APC先控在浙江巨化热电有限公司机组的运用

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APC先控在浙江巨化热电有限公司机组的运用APC先控在浙江巨化热电有限公司#8机组的运用，APC先进控制技术在电厂仓储式煤粉炉大供热机组上的应用。通过DCS控制优化和各分系统的一键启停，可以避免因为煤质变化以及个别工艺参数无法量化带来的困扰; 并且以运行人员的实际操作为准绳，去确立整个逻辑设计和程控设计。在此两个基础上进行主汽压力、主汽温度、锅炉燃烧以及脱硝系统的APC优化，通过多个手段去减缓减轻运行人员的日常操作强度，达到黑屏操作的目的。

关键词：APC；先进控制；DCS智能化；黑屏操作；机器换人

目录

案例背景介绍

APC是AdvancedProcess Control（高级过程控制）的缩写，其主要通过对被控对象运行过程中产生的大量实时数据、历史数据进行数据挖掘与分析，建立系统运行模型，利用系统模型进行多变量实时优化控制。APC技术能够在提高系统智能化水平的同时，帮助企业提高产品质量，同时降低能源消耗、减少环境污染。目前全球都在进行节能减排和智慧工厂的建设，巨化集团已经推进了五年并实施了三年。但是在燃煤电厂，尤其是仓储式煤粉炉供热电厂上国内几乎没有应用案例。浙江巨化热电有限公司从上到下通过五年的摸索考察调研，与国内外多家公司进行交流，最后与有先期在电力行业有试验案例的上海福克斯波罗有限公司进行了合作，在单元机组#8机组上进行了APC燃烧优化的先控改造。

案例实施与应用情况

1、机组概况

1. 8机组的锅炉是杭州锅炉厂280t/h高温高压中储仓式煤粉炉，本锅炉为自然循环、高温高压、单汽包、单炉膛煤粉锅炉，π型布置、四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、干式除渣。

锅炉前部为炉膛，四周布满膜式水冷壁。炉顶、水平烟道及转向室均布置了顶棚和包墙膜式管壁，尾部竖井烟道中交错布置两级省煤器和空气预热器。

本锅炉构架采用双排柱型构架，半露天布置，适于六度地震区，II类土质。炉室及上级省煤器重量全部悬吊于炉顶钢架上，经柱传递于基础上，尾部采用单独拉出框架支承式结构，同时尾部构架承受SCR装置荷重。本构架还承受运转层柱子内外荷重，风道荷重，主蒸汽管荷重等。锅炉采用直流式煤粉燃烧器，正四角切向布置，假想切圆直径为φ456mm，制粉系统采用钢球磨，中间仓储式热风送粉系统。

其中锅炉汽机DCS采用上海福克斯波罗有限公司I/A Series分散控制系统。脱销DCS采用艾默生Ovation控制系统。

2　APC先控优化设计的主要内容

2.1　APC先控设计情况

2.1.1　DCS智能回路控制设计

送风控制回路、氧量自动回路、炉膛压力自动回路、汽包水位控制回路在常规DCS模拟量优化控制的基础上结合运行的工艺要求进行细化和优化，在DCS系统上达到最佳投运状态，能适应变负荷、变煤种的最快响应，负荷电力系统模拟量投运指标，并且投运率达到90%及以上。

2.1.2　燃烧优化APC系统设计

2.1.2.1　APC系统网络架构#8机组锅炉侧DCS系统为福克斯波罗IA、脱销系统DCS为艾默生Ovation系统，因此APC服务器需同时连接两套DCS系统。通讯采用标准OPC协议进行通讯。具体网络图如图1所示。

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2.1.2.2　APC燃烧优化工作原理

燃烧优化系统基于多变量模型预测控制技术，对锅炉的操作进行优化控制。

模型预测控制是一种多变量高级控制技术。它基于模型辨识技术，通过收集的历史数据辨识出过程中各种变量之间的动态数学关系，即模型。利用该模型，计算被控变量在未来时段的变化趋势，从而实时更新控制策略，提高过程控制品质。

模型预测控制模块通过辨识的模型，认知各种扰动因素对于被控变量的影响。当扰动发生时，可预测被控变量在未来时段发生的变化，如图2所示（右图）。根据未来时刻，变量对于设定值的偏差，及时的调整控制策略，如图2所示（左图），从而使被控变量可以紧靠设定点，从而提高过程的控制品质。

2.1.2.3　燃烧优化APC系统控制设计

燃烧优化采用福克斯波罗Simsci APC先进控制软件，根据项目目标最终确定APC建立2个控制器：主蒸汽温度-压力控制器MVC1（包含7个MV控制回路，7个CV被控变量）、脱销控制器MVC2（包含1个MV控制回路，4个CV被控变量）。

（1） 主蒸汽压力-温度控制器MVC1

主蒸汽压力

主蒸汽压力最大扰动来自汽轮机调门，由于汽轮机调门无法引入DCS，因此作为干扰变量进行预测主蒸汽压力未来变化。燃料主控PID输出，PID控制器为反馈控制器。设定值与给定值存在偏差PID控制器就会进行调节。这样就会存在一定系统超调。APC控制器回路设计了燃料主控PID输出偏置，用于补偿PID控制器输出，从而可以减小PID过调量。以达到稳定主蒸汽压力效果。

主蒸汽温度

数据表明一二级减温水出口温度扰动来自燃料主控和减温水阀门自身PID控制器输出以及阀门特性。因此在控制器设计上考虑了用燃料主控、减温水阀门PID控制输出作为减温水控制的前馈，以抵消及补偿以上因素带来的扰动，达到稳定减温器出口温度的效果。

调试过程中发现二级减温水阀门饱和状况会带来二级减温水温度震荡。即二级减温水已经没有余量对出口温度进行调节。针对此情况，设计了二级减温水控制前移。用粗调的一级减温水参与二级减温水调门，保证二级减温水调门保有调节余量。减小震荡直至收敛，达到稳定主蒸汽温度效果。