基于国产新华DCS的燃气—蒸汽联合循环机组自动控制系统的设计

论文摘要

分散控制系统（DCS）上世纪80年代末期随引进机组进入我国火电厂控制领域,现在已得到广泛应用,国产DCS也得到了充分的发展。但是对于国内燃气-蒸汽联合循环机组一直都是国外DCS控制系统抢占整个市场,势必会增加工程整体投资额。因此本文介绍一种新型的控制系统新华XDPS-400+系统,它通过先进的、开放的计算机网络、远程I/O机柜现场布置方式、可靠的硬件系统和良好的人机界面,实现了燃气一蒸汽联合循环发电机组及全厂的监控。采用新型的控制系统不仅降低了工程造价,而且提高了整个机组的自动化水平,为联合循环发电机组及火电机组的全厂监控系统的实现积累经验。文中首先综述了目前国产DCS的发展情况和趋势,分析了目前分散控制系统（DCS）的优缺点,并着重分析了国产DCS在火电厂监控系统中的应用情况,提出了新华DCS应用于燃气-蒸汽联合循环机组控制的可行性,并成功应用于内蒙苏里格燃机DCS控制系统中,针对现有具体情况提出了详细方案设计。本课题详细描述了新华系统用于控制联合循环机组的成功策略,并对其中存在的问题进行了改进。联合循环机组由燃机、余热锅炉、蒸气轮机、发电机、电网和负载等设备组成。在燃气-蒸汽联合循环电站中,通常采用微机控制系统来控制燃气轮机,而DCS用于控制余热锅炉、蒸汽轮机、发电机以及其它公用外围设备,两者分工协作,确保电站的安全经济运行。对于联合循环电站是一个具有不确定性的复杂多变量受控对象,要建立精确的模型是非常困难的。特别是对于许多模拟量回路控制中采用的还是常规的典型PID控制,其参数是在一定的工况下经人工试凑得到的,当系统工况发生变化时,控制品质变差甚至会导致机组不能正常工作。针对这一问题,本课题中提出了基于粒子群优化算法对模拟量控制回路PID参数进行优化计算,尽可能避免重要调节回路在变工况条件下因为参数失配而导致机组的不稳定。苏里格燃气-蒸汽联合循环电站#1机组于2006年7月已经投入商业运行,在整个运行期间从未发生过任何威胁机组安全的问题,一直稳定高效的监控整台机组的状态。实践证明新华公司为苏里格电厂量身定制了一套完善的DCS控制系统,功能上完全满足其控制要求,并且在模拟量控制回路中加入了粒子群优化算法,改进了传统PID控制的不足。这项目的成功投运进一步提高了新华公司DCS在国内市场的占有率,尤其是燃机电厂,具有重要的战略意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 电力行业DCS 系统的发展历程
• 1.2 联合循环机组DCS 的发展历程及现状
• 1.3 本课题研究的内容
• 第二章 新华DCS 控制系统简介
• 2.1 新华系统简介
• 2.2 本章小结
• 第三章 联合循环机组概述
• 3.1 联合循环机组的优点
• 3.2 联合循环机组总体概况
• 3.3 本章小结
• 第四章 新华控制系统在联合循环机组的应用
• 4.1 概述
• 4.2 DCS 系统控制
• 4.3 DCS 控制功能
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于粒子群算法优化的联合循环机组控制策略改进
• 5.1 粒子群算法原理
• 5.2 基于粒子群PID 参数优化在联合循环电厂的应用
• 5.3 本章小结
• 第六章 联合循环机组的工程实现
• 6.1 苏里格联合循环机组工程概况
• 6.2 控制系统功能的实现及改进
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文