带滤波功能块的串级控制策略在某电厂烟气脱硝喷氨自动控制中的应用

3.2常州电厂喷氨控制逻辑介绍

常州电厂喷氨自动控制采用主控制回路为出口烟气NOx含量的设定值与NOx测量值组成主调节回路，通过LEADLAG逻辑块修正的喷氨量作为副回路参数的串级控制系统。实际投运过程中能将脱硝出口烟气NOx含量有效控制在50mg/m3以下并保证系统脱硝效率和对下游设备腐蚀最小的需求。逻辑如图2所示。

图2喷氨自动控制逻辑图

此控制策略主要由两个控制回路组成一个串级控制回路，主控制回路为出口烟气NOx含量的设定值与NOx测量值组成主调节回路，通过一系列计算对副控制回路得到的需氨量进行修正：

主控制回路由出口烟气NOx浓度和操作员设定值经过主PID控制器计算输出再经过f（x）（范围为0.7～1.7）修正后通过与入口烟气NOx计算得到需要的脱氮量，再叠加到固定摩尔比与锅炉燃烧风量上，并经过入口NOx变化趋势的函数修正（叠加范围-7.5~10），最终生成副调节回路的需氨量给定值。副控制回路的反馈测量值（氨气流量）经过LEADLAG模块进行滤波处理，与需氨量给定值进入副PID控制器计算控制氨流量调节阀开度，改变喷氨量的大小。

3.3LEADLAG模块的功能

在电厂控制系统中，有很多测量信号具有高频波动性，严重影响了控制系统的控制品质。PID控制虽然是最典型、有效的控制方法，但是基于测量值的大幅波动也难于将系统的输出很好的跟踪设定值。

常州电厂氨气流量计采用的是ROSEMOUNT公司的质量流量计，感应元件较灵敏，测量较为精确，但是平时投运过程中发现流量计输出的信号显示跳变频率较高，波动范围较大，所以需要对此流量信号做滤波处理。LEADLAG模块具有滤波功能，具有大幅波动额反馈测量值经过LEADLAG模块处理之后，可以有效的去处部分扰动，再经过PID控制器，可以使得系统控制品质得以改善。

LEADLAG是一个非线性的超前/滞后函数。为了理解该模块的功能参数，笔者在此将内部系数简化来推算主要参数设置对输出的影响。该模块的输出值为旧输出、旧输入、新输入、增益、超前和滞后时间常数的函数。在动态下其输出为：

其中OLDOUT为前一个输出；IN1为当前输入；OUT为当前输出；H为采样时间（回路时间）；

假设系统的采样时间H=1s，增益GAIN=1，那么此时：

在此我们只讨论纯滞后状态下（LEAD=0）：

由此得知，LAG越大，OUT中三部分的值越小，滤波作用越强。在设定图2所示逻辑图中3个LEADLAG块的参数时充分考虑到了不同测量值的数据波动范围和频率，对3个参数设定了对应的数值，其中氨气流量对应的LEADLAG逻辑块LAG设定为50以应对氨气流量数值的频繁变化。

4自动控制投运效果

常州电厂#1机组脱硝喷氨自动控制系统投运过程中一般采用浓度控制方式，运行值班员一般通过设定出口NOx设定值的方法控制喷氨量，从而保证烟囱排口NOx含量在稳定在排放标准之下。

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