开放式外挂先进控制系统在火电厂脱硝控制上的应用

虽然这样的控制策略得到广泛应用，但并不适应所有机组和实时控制回路，特别是锅炉内扰强烈的变工况阶段。目前很多电厂的脱硝自动无法投入，也是目前的实情。脱硝控制系统采用常规的PID控制，在实际使用中具有一定局限性，首先PID参数配置没有基于过程模型，所以仅仅能够适应特定工况。非设计工况下运行，NOx参数将继续凸显反应滞后，参数波动的现象。

电厂锅炉是一个复杂变工况运行系统，运行参数具有多变量，非线性，过程干扰多的特性；人们经过对锅炉系统反复的研究工作，逐渐熟悉锅炉系统特性及其参数变化规律。在过程控制领域，国内外专家不断研究利用各类先进控制算法，根据大量的试验数据，建立锅炉运行数据实时模型。通过这些有效数据模型，锅炉运行中自动识别和匹配参数模型，自动按需的完成被控参数的控制策略，最终实现人工智能化控制方式。所以采用先进性控制系统，有效解决参数反应的大滞后的运行问题。

4运行问题和原因分析

4.1机组负荷改变，锅炉燃烧严重扰动，喷氨量未能跟上锅炉参数变化，使得出口NOx参数波动，被控参数超调和不及现象严重。

4.2高负荷下，无法投入脱硝自动控制。

4.3氨逃逸在线仪表测量不准。

4.4锅炉前馈信号测量不准。

影响脱硝运行参数较多，主要包含燃煤品质、还原剂品质及其配比，反应烟气温度、烟气流速、烟尘浓度，含氧浓度、氨逃逸数值等。所以脱硝系统要适应复杂的锅炉燃烧参数变化，问题的具体原因根据现场综合情况，针对性观察或特定试验给予验证。

5解决的途径和办法

鉴于脱硝系统反应的大滞后问题，要求喷氨控制量要快速响应复杂的燃烧变化。因此引入具备对生产过程模型辨识技术的变参数控制策略，以便满足预测参数变化，消除过程干扰，抗饱和积分、多变量解耦的控制策略。

通过引用成熟开放式外挂先进过程控制运行优化系统（APC）对脱硝系统进行在线优化，通过试验建立脱硝系统过程控制模型。锅炉脱硝系统中，负荷波动造成一系列燃烧参数扰动，喷氨调整量跟随锅炉信号参数扰动，准确预测参数变化情况，按需投入喷氨流量，达到先进控制目的。

6控制回路的实现

6.1优化原理

自动化控制已经成熟应用到各类工厂实时控制，过程控制性能影响到产品质量，生产效率和运营成本；目前国内火电机组的过程控制策略主要通过各大DCS厂商提供的组态逻辑为基础，采用常规PID反馈控制方式并结合一些过程前馈进行复合调节。然而过程反应是一个复杂的多媒介转化反应，如电力、机械、化学和热能等多种产品之间的转化和传递效应。所以过程具有非线性，迟滞性，时变性和相互耦合等特点。因此分析过程数据，了解控制性能，引入先进控制算法，改善控制品质能够实现发电厂的节能减排作用。

APC作为先进控制系统，利用内模控制算法开发设计先进功能模块，以直观易用的功能模块融合在APC控制系统中。在脱硝优化控制逻辑替代部分PID的功能，通过参数建模预测影响脱硝运行参数的变化趋势，通过控制回路前馈信号超前调节，解决调节系统延迟大、惯性大的现象。

内模控制（InternalModelControl——IMC）是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略。它的主要特点是结构简单，在线调节参数少，且调整方针明确，调整容易，特别是对于鲁棒及抗扰性的改善和大时滞系统的控制效果尤为显著。

脱硝控制系统具有大延迟、大时滞，反应过程缓慢；AECS-2000系统的内模模块，利用先进模型预测控制算法，可以更好的解决控制回路所存在大滞后的问题。

6.2优化实施

a.优化试验前验证DCS控制回路的可用性和保护性。

b.优化回路和原PID控制回路互相跟踪备用，无扰切换并连接到通讯逻辑保护，通讯状态信号实时反馈给运行人员。

系统通讯：

c脱硝优化控制回路根据机组实际情况选择前馈信号并提供多路前馈信号作为选择切换投入，如机组负荷，NOx，风量，氧量，温度，风压等都可以作为控制前馈信号。

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