火电厂协调控制系统的设计与调试

火电厂协调控制系统的设计与调试摘要：协调控制系统是火电厂生产系统的重要组成，如果发电单元机组的协调控制系统出现故障问题，会影响发电设备的正常使用，会影响控制策略效果的发挥。协调控制系统出现控制器参数设置问题后，控制系统运行的稳定性也会受到较大的影响，这增加了工作人员的操作强度。关键词：火电厂；协调控制；设计；控制为了满足当前社会对火力发电厂协调控制系统运行可靠性的要求，实现系统的自动化运行，技术人员要在设备完好及设计合理的情况下，对机炉协调控制系统进行设计与调试，使协调控制系统实现设计的各种控制功能，满足机组安全经济运行的要求，并要降低安全事故的发生，从而保证火电厂机组安全、可靠的运行。一、系统功能模块详细设计与实现（一） 系统硬件及网络构架控制系统中包含较多的硬件，其与网络体系结构都有一个专用的服务器。该系统有着多种硬件设备，网络构成主要包括交换机、路由器、网卡以及网线。操作站中有着计算机设备以及辅助系统，人机界面显示是由主机、键盘、鼠标以及通信接口构成的。操作站主要是通过外部设备与操作员进行沟通与交流，操作站的显示器可以向操作员显示系统运行的信息，然后操作员利用键盘操作发出指令，相关工作人员再利用打印机或者报警器发出报警信号。操作站中还有较多的软件，比如操作系统以及监控软件等，这些监控软件可以显示出高清的画面，软件还具有控制与调节的作用，其可以对操作记录进行查询，需要有一定权限才能进行操作，软件还具有文件存储的功能，利用工业键盘可以实现外部设备与系统内部的连接。服务器：提供数据服务，打印工作、历史数据存储、报警数据处理等。现场控制器：负责组态控制算法运算，与过程I/O模块数据实时通讯。I/O单元：负责现场仪表通讯，数据采集和各种指令信号输出。（二） 协调控制系统组态基本流程一个完整的协调控制系统需要通过工程师站经过基本组态，组态软件依据自身的过程数据库，经过编译生成相关下装文件，然后工程师站将这些文件下载到现场控制站，操作站，服务器，从而实现系统的运行，并通过动态人机界面可显示给用户的数据采集和处理，或者传递给其他应用程序才能得以实现，整个过程分为创建逻辑（ScientificApparatusMaker'sAssociation简称SAMA）、编辑组态、配置编译入库、编译的SAMA图下装至分布式处理单元（Dis-tributedProcessingUnit简称DPU），同时编译的SAMA图转换成过程画面图并下装至具有人机交互功能的计算机（ManMachineInterface简称MMI），其中逻辑图由各种控制算法构成，编辑生成的图形文件称为SAMA图，文件扩展名为VSD。SAMA图经过设置、编译后产生的文件为目标文件，扩展名为SAMA，为二进制数据文件，需下载到DPU站。SAMA图经过转换后产生的文件为过程文件，扩展名为GOC，需下载到MMI站。在配置、编译SAMA图的过程当中，根据各种算法之间的连接关系，编译工具还会在工程的数据库中创建自动中间变量。（三） 协调控制系统策略组态模型的设计协调控制是电厂模拟量控制系统中的最高级控制系统，是建立在送、引风、DEH等控制系统之上的汽机基础的机、炉协调控制方式。为适应机组的不同运行工况又设计有汽机跟随TF、锅炉跟随BF两种主要运行方式，即锅炉手动，汽机调压的TF方式，适应于锅炉侧出力不足的情况下运行；以及汽机手动，锅炉调压的BF方式通过主控系统的综合设计，汽轮机主控系统、锅炉主控和燃料控制系统综合详细的成功实施，详细研究了控制策略，在此基础上，并形成了协调控制系统的控制策略组态模型，该模型对不同类型机组的火电厂协调控制系统的设计与实现提供了借鉴和参考依据。协调控制系统中的汽机主控系统，主要指的就是汽轮机数字电液控制系统同负荷指令处理回路之间的接口。该主控系统也能够在自动方式和手动方式两种方式下运行。汽机主控系统的主要作用就在于：结合锅炉主控系统对火电厂发电机住不同工况下的运行情况进行协调和控制作用，其所承担的主要就是完成对汽机发电机出力和目标负荷指令两者之间匹配关系的协调。当发电机组处于协调控制模式下时，汽机主控系统同样处在一种自动运行的方式。在机组的协调控制过程中要以锅炉的控制为基础，同时汽机主控系统也具备着对发电机功率进行闭环调节的功能，同时也有着一种能够维持锅炉蒸汽压力稳定的能力；另外为实现中间再热机组负荷响应速度的加快，在汽机主控系统中还适当的添加了部分主汽压力偏差信号以及主汽压力修正机组符合指令前馈信号和频差信号的微分前馈等多项信号。（四）协调控制系统策略组态模型的设计通过对该协调控制系统中锅炉主控以及汽机主控系统的设计并成功实施，再对相应的控制策略进行详细的研究，并在此基础之上完成了对控制策略组态模型的构建，该组套模型的应用能够为不同类型火力发电机组的协调控制系统的设计提供了一套可靠地借鉴依据。二、协调控制系统的调试（一） 协调控制系统调试所需工具协调控制系统在调试方面，只需要用到的万用表，信号源，电阻箱。和一些常用的工具和材料：平口螺丝刀，十字花螺丝刀，验电笔，电烙铁，查线灯，剥线钳、电线，各种必要的胶带。（二） 协调控制系统调试环境要求（1） 在电厂建设基建方面，要求电厂所有设备应就位，并安装完毕，保证能够正常使用，包括：各种变送器、热电偶、热电阻安装调试完毕，各取样管连接好，执行机构安装调试完毕，接线完毕，控制台及其上面的操作器安装调试完毕。主控室内应无基建杂物，保持主控室的清洁，需保证主控室和调试现场的充足照明，电子间和主控室的空调需投用。（2） 协调控制系统调试前调节系统所需的所有电源（或气源）应具备随时送电（或送气）的能力。所有的控制设备都应做完静态恢复。为确保机组运行后自动投入效果，在试运中必须留有足够的时间进行动态调试。（三） 协调控制系统调试（1）就地回路的检查需要检查、核对二次控制回路接线，主要包括控制机柜内接线、机柜至变送器、机柜至控制盘等。根据各变量的变化范围，确认各变送器的零点与量程。对由模拟量经模块转变为开关量的限值通道进行检查。并对各执行回路进行手动操作，检查各个执行机构的设备是否完好、动作方向是否正确、零位和满度是否准确、限位和保位功能是否可靠、灵敏度（死区）是否满足要求、有无振荡、卡涩现象等等。检查与DEH、FSSS等回路的接口，实现控制信号的正常执行。调节系统功能检查及外回路联调对各功能模块组态功能检查并进行性能试验，检查各模块之间的软件连接线，并按系统要求进行系数、参数以及跨接线预设置。对各系统进行手动操作试验。对各系统手动时的跟踪功能进行检查，实现手、自动切换无扰动。按正确的补偿公式计算、调整蒸汽流量、给水流量、送风量、汽包水位等信号。在各系统输入端加入模拟信号，进行自动调节系统与执行回路冷态联调。协调控制系统热态调试设置控制器的参数：控制器参数的整定，是投自动的关键环节，根据实际工作条件的限制，我们只能使用经验试凑法，根据相同的机组已经使用过的参数表，预置调节器参数，投入自动后观察过程变量的响应曲线，再微调参数，直到最理想结果。注意投自动前一定要求负荷稳定，通知运行人员注意监视运行状态。投自动前的准备：首先，检查所有过程变量，前馈信号，显示正常，执行机构动作灵敏。其次，调节器参数合理，操作器跟踪正常，特别注意调节器的P、I、D参数以及正反作用正确。再次，对于一些重要系统，要采取必要的防护措施：投自动前，应使测量值与设定值基本相等，并对PID调节器输出进行限幅。对各系统投入自动，观察过程变量的响应曲线，再微调参数直到最理想结果。结束语协调控制系统是火电厂重要的组成部分，提高协调控制系统的性能，可以提高火电厂的生产效率，也可以提高火电厂的经济效益。本文对火电厂机炉协调控制系统的设计进行了分析，对系统软件组成以及布置进行了介绍，希望可以为协调控制系统设计出最佳的运行方案。在系统运行前，对其进行全方位的检查，还要进行静态试验，在检查合格后，再进行动态调试试验，这可以保证系统运行的稳定性，还可以实现软硬件的合理应用。总之，协调控制系统的开发，可以促进火电厂长远的发展。参考文献罗鹏.火电厂协调控制系统建模及控制方法的研究[D].华北电力大学,2016.刘永红，陈二宁.功煤比及热耗在火电厂协调控制系统中的应用[J].自动化博览,2015(01):84-89.章利平,陈曙东.黔东火电厂CCS协调控制系统概述[J].考试周刊,2011(39):146-147.⑷潘立鑫.火电厂单元机组广义预测自校正解耦控制的研究[D].内蒙古工业大学,