DQZHAN技術(shù)訊：干貨｜鍋爐主汽溫度控制干擾的解決方法及對(duì)策
鍋爐蓄熱能力小、干擾大的中間倉(cāng)儲(chǔ)式火電廠的主汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)長(zhǎng)久以來(lái)很難控制。針對(duì)主汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的各種問(wèn)題，我們總結(jié)了一些對(duì)策。以下經(jīng)驗(yàn)與大家一起討論分享。
1.采用串級(jí)調(diào)節(jié)OR導(dǎo)前微分調(diào)節(jié)
串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
在一些大容量的機(jī)組中，噴水減溫器后還有比較長(zhǎng)的一段加熱管道，鍋爐能量傳導(dǎo)給噴水后溫度后，要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)一段時(shí)間波動(dòng)狀況才能反映到主汽溫度,因而用串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較好。在串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，超前信號(hào)固然重要，但是噴水減溫后還有很大一段受熱面，主回路的調(diào)節(jié)作用也非常重要，所以，往往大部分電廠都采用主信號(hào)和超前信號(hào)作用稍微均衡的調(diào)節(jié)方式。
但是，也不排除一些機(jī)組噴水減溫后受熱面較短、或者超前信號(hào)與主信號(hào)之間的波動(dòng)傳遞趨勢(shì)時(shí)間間隔較短的情況。這個(gè)情況下，當(dāng)燃燒擾動(dòng)到來(lái)的時(shí)候，超前信號(hào)作用因?yàn)椴皇翘貏e突出，故而大超前信號(hào)而帶來(lái)的減溫水流量的調(diào)節(jié)作用就較小，等到主信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)的時(shí)候，就有可能造成調(diào)節(jié)滯后，使得溫度波動(dòng)比較大。解決辦法就是：減弱主信號(hào)的作用，增強(qiáng)超前信號(hào)的作用。
因?yàn)闊燂L(fēng)擋板調(diào)節(jié)再熱的時(shí)候，勢(shì)必會(huì)影響煙道內(nèi)煙氣的流動(dòng)情況。煙氣流動(dòng)被煙風(fēng)擋板干擾后，要先干擾主汽溫度，然后才會(huì)干擾主汽溫度的超前信號(hào)。這時(shí)候如果超前作用強(qiáng)、主信號(hào)作用弱，就有可能造成溫度波動(dòng)比較大。
所以，在加強(qiáng)超前作用的同時(shí)，還要管住延期擾動(dòng)帶來(lái)的主信號(hào)波動(dòng)狀況，綜合衡量，才能夠提高總體調(diào)節(jié)品質(zhì)。
導(dǎo)前微分調(diào)節(jié)系統(tǒng)
在一些小鍋爐中，鍋爐蓄熱能力小，如果噴水減溫和主信號(hào)之間受熱面進(jìn)一步縮短，超前信號(hào)和主信號(hào)波動(dòng)間隔時(shí)間減小，用串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)就有可能存在局限。這時(shí)候，導(dǎo)前微分調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要性可能會(huì)增強(qiáng)了。導(dǎo)前微分調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以充分考慮超前信號(hào)帶來(lái)的影響，因而，超前作用得以大大加強(qiáng)。但是，如果微分時(shí)間太短，會(huì)造成PID 輸出頻繁波動(dòng)，實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，要小心執(zhí)行機(jī)構(gòu)頻繁動(dòng)作，燒壞電機(jī)。
帶有超前信號(hào)微分功能的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
如果在串級(jí)和導(dǎo)前微分作用之間不大容易取舍的話，我們可以綜合兩方面的特點(diǎn)，做一個(gè)帶有超前信號(hào)微分功能的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。也即用串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但是對(duì)超前信號(hào)進(jìn)行微分運(yùn)算。在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，如果想要純粹的導(dǎo)前微分功能，可以把副PID 設(shè)為純比例作用;如果想要純粹的串級(jí)系統(tǒng)，可以把微分參數(shù)設(shè)為0。當(dāng)然還有第三種選擇：導(dǎo)前微分串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
2.排除燃燒干擾
燃燒干擾是主汽溫度控制中*常見、*大、也是*難以消除的干擾。傳統(tǒng)上，解決這個(gè)問(wèn)題，需要把燃燒帶來(lái)的干擾進(jìn)行分類，大致有如下幾類：①煙氣流動(dòng)干擾;②燃料量干擾;③煤質(zhì)干擾;④制粉系統(tǒng)啟停。
當(dāng)然煙氣流動(dòng)干擾不僅僅與燃燒有關(guān)系，還有可能是煙風(fēng)擋板開度的擾動(dòng)、鍋爐受管道蒸汽吹灰等因素，這里暫且不考慮其他因素。
有這么多影響因素，我們不能針對(duì)每一項(xiàng)擾動(dòng)因素都制定一項(xiàng)應(yīng)對(duì)策略。那樣控制策略過(guò)于復(fù)雜，參數(shù)整定就非常麻煩，并且可能存在各擾動(dòng)因素互相影響的情況，實(shí)際控制效果不見得就好。我們的目的是，在所有擾動(dòng)因素中，尋找一個(gè)具有代表性的物理量。這個(gè)物理量既能代表各種擾動(dòng)因素，又能夠比噴水后汽溫更能超前的反映汽溫的變化趨勢(shì)。
所有以上4 條其實(shí)都跟鍋爐受熱面熱交換有關(guān)系。在不考慮蒸發(fā)量、給水量的時(shí)候，蒸汽吸熱量的改變應(yīng)該首先引起壓力的變化。我們用汽包壓力的微分代替鍋爐能量變化的趨勢(shì)。鍋爐能量傳遞給鍋熱器的時(shí)候，首先要反映到汽包壓力上，然后才會(huì)逐漸改變汽溫。以汽包壓力的微分作為主汽溫度自動(dòng)的前饋信號(hào)，做一個(gè)串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，取得良好的實(shí)際效果。
3.排除機(jī)組負(fù)荷干擾
機(jī)組負(fù)荷干擾也會(huì)影響到汽溫控制。負(fù)荷擾動(dòng)也會(huì)影響到汽包壓力，用汽包壓力的微分作為前饋信號(hào)，對(duì)汽溫控制有一定的效果，但是有些機(jī)組效果不大明顯。如果一些機(jī)組因?yàn)樨?fù)荷干擾使得主汽溫度波動(dòng)比較大的話，我們可以再增加一個(gè)前饋信號(hào)，用速度級(jí)后壓力或者干脆用汽機(jī)負(fù)荷來(lái)參與控制。
需要注意的是，一定要考慮到負(fù)荷信號(hào)和蒸汽壓力之間的關(guān)系。一般都認(rèn)為兩個(gè)都可作為正作用加入到溫度控制的前饋中，這個(gè)看法可能存在些問(wèn)題。具體應(yīng)用過(guò)程中，大家可以對(duì)此予以關(guān)注，*終會(huì)取得不錯(cuò)的控制效果。
4.解決執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)問(wèn)題
執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)問(wèn)題包括：執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在空行程;執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在回差;閥門線性不好;閥門線性隨時(shí)間的推移改變甚至惡化。所有這些問(wèn)題都可以用一個(gè)方案解決：加入減溫水流量反饋。PID 調(diào)節(jié)的結(jié)果*終都去控制減溫水，改變減溫水流量，只要流量不改變，閥門就一直動(dòng)作下去;如果閥門流量改變過(guò)大，就驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)回調(diào)。
5.參數(shù)整定
參數(shù)整定是一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)好壞的保證。
串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定
要注意主副PID 之間的側(cè)重關(guān)系。如果要加強(qiáng)主調(diào)的作用，可以增強(qiáng)PID1 的比例作用。
如果要強(qiáng)調(diào)超前作用，可以增強(qiáng)PID2 的比例作用。不管哪一種方法，PID2 的積分作用可以減弱甚至忽略。PID1 的積分作用應(yīng)該比比例作用稍弱，以能消除靜差為宜。
導(dǎo)前微分的參數(shù)整定
注意微分時(shí)間的使用，可以消除因微分作用帶來(lái)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的頻繁波動(dòng)。微分時(shí)間增大可以消除執(zhí)行機(jī)構(gòu)頻繁動(dòng)作，但是微分的超前作用會(huì)在一定程度上被削弱。微分時(shí)間減小，超前作用增強(qiáng)，但是執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能會(huì)有抖動(dòng)。需要在超前性和穩(wěn)定性之間作一個(gè)綜合衡量。
帶導(dǎo)前微分的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
導(dǎo)前微分串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)需要注意的是：PID 的測(cè)量值圍繞在0 左右波動(dòng)，不大容易進(jìn)行曲線觀察。我們可以在微分作用以后疊加一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)不參與運(yùn)算，可以方便對(duì)曲線進(jìn)行觀察。
帶汽包壓力微分前饋的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定
如果汽包壓力微分參數(shù)整定合適，該系統(tǒng)十分好用。需要注意的是，汽包壓力微分已經(jīng)進(jìn)行了調(diào)節(jié)，噴水后溫度前饋可能因二次調(diào)節(jié)造成震蕩。這時(shí)候應(yīng)該適當(dāng)減弱副調(diào)作用。
帶減溫水流量反饋的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定
該系統(tǒng)的整定稍微特殊，下面一一列舉。
流量系數(shù)：流量系數(shù)關(guān)系到流量反饋系統(tǒng)能不能投入的問(wèn)題，所以很重要。流量系數(shù)過(guò)大，會(huì)造成副回路的PID 反復(fù)震蕩;系數(shù)過(guò)小，會(huì)造成反饋不足。應(yīng)該予以重視。
副調(diào)的積分時(shí)間：副調(diào)的積分時(shí)間我們可以設(shè)得很短，即積分作用設(shè)得很強(qiáng)。只要副調(diào)的PID輸入e 不等于0，就要積分下去，直到e=0 為止。
副調(diào)的PID 死區(qū)：因?yàn)楦闭{(diào)的積分作用非常強(qiáng)，那么就有可能使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)不停地動(dòng)作，從而燒壞電機(jī)。為此，我們可以給副調(diào)的PID 輸入偏差設(shè)置死區(qū)，以抑制震蕩。
6.結(jié)束語(yǔ)
如果這些措施在主汽溫度中都能夠得到施行，那么火電廠中間倉(cāng)儲(chǔ)鍋爐的主汽溫度控制會(huì)得到很大改善。總結(jié)起來(lái)，其實(shí)并不復(fù)雜。控制沖量共包括：主汽溫度、噴水后溫度、汽包壓力、減溫水流量、負(fù)荷這5 個(gè)信號(hào)也不一定全部使用，要看每臺(tái)鍋爐遇到什么情況。
