（大唐彬长发电有限责任公司 陕西咸阳 713201）
摘要：本文阐述了某发电厂Ⅱ期锅炉再热汽温自动调节系统的控制方案，系统组成，组态分析及运行情况，全面介绍该系统控制策略的设计思路。该控制系统运行后，能满足现场运行要求，达到了预期的控制目标。
关键词：负荷、前馈、锅炉、再热器、再热汽温、操作回路、自动调节、串级系统
一、引言
我厂Ⅱ期锅炉是上海锅炉厂生产的SG400/140—M412超高压锅炉，再热汽温度设计值为555℃。由于设计、制造等方面的原因，再热汽温度长期偏低，达不到设计值。后将再热汽温度额定值修订为550℃，但仍达不到此值。所以，再热汽温自动系统从投产至今一直不能投入使用。通过对#3、4炉多次改造后，使再热汽温度能达到修订后的额定值550℃，#3、4炉具备了再热汽温投自动的条件。因此，99年#4炉大修时，先对#4炉再热汽温度自动调节系统进行了改造，使其投入闭环自动控制运行。2000年#3机组扩修时，#3炉再热汽温度自动调节系统进行改造。
二、串级再热汽温自动调节系统的基本原理
减温水量扰动的再热器减温常用的方法有两种：喷水式减温和表面式减温，前者的效果与后者的效果相比较，迟延时间能减少1/4；我厂Ⅱ期锅炉再热汽温度采用直接喷水式控制，即通过改变减温水阀门开度来改变减温水量，控制再热汽温度。
我厂#3、4炉建厂时设计的再热汽温自动系统为单级汽温控制系统，其设计原理简单，调节信号只与再热器出口温度有关，并且设备采用DDZ—II系列设备，经过20年闲置，老化损坏严重已不能再用。而且，原来的系统对负荷变化反映不灵敏，而再热汽温随负荷的变化较大，为了使机组更能经济，安全的运行，且能适应我厂机组参与调峰，负荷变化频繁的特点，经综合考虑设计为带负荷变化率前馈的串级汽温控制系统，在调节系统中加入了机侧负荷变化率信号（速度级压力）和炉侧负荷变化率信号（汽包压力）作为调节系统的前馈信号。
系统的组成：再热汽温自动系统由一次测温元件，温度变送器，KMM单回路调节器，TNDFD智能操作器，以及罗托克IQMI执行机构组成。
一次测温元件为K型热电偶，温度变送器为西安温度仪表厂生产的SBWR/M型变送器，迁移为400-600℃，共同为回路提供1-5VDC信号。
KMM单回路可编程调节器是由微型计算机（包括CPU、ROM、RAM、接口芯片）、过程输入/输出通道、人-机对话部分等硬件以及系统程序（包括功能模块、监控程序）、用户程序等软件组成的，通过专用编程器的组态来完成所设计的控制方案，然后通过KMM单回路可编程调节器内部转换变成4-20mA或1-5VDC信号输出，用来控制现场执行机构。
速度级压力和汽包压力变送器电流信号通过配电器，转换成1-5VDC信号送入调节器，作为负荷变化率前馈信号。
TNDFD智能操作器，在手动状态下，输出4-20mA电流信号控制执行机构的开度，自动状态下，接收调节器的输出信号并跟踪作为操作器的输出，控制执行机构的开度，并且在系统中起“手动—自动”无扰切换的作用。
执行机构采用罗托克生产的IQMI型多转式电动执行机构，该调节阀漏量小，阀门特性好，有利于提高自动调节品质。
三、控制系统组态图中各信号的作用
第一通道输入信号为再热器出口温度，属被调量，通过主调节器PID1来校正副调节器工作，只要出口温度未达到给定值，主调节器的输出信号就不断变化，使副调节器不断去控制减温水喷水量的变化，直到出口温度达到给定值为止。
第二通道输入信号为再热器喷水后温度，它的变化比再热器出口温度快，只要再热器喷水后温度发生变化，副调节器PID2就去改变减温水量，初步维持后级过热器入口汽温在一定范围内，起粗调作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆稳态时，喷水后温度可能稳定在与原来数值不同的数值上，而出口温度则一定等于给定值
第三通道输入为汽包压力，作为炉侧负荷变化率信号，从系统的组态图上可以看出，当炉侧负荷变化率因燃料量或其它原因而变化时，汽包压力就要发生变化，即使再热器出口温度还没来得及发生变化，汽包压力的变化信号也要提前使调节器输出发生变化，副调节器PID2就去改变减温水量，初步维持后级再热器入口汽温在一定范围内，起到超前调节的目的。
第四通道输入为速度级压力，作为机侧负荷变化率信号；当机侧负荷先发生变化而炉侧负荷还未跟上变化时，速度级压力的变化使副调节器PID2就去改变减温水量，也起到超前调节的目的。
第五通道输入为执行机构的反馈信号，用于与副调节器PID2的输出比较，手动状态下，副调节器PID2的输出跟踪反馈信号，达到手-自动无扰切换，自动状态下，两个信号偏差不能超过预设值，否则，则自动解列，使执行机构不会有大范围波动，影响再热汽温的变化。
四、系统分析与参数整定
系统分析：
由系统图可以看出，喷水后温既作为主调节器（主回路）输出的上下限值，使主回路的输出不至变化过大，又通过乘法模块、微分模块与汽包压力，速度级压力参与加减法运算，作为副调节器的测量值，起到了前馈快速调节的作用，使执行机构迅速超前动作，达到调节目的，这也是该设计的独到之处。当喷水后温升高时，按照理论分析，应该使控制的阀门开度增大，即要求U6输出增大，假设在主调节器输出不变情况下，U14增大，PID2的测量值增大，给定值不变，而输出要增大即PID2为正作用。对于被调量来说，当出口温度增大时，理论要求打开执行机构，即U6增大，SP2应该减小，当PV1增大，而要求U1减小时，主调节器PID1只能为反作用。当汽包压力（即炉侧负荷）增大时，通过微分作用提前反映，U14增大，PID2为正作用，那么U6输出增大，使控制的阀门开度增大，增加减温水量；当速度级压力增大时，U14减小，PID2输出减小，使控制的阀门开度减小，减少减温水量；达到稳定再热器出口温度目的。
（二）参数整定：
按照现场实际状况，我们采用了经验法来整定PID调节器的参数，首先，根据经验设置第一组匹配的调节参数，然后将系统投入闭环运行，待系统稳定后做阶跃扰动试验，观察调节过程，修改参数再做试验，直至扰动曲线满意为止。具体步骤如下：
将调节器的积分时间Ti放到最大，微分时间Td放到最小，根据经验设置比例带δ值。将系统投入闭环运行，稳定后做阶跃扰动试验，观察调节过程，如过度过程有希望的衰减率（ψ=0.75-0.9）则可，否则，改变比例带δ值，重复上述试验。
将将调节器的积分时间Ti由最大放至某一值，由于积分作用的引入使系统稳定性下降，这时应将比例带δ值适当增大，一般增大纯比例的1.2倍，做阶跃扰动试验，直至过程曲线满意。
保持积分时间不变，改变比例带，看调节过程是否改善，直至满意为止，同样，保持比例带不变，改变积分时间，看调节过程是否改善，这样反复试凑，直到结果满意为止。
将微分时间Td由小到大逐渐调整，观察每次试验过程，直到满意时便停止。
另外，由于锅炉再热器减温系统分甲、乙两侧，但减温水给水管却是一根母管供水，所以甲、乙两侧减温水的压力、流量互相影响，使两套再热汽温自动在控制过程中产生耦合，为了避免耦合，则在PID参数设置时，使一侧的调节过程快一些，而另一侧的调节过程慢一些，避免两控制系统在调节过程中耦合，使两系统都能稳定运行。
五、系统的运行情况
再热汽温自动调节系统在#3、4炉启动后运行情况看，完全能满足运行要求，在运行工况稳定时，再热汽温保持在给定值的±2℃；当负荷在85MW至125MW变化时，再热汽温也能稳定在定值的±4℃;调节品质能达到西北局下发《热工自动调节系统运行技术指标及实验导则》的要求。
参考文献
[1]张玉铎、王满稼.《热工自动控制系统》，北京：水利电力出版社，1985年
[2]《KMM可编程调节器》，重庆川仪股份有限公司自控系统事业部
论文作者:贺文健,董鹏
论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期
论文发表时间:2016/6/16
标签：调节器论文; 系统论文; 信号论文; 温度论文; 负荷论文; 执行机构论文; 温水论文; 《电力设备》2016年第5期论文;