(国家电投集团宁夏能源铝业有限公司临河发电分公司 宁夏银川 750000)
摘要：为了满足不断增长的电力需求，伴随着能源和环保压力的不断增大，我国的火电机组建设向大容量、高参数的大型机组的发展转变。超临界的燃煤供热机组主要是采用了较高的对设备性能等方面的要求，同时超临界机组对于运行控制也有非常高的要求。显而易见的是，随着火电厂机组的规模增大，它的设备结构就会随之越复杂，自动化的程度也就要求越高。我国最近几年新建的火电厂的机组大部分都应该采用的是了全球最最精确相对来说最完善的分散控制系统，即为DCS，这能够对整个火电厂的各个机组进行的各个生产过程进行同意的掌控和观察。
关键词：预定自适应；PID控制；350WM；超临界机组；给谁控制；分析
1导言
在全球能源和煤炭日益减少的背景下，为满足我国国民用电同时为经济的发展提供可靠的保障，发电厂的发电机组向着高参数、大容量的方向发展已经势在必行，而超临界机组在现代火力发电机组中担当着国家能源电力稳定的重任。在超临界机组各子系统间的强耦合性和机组的蓄热能力不强的双重原因作用下，超临界机组的给水由液态到汽态转换时间很短，所以对给水系统的控制提出了更严格的标准。
2超临界机组简介
在传统的亚临界汽包锅炉的蒸汽压力下，水需要通过加热蒸发阶段后经过气态到液态的转换再通过汽水分离后过热阶段，将温度提高到相应参数压力下的沸点温度，从而加工出品质合格的过热蒸汽然后进入汽轮发电机组持续推动汽轮机带动电动机高速转动。而当压力参数提高到22.101Mpa临界压力值时，水的特性因不存在沸腾状态而发生质的变化，水和汽的密度相差无几，汽化潜热几乎可以忽略，在临界压力下只要满足温度达到374℃的临界温度点，水和气之间则不需要中间饱和状态，也不需要沸腾状态，瞬间即可转变成高温水蒸气。因此进入汽轮机做功需要的高温高压过热蒸汽只需要在直流锅炉内经历加热过程和过热过程即可达到设定参数指标。超临界机组直流锅炉内汽水流程的特性也决定了直流锅炉不同于传统汽包锅炉的结构特征，因此超临界机组没有传统机组中得汽包设备，而直流锅炉的结构设计特点满足了临界压力下的汽水特性成为超临界机组锅炉的必然选择。超临界机组随着蒸汽参数的提升，大大提高了煤炭利用率，降低发电煤耗率，有效的节约能源，保护生态环境，减轻当今城市愈发严重的雾霾现象，是我国大力倡导扶持的绿色可持续发展的道路之一。
3给水控制系统优化
3.1给水控制系统优化后的控制功能
此次给水控制系统优化基本保留原有逻辑，略作改动，优化后给水控制主要功能如下。一是根据锅炉主控对应目标给水流量，保证基本的煤水比。二是根据锅炉特性，采用三阶惯性模拟机组燃料变化时给水流量的变化速率，保证动态时给水流量与燃烧一致。三是燃料急剧变化时，防止煤水比严重失调。四是煤质变化等原因导致燃烧扰动时，防止煤水比失调，保证机组各参数稳定。
3.2给水控制系统优化内容
3.2.1给水控制系统增加过热度控制回路
过热度控制回路的主要作用:机组燃烧变化导致煤水比失调时，对给水流量设定值进行修正，从而保证参数稳定;煤质变化、吹灰等工况时，给水流量可快速变化，从而保证主蒸汽温度在设计范围内;当机组工况急剧变化(如跳磨、断煤)时，运行人员可通过过热度控制回路来增减给水流量设定值，以达到人为干预的目的。
3.2.2给水流量设定值增加锅炉燃烧仿真回路
在直流锅炉中，给水变成过热蒸汽是一次性完成的，因此锅炉的蒸发量不仅取决于燃料量，同时也取决于给水流量。当给水流量和燃烧效率的比例改变时，直流锅炉各受热面的分界就会发生变化，从而导致过热蒸汽温度发生剧烈变化。
而直流锅炉燃烧有一定的滞后性，要使机组给水控制系统迅速响应，保证给水控制真正实现对过热蒸汽温度的粗调，给水流量设定值应尽量根据实际燃烧效率来给定。
4预整定自适应PID
4.1控制器参数预整定
一是控制器参数对系统性能的影响。首先比例作用对系统性能的影响。比例系数加大，系统的动作的速度也会加快，振荡次数增多，调节时间也会变长，长到影响系统的稳定。若系统保持稳定，比例系数的加大会减小稳态误差并且提高控制精度，然而不能完全消除稳态误差。其次积分作用对控制性能的影响。通过引入积分作用使得稳态下被控量无静差并且降低系统稳定性。积分时间太小会导致系统不稳定并且增大振荡次数；如果太大，对系统性能的影响减少。最后微分作用对控制性能的影响。微分作用同时与比例作用或者积分作用，从而构成PD控制或PID控制。通过引入微分作用，改善了闭环系统相对应的稳定性及动态特性，超调量和调节时间随着微分时间的减小而增大；通过合适的参数就能得到较好的过渡过程。
4.2 PID控制器参数的整定方法
理论计算整定法和工程整定法是早期控制器参数整理的两个方法。衰减频率特性法适用于理论计算方法，改变整定参数使得控制系统的开环频率特性，观察相对稳定裕度的衰减频率特性。理论计算的方法计算量相当大，并且依赖于被控对象的精确程度，实用价值不高。现场普遍采用的是工程整定法，最早的工程整定法是Z-N法，属于工程整定法里的特性参数法分支，在此基础上发展了很多经验方法，出来特性参数法，工程整定法里相对较为实用的还包括稳定边界法和衰减曲线法，后两种方法都需要在实际系统上做出相应的输出响应曲线，控制器还有执行机构在一段时间内处于不稳定或者频繁动作状态，往往很多现场不具备这样的实验条件，所以根据先验知识的PID参数整定具有其他方法无法比拟的优势。
4.3预整定自适应
PID自适应控制（Adaptive Control）是有一种部分不确定性的系统，“不确定性”指的是环境里边的数学模型不确定或是被控对象的不确定，这种不确定性还包括随环境的变化或者有一些未知的因素。工程系统往往伴随着程度不一的不确定性，这种不确定性有时候在系统内部有时候在系统外部。由于被控对象的抽象出来的数学模型结构或者参数不一样；从系统外部来讲，就是外部环境的变化对系统产生的影响事先也不知道。我们无法预测是内部还是外部的不确定因素，当然也可能是能确定的如常值负载扰动，但其出现的时间是不可预知的；也可能是随机性的，如海浪和阵风的扰动。除此以外，量测的噪声会以测量反馈的回路进入到系统中。随机产生的扰动和噪声的统计特性未知的。通过设计适当的控制使得控制器能自我修正，从而解决客观存在的各种不确定性，使得期望的性能指标保持到最优状态或是近似最优状态，自适应控制就是要解决这样的问题。
5结论
350MW超临界机组作为目前北方地区较为成熟的供热机组选型，近些年建设较多，其运行机理和控制方案已经成为热工控制的一个热点问题。给水控制系统的主要任务是调节锅炉给水流量，给水控制系统也是直流锅炉重要组成部分。给水控制系统在为整个机组的稳定安全至关重要甚至关系到经济的运行。参数的整定不仅依靠对象的数学模型，要求的能够实时在线调整，这样才能满足控制要求并且PID参数能在线调整，以满足实时控制的要求。
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