23
（3）控制器参数整定 被控对象特性试验； 控制器参数整定； 函数关系及前馈参数整定。
（4）控制系统投运调试 稳定运行调试； 定值扰动调试； 升降负荷调试； 异常工况调试。
➢ 全仿真系统调试完毕后，将虚拟DPU中的控制逻辑及 参数下载到现场DCS的DPU中，可以作为现场调试的初 始值。
仿真机负荷控制中心界面
运行优化指导 设备状态评估
炉膛出口烟温、火焰位置因子计算 锅炉效率计算 热循环效率及汽温、汽压、减温水量耗差计算
控制系统优化 关键信号构造
NOX排放量预测 制粉系统运行优化 基于前馈和解耦的协调、燃烧及其它子系统综合优化
原始信号校准
锅炉热量信号软测量 煤发热量、水份、灰份、可磨性软测量
氧量软测量 锅炉给水流量、主蒸汽流量、风量、氧量综合校准
20
同一机组仿真模型与不同DCS的连接
5. 应用情况
1000MW超超临界机组仿真系统 22
基于仿真机的控制系统调试技术
（１）信号检查 信号名称检查； 连接方式检查； 补偿计算检查； 信号质量检查等。
（2）控制逻辑检查 阀门、挡板等调节机构的手动操作检查； 自动投切逻辑检查； 手自动跟踪及无扰切换检查； 控制器动作方向检查。
f6(x)
+
氧量调节器
-
实际氧量
++
DDF
++
频率校正回路
锅炉主控
f4(x)
×
+ f3x)
+
一阶惯性 A/B
+
f5x) 微过热蒸汽焓 -
焓值调节器
值设定 微过热蒸
汽焓值
00MW超超临界机组协调控制框图
× 动态解耦
汽轮机 指令
总风量 指令 燃料量 指令
给水流 量指令
13
依据火电机组全工况下的非线性测度，建立分段控制模型
N
模 糊 监 督 器
f1(x) f2(x) f3(x)
多变量
控制器1
B1 1
k1
B1'
1'
多变量
控制器2
B2 2
k2
B2'
2'
多变量 控制器3
B3 3 B3'
k3 3'
B +
+
控制模型非线性测度示例
多模型控制系统
锅炉二次风配风方式综合优化
锅炉燃烬风量综合优化 锅炉一次风煤配比综合优化
锅炉排烟氧量综合优化 一次风压、二次风压优化
9
NE a4 (uT pd8 a5 )
分段线性模型
WPB
(s)
0.509(1 36s) (1189s)(1 205s)
e23s
模型分类
机组框图模型
9
某1000MW超超临界机组框图模型 10
1100 1050 1000
950 900 850 800 750
0 2780 2760 2740 2720 2700 2680 2660 2640
3
2. 系统结构
体系结构
4
功能结构
5
激励式仿真机
SIS构成
7
实时/历史数据库 管理系统
目前实际工程项目 数据已达到50万点
3. 超超临界机组建模与控制
仿真模型
A l13
d
2u3
d
DH
1
DH
3
Q1
机组模型
控制模型
整体非线性模型
dpd dt
9
a1(uT pd8
a5 ) a2uB a3uW
最优设定值
最优运行方式
单元机组 协调控制
燃烧 控制
回路级 控制
给水 控制
回路级 控制
全局优化控制结构
单元机组 协调控制
燃烧 控制
回路级 控制
给水 控制
回路级 控制
频率校正回路
负荷 指令 设定 回路
DYN 一阶惯性
ICR
++ + ++ +
+ -
实际功率
汽机主控
f1(x)
+ -
实际压力
负荷指令
压力调节器
于内模控制的燃烧器摆角及喷水联合调节
4. 基于激励式仿真机的控制系统设计与调试
需要解决的两个关键问题： 仿真机模型的准确性问题，包括静态准确性与 动态准确性 模型与DCS的连接问题，DPU/虚拟DPU
ห้องสมุดไป่ตู้18
利用运行数据及优化算法（如遗传算法）进行模型修正
高温过热器模型
修正前 修正后
19
仿真机模型与DCS的通信 数据通信方式：数据接口； OPC方式：OPC Server,OPC Group, OPC Item
1000MW机组非线性控制模型及验证26200
中 间 点 焓 值 /kJ/kg
负 荷 /MW
实际值 计算值
1000
2000
3000 时 间 /s
4000
5000
6000
实际值 计算值
1000
2000
3000 时 间 /s
4000
5000
6000
中调负 荷指令
机组能 耗指标
机组/全厂信息监控
机组负荷指令
Thank you
32
•
每一个优秀的人，都有一段沉默的时 光。那 一段时 光，是 付出了 很多努 力，忍 受孤独 和寂寞 ，不抱 怨不诉 苦，日 后说起 时，连 自己都 能被感 动日子 。。20. 8.1320. 8.13Thursday, August 13, 2020
超超临界机组自动化成套控制系统
牛玉广
华
北
电
力
大
学
国家火力发电工程技术研究中心
电站设备状态监测与控制教育部重点实验室
1
1. 背景
863重点项目：火电行业重大工程自动化成套控制系统
目标： 研究开发一套适用于百万千瓦级超超临界火电机组的
自动化成套控制系统，形成以分散控制系统（DCS）为 核心，包括厂级监控信息系统（SIS）、全激励仿真系统 （SIM）、现场总线技术及高参数智能化仪表、超超临界 机组优化控制策略等在内的百万千瓦级超超临界火电机组 整体自动化解决方案。
2
主要研究内容：
超超临界机组自动化成套控制系统体系结构和关键技术 超超临界机组自动化控制系统 超超临界机组控制系统用现场总线技术及高参数智能仪表 超超临界机组运行特性分析与优化控制策略 超超临界机组厂级监控信息系统 超超临界机组的高精度、全激励仿真系统 超超临界机组自动化成套控制系统工程设计技术 超超临界机组自动化成套控制系统工程实施技术
阶跃扰动试验曲线
控制系统参数调整界面
控制系统闭环运行曲线
试验研究平台-DCS、SIM、SIS
实验室研究平台： 数据-仿真-试验-闭环优化调试环境
虚拟DCS
全仿真机
优化控制
状态监控中心（SIS） 历史数据库
控制优化中心
状态检测 能耗特性
海量历史数据中心及仿真中心
➢ 包括超超临界机组的运行历史数据库系统。数据存储容量 5TB。完整的火电厂运行数据中心。 ➢ 超超临界机组全激励全仿真机系统以及控制系统评价软件体 系。
燃烧优化控制框图
抗煤质扰动控制示意图
修正后煤质做功能力系数
2 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4
相 关 系 数 0.9596 1.3
0.15
0.16
0.17
0.18
0.19
0.2
0.21
发热量系数
机组升降负荷过程燃烧器摆角和喷水联合调节，减温水只在再热汽温超温时 喷入，且流量较低，节能效果明显。