APC先控在浙江巨化熱電有限公司機組的運用

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APC先控在浙江巨化熱電有限公司機組的運用APC先控在浙江巨化熱電有限公司#8機組的運用，APC先進控制技術在電廠倉儲式煤粉爐大供熱機組上的應用。通過DCS控制優化和各分系統的一鍵啟停，可以避免因為煤質變化以及個別工藝參數無法量化帶來的困擾; 並且以運行人員的實際操作為準繩，去確立整個邏輯設計和程控設計。在此兩個基礎上進行主汽壓力、主汽溫度、鍋爐燃燒以及脫硝系統的APC優化，通過多個手段去減緩減輕運行人員的日常操作強度，達到黑屏操作的目的。

關鍵詞：APC；先進控制；DCS智能化；黑屏操作；機器換人

目錄

案例背景介紹

APC是AdvancedProcess Control（高級過程控制）的縮寫，其主要通過對被控對象運行過程中產生的大量實時數據、歷史數據進行數據挖掘與分析，建立系統運行模型，利用系統模型進行多變量實時優化控制。APC技術能夠在提高系統智能化水平的同時，幫助企業提高產品質量，同時降低能源消耗、減少環境污染。目前全球都在進行節能減排和智慧工廠的建設，巨化集團已經推進了五年並實施了三年。但是在燃煤電廠，尤其是倉儲式煤粉爐供熱電廠上國內幾乎沒有應用案例。浙江巨化熱電有限公司從上到下通過五年的摸索考察調研，與國內外多家公司進行交流，最後與有先期在電力行業有試驗案例的上海福克斯波羅有限公司進行了合作，在單元機組#8機組上進行了APC燃燒優化的先控改造。

案例實施與應用情況

1、機組概況

1. 8機組的鍋爐是杭州鍋爐廠280t/h高溫高壓中儲倉式煤粉爐，本鍋爐為自然循環、高溫高壓、單汽包、單爐膛煤粉鍋爐，π型布置、四角切圓燃燒、平衡通風、固態排渣、乾式除渣。

鍋爐前部為爐膛，四周布滿膜式水冷壁。爐頂、水平煙道及轉向室均布置了頂棚和包牆膜式管壁，尾部豎井煙道中交錯布置兩級省煤器和空氣預熱器。

本鍋爐構架採用雙排柱型構架，半露天布置，適於六度地震區，II類土質。爐室及上級省煤器重量全部懸吊於爐頂鋼架上，經柱傳遞於基礎上，尾部採用單獨拉出框架支承式結構，同時尾部構架承受SCR裝置荷重。本構架還承受運轉層柱子內外荷重，風道荷重，主蒸汽管荷重等。鍋爐採用直流式煤粉燃燒器，正四角切向布置，假想切圓直徑為φ456mm，制粉系統採用鋼球磨，中間倉儲式熱風送粉系統。

其中鍋爐汽機DCS採用上海福克斯波羅有限公司I/A Series分散控制系統。脫銷DCS採用艾默生Ovation控制系統。

2　APC先控優化設計的主要內容

2.1　APC先控設計情況

2.1.1　DCS智能迴路控制設計

送風控制迴路、氧量自動迴路、爐膛壓力自動迴路、汽包水位控制迴路在常規DCS模擬量優化控制的基礎上結合運行的工藝要求進行細化和優化，在DCS系統上達到最佳投運狀態，能適應變負荷、變煤種的最快響應，負荷電力系統模擬量投運指標，並且投運率達到90%及以上。

2.1.2　燃燒優化APC系統設計

2.1.2.1　APC系統網絡架構#8機組鍋爐側DCS系統為福克斯波羅IA、脫銷系統DCS為艾默生Ovation系統，因此APC服務器需同時連接兩套DCS系統。通訊採用標準OPC協議進行通訊。具體網絡圖如圖1所示。

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2.1.2.2　APC燃燒優化工作原理

燃燒優化系統基於多變量模型預測控制技術，對鍋爐的操作進行優化控制。

模型預測控制是一種多變量高級控制技術。它基於模型辨識技術，通過收集的歷史數據辨識出過程中各種變量之間的動態數學關係，即模型。利用該模型，計算被控變量在未來時段的變化趨勢，從而實時更新控制策略，提高過程控制品質。

模型預測控制模塊通過辨識的模型，認知各種擾動因素對於被控變量的影響。當擾動發生時，可預測被控變量在未來時段發生的變化，如圖2所示（右圖）。根據未來時刻，變量對於設定值的偏差，及時的調整控制策略，如圖2所示（左圖），從而使被控變量可以緊靠設定點，從而提高過程的控制品質。

2.1.2.3　燃燒優化APC系統控制設計

燃燒優化採用福克斯波羅Simsci APC先進控制軟件，根據項目目標最終確定APC建立2個控制器：主蒸汽溫度-壓力控制器MVC1（包含7個MV控制迴路，7個CV被控變量）、脫銷控制器MVC2（包含1個MV控制迴路，4個CV被控變量）。

（1） 主蒸汽壓力-溫度控制器MVC1

主蒸汽壓力

主蒸汽壓力最大擾動來自汽輪機調門，由於汽輪機調門無法引入DCS，因此作為干擾變量進行預測主蒸汽壓力未來變化。燃料主控PID輸出，PID控制器為反饋控制器。設定值與給定值存在偏差PID控制器就會進行調節。這樣就會存在一定系統超調。APC控制器迴路設計了燃料主控PID輸出偏置，用於補償PID控制器輸出，從而可以減小PID過調量。以達到穩定主蒸汽壓力效果。

主蒸汽溫度

數據表明一二級減溫水出口溫度擾動來自燃料主控和減溫水閥門自身PID控制器輸出以及閥門特性。因此在控制器設計上考慮了用燃料主控、減溫水閥門PID控制輸出作為減溫水控制的前饋，以抵消及補償以上因素帶來的擾動，達到穩定減溫器出口溫度的效果。

調試過程中發現二級減溫水閥門飽和狀況會帶來二級減溫水溫度震盪。即二級減溫水已經沒有餘量對出口溫度進行調節。針對此情況，設計了二級減溫水控制前移。用粗調的一級減溫水參與二級減溫水調門，保證二級減溫水調門保有調節餘量。減小震盪直至收斂，達到穩定主蒸汽溫度效果。