(jī)主控系統(tǒng)也具備著對(duì)發(fā)電機(jī)功率進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)的功能，同時(shí)也有著一種能夠維持鍋爐蒸汽壓力穩(wěn)定的能力；另外為實(shí)現(xiàn)中間再熱機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)速度的加快，在汽機(jī)主控系統(tǒng)中還適當(dāng)?shù)奶砑恿瞬糠种髌麎毫ζ钚盘?hào)以及主汽壓力修正機(jī)組符合指令前饋信號(hào)和頻差信號(hào)的微分前饋等多項(xiàng)信號(hào)。（四）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)策略組態(tài)模型的設(shè)計(jì)通過對(duì)該協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中鍋爐主控以及汽機(jī)主控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并成功實(shí)施，再對(duì)相應(yīng)的控制策略進(jìn)行詳細(xì)的研究，并在此基礎(chǔ)之上完成了對(duì)控制策略組態(tài)模型的構(gòu)建，該組套模型的應(yīng)用能夠?yàn)椴煌愋突鹆Πl(fā)電機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一套可靠地借鑒依據(jù)。二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)試（一） 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)試所需工具協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在調(diào)試方面，只需要用到的萬用表，信號(hào)源，電阻箱。和一些常用的工具和材料：平口螺絲刀，十字花螺絲刀，驗(yàn)電筆，電烙鐵，查線燈，剝線鉗、電線，各種必要的膠帶。（二） 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)試環(huán)境要求（1） 在電廠建設(shè)基建方面，要求電廠所有設(shè)備應(yīng)就位，并安裝完畢，保證能夠正常使用，包括：各種變送器、熱電偶、熱電阻安裝調(diào)試完畢，各取樣管連接好，執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝調(diào)試完畢，接線完畢，控制臺(tái)及其上面的操作器安裝調(diào)試完畢。主控室內(nèi)應(yīng)無基建雜物，保持主控室的清潔，需保證主控室和調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)的充足照明，電子間和主控室的空調(diào)需投用。（2） 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)試前調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需的所有電源（或氣源）應(yīng)具備隨時(shí)送電（或送氣）的能力。所有的控制設(shè)備都應(yīng)做完靜態(tài)恢復(fù)。為確保機(jī)組運(yùn)行后自動(dòng)投入效果，在試運(yùn)中必須留有足夠的時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試。（三） 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)試（1）就地回路的檢查需要檢查、核對(duì)二次控制回路接線，主要包括控制機(jī)柜內(nèi)接線、機(jī)柜至變送器、機(jī)柜至控制盤等。根據(jù)各變量的變化范圍，確認(rèn)各變送器的零點(diǎn)與量程。對(duì)由模擬量經(jīng)模塊轉(zhuǎn)變?yōu)殚_關(guān)量的限值通道進(jìn)行檢查。并對(duì)各執(zhí)行回路進(jìn)行手動(dòng)操作，檢查各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)備是否完好、動(dòng)作方向是否正確、零位和滿度是否準(zhǔn)確、限位和保位功能是否可靠、靈敏度（死區(qū)）是否滿足要求、有無振蕩、卡澀現(xiàn)象等等。檢查與DEH、FSSS等回路的接口，實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的正常執(zhí)行。調(diào)節(jié)系統(tǒng)功能檢查及外回路聯(lián)調(diào)對(duì)各功能模塊組態(tài)功能檢查并進(jìn)行性能試驗(yàn)，檢查各模塊之間的軟件連接線，并按系統(tǒng)要求進(jìn)行系數(shù)、參數(shù)以及跨接線預(yù)設(shè)置。對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)操作試驗(yàn)。對(duì)各系統(tǒng)手動(dòng)時(shí)的跟蹤功能進(jìn)行檢查，實(shí)現(xiàn)手、自動(dòng)切換無擾動(dòng)。按正確的補(bǔ)償公式計(jì)算、調(diào)整蒸汽流量、給水流量、送風(fēng)量、汽包水位等信號(hào)。在各系統(tǒng)輸入端加入模擬信號(hào)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)與執(zhí)行回路冷態(tài)聯(lián)調(diào)。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)熱態(tài)調(diào)試設(shè)置控制器的參數(shù)：控制器參數(shù)的整定，是投自動(dòng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，根據(jù)實(shí)際工作條件的限制，我們只能使用經(jīng)驗(yàn)試湊法，根據(jù)相同的機(jī)組已經(jīng)使用過的參數(shù)表，預(yù)置調(diào)節(jié)器參數(shù)，投入自動(dòng)后觀察過程變量的響應(yīng)曲線，再微調(diào)參數(shù)，直到最理想結(jié)果。注意投自動(dòng)前一定要求負(fù)荷穩(wěn)定，通知運(yùn)行人員注意監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)。投自動(dòng)前的準(zhǔn)備：首先，檢查所有過程變量，前饋信號(hào)，顯示正常，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈敏。其次，調(diào)節(jié)器參數(shù)合理，操作器跟蹤正常，特別注意調(diào)節(jié)器的P、I、D參數(shù)以及正反作用正確。再次，對(duì)于一些重要系統(tǒng)，要采取必要的防護(hù)措施：投自動(dòng)前，應(yīng)使測(cè)量值與設(shè)定值基本相等，并對(duì)PID調(diào)節(jié)器輸出進(jìn)行限幅。對(duì)各系統(tǒng)投入自動(dòng)，觀察過程變量的響應(yīng)曲線，再微調(diào)參數(shù)直到最理想結(jié)果。結(jié)束語協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是火電廠重要的組成部分，提高協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的性能，可以提高火電廠的生產(chǎn)效率，也可以提高火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)火電廠機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，對(duì)系統(tǒng)軟件組成以及布置進(jìn)行了介紹，希望可以為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)出最佳的運(yùn)行方案。在系統(tǒng)運(yùn)行前，對(duì)其進(jìn)行全方位的檢查，還要進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)，在檢查合格后，再進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試試驗(yàn)，這可以保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，還可以實(shí)現(xiàn)軟硬件的合理應(yīng)用。總之，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的開發(fā)，可以促進(jìn)火電廠長遠(yuǎn)的發(fā)展。參考文獻(xiàn)羅鵬.火電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)建模及控制方法的研究[D].華北電力大學(xué),2016.劉永紅，陳二寧.功煤比及熱耗在火電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化博覽,2015(01):84-89.章利平,陳曙東.黔東火電廠CCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述[J].考試周刊,2011(39):146-147.⑷潘立鑫.火電廠單元機(jī)組廣義預(yù)測(cè)自校正解耦控制的研究[D].內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué),