摘 要 利用专利技术无辨识自适应预估控制器对循环流化床锅炉燃烧过程进行优化，及时、准确的对给煤、床温、床压、炉膛负压和风量控制，实现了燃烧过程自动控制和过程优化。减少煤耗1.5%以上， 经济 效益明显。
关键词 循环流化床锅炉 OPC 先进控制 煤耗
1.概述
锦西石化热电公司现有220T/H循环流化床锅炉3台，25MW抽汽发电机组2台，系统采用母管制方式。产生的蒸汽用于外部生产用汽、城市供暖和发电。
DCS系统采用ABB公司的symphony 5.0控制软件，组态软件为ConductorNT4.0,配有6台操作员站和一台工程师站，通过环形网连接。
采用的优化控制软件为厦大海通自控有限公司XD-APC海通先进控制软件。此软件为加挂在DCS系统之上的上位软件，采用OPC通讯方式，软件本身并不直接与现场硬件设备发生联系，是在DCS系统上安装OPC服务器，海通XD-APC软件通过OPC客户服务模块与DCS 网络 通讯。
海通XD-APC是一套用于实现 工业 过程先进控制、在线优化及仿真培训的平台软件，具有功能强大的模型库和算法库，可通过图形组态实现工业过程的先进控制、在线优化、在线决策、软仪表和故障诊断等项技术。软件同时具备仿真功能，通过图形组态和模型组态便可组成各种仿真系统。软件还具有多种在线通讯方式，可同时连接多台工业数据终端，同时采用不同的通讯 方法 获取工业数据，进行集成处理。
海通XD-APC软件集成了厦大海通自控优先公司自主开发的先进控制器－无辨识自适应预估控制器IFAP和基于因素空间的故障诊断算法。海通先进控制器的最大特点是稳定性好，并具有在线自适应、自整定和预估校正的功能，可以实现象循环流化床这样工况多变， 影响 因素复杂并具有大滞后特性的过程的自动控制。同时，由于控制器参数实现了在线实时自整定，无需人工设定，使先进控制系统的后期维护相应简单，也使先进控制系统可以长期运行。
2.前期准备
锦西石化热电公司锅炉系统除了循环流化床锅炉所特有的大滞后，煤质多变，燃烧过程非线性特性等控制难点外，另具有下述特点:掺烧瓦斯，且瓦斯量由炼油生产工艺决定，不定时，不定量,增加了过程的不确定性;三台炉子共用一个母管，互相之间有干扰;以供汽为主，且供汽量主要由外部用量决定，同样增加了过程的不确定性。
2.1通讯方案的确定
海通XD-APC软件为加挂在DCS系统上的上位软件，软件本身并不直接与现场硬件设备发生任何联系，而是通过DCS系统输入输出数据。因此首先需解决海通XD-APC软件与ABB DCS系统的数据通讯 问题 。
经过考察和论证后，决定采用OPC通讯方式，即在DCS系统上安装OPC服务器软件，海通XD-APC软件通过OPC客户服务模块与DCS通讯,网络结构见图2.1。实时运行时启动OPC服务进程，海通XD-APC软件通过自带的OPC客户模块与DCS网络上的OPC服务器相连，通过OPC服务器读取最新的实时测量数据，并将输出数据送给OPC服务器，再由OPC服务器将数据实时地写入DCS上相应的I/O点。
采用OPC通讯方式最大优点是安全可靠，不需要修改DCS系统的原有组态方案，可以实现先进控制系统的“外挂”，不会因为先进控制系统的实施影响原有的DCS功能。同时OPC服务也可为管理系统提供数据通讯接口。
2.2制定主要控制目标及控制方案
主要控制目标有以下几个方面：
实现引风机自动调节。该控制的目标是通过引风机的自动调整控制炉膛负压。要求在负荷变化过程中，炉膛负压保持在-50～+50Pa之间。
实现主蒸汽温度的自动控制。目标是通过调整前、后减温水控制主蒸汽温度，要求主蒸汽温度控制在535℃～545℃。
实现主蒸汽压力的自动调节。在外界负荷变化和煤质变化等干扰因素的影响下，维持主汽压力的平稳，平均误差控制在0.1MPa，实时误差控制在0.3MPa。
实现燃烧过程一次风量、二次风量的自动控制，目标是自动调节燃烧过程所需的风量，维持烟气含氧量在合适的范围，并确保燃烧及负荷控制的需求。
具有故障诊断和自动切换功能，当锅炉系统出现主要仪表和设备故障时能自动切换到DCS手动状态，切换要求为无扰动切换。
具有3台锅炉独立控制和联调功能，可根据设备情况灵活设定控制方式，可分别实现部分控制和全体控制。
根据现场的情况，为安全起见，优化系统分别设计每台炉子的独立控制系统；每套独立控制系统包括炉膛负压-引风控制、主蒸汽温度控制、燃烧控制(包括主蒸汽压力控制、一次风、二次风控制)和床压控制系统。各控制系统相对独立，又相互联系。可单独投运和切换，投入自动时又相互协调相互影响。三台锅炉可协调控制，以优化现场操作条件，提高效益。
2.2.1负压－引风控制系统方案：
采用单回路控制方式，被控信号为炉膛负压，调节信号为1＃、2＃引风机挡板开度（改为变频后，调节信号为变频转速控制指令）,控制器算法为IFA算法(无辨识自适应控制).
为使控制更加平稳，加入燃烧系统和一次风的控制指令作为前馈信号，使控制系统可以提前动作应对负荷扰动,
该控制系统为相对独立的控制系统，需要时可以独立切换为DCS的控制方式。
2.2.2燃烧控制系统方案：
燃烧控制系统为优化控制系统的核心部分，包括主蒸汽压力-密相温度-给煤控制系统、瓦斯气压力和流量控制系统、一次风、二次风自动调节系统，该系统各部分互相联系、又相对独立，可以独立投运,见图2.3。
采用主蒸汽压力-床温-给煤控制系统为三级串级控制系统，同时加入负荷变化的前馈，在保证及时调整负荷的同时，能及时对煤质变化和瓦斯变化情况及时作出反应。
控制系统的副控制器为床温，通过对下部床温的多个测点的特殊平均值 计算 方法(该计算方法可以自动剔除出现测量故障的温度测点)计算出床温的平均值作为被控信号，床温给定则由主控制器(主汽压力控制)自动给出，通过调节给煤量来控制温度。由于存在着左右两路给煤调节，还需设置左右两个连锁给煤控制器来分别调整给煤量。
针对本装置设计的瓦斯气压力和流量控制系统的主要控制目标是在维持一定的瓦斯气压力条件下，尽可能的燃烧瓦斯气，以提高经济效益。同时在主蒸汽压力和外界负荷波动时，在保证适当的瓦斯压力的同时，适当地增加或减少瓦斯气，增加调节速度。在维持瓦斯压力的同时产生的瓦斯流量扰动则由主蒸汽压力-床温-给煤控制系统的给煤调节去克服。瓦斯气控制的被控为瓦斯气压力测量值，调节对象为瓦斯气流量调节阀。
图2.3燃烧控制系统框图