一、立项背景：河北国华沧东发电有限责任公司1、2号机组为亚临界600MW燃煤发电机组。汽温控制系统采用西门子PROFI系统，该系统采用外挂黑盒子控制器的模式独立于DCS之外，为基建期同步投入运行。由于该系统投运时间较长，并且目前机组运行工况与基建期差别巨大，尤其是电网对于AGC性能的要求越来越高，在AGC工况下，该控制系统的控制效果越来越差，主要存在下述问题：

（一）系统消除扰动能力差，易出现参数大幅波动及调节振荡情况。这是目前机组运行中最普遍出现的情况，尤其是机组出于AGC工况，在大幅度变负荷、启停制粉系统、吹灰等扰动工况下，控制系统常会出现控制不稳定或温度大范围的偏离设定值。

（二）低氮燃烧对控制系统影响大。在低氮燃烧投运时，控制系统缺乏适应燃烧变化的手段，控制性能也随之变差。尤其是在部分负荷段，容易出现屏式过热器少量壁温点超温，运行人员为保证机组安全，只能采用很低的变负荷率运行，影响机组AGC品质和机组安全。

（三）控制响应响应慢。在设定值改变或发生扰动时，汽温响应较慢。汽温控制系统是大迟延大惯性环节，由于Profi参数不当、DCS控制架构简单，在扰动初期，控制系统不能快速响应，造成汽温调节品质不佳，主要表现在回稳慢，超调大。

上述问题严重影响了机组的安全可靠运行，为了提高机组汽温控制系统性能，组织实施了本项目。

二、项目主要创新点：

（一）基于汽温控制特性和大滞后控制理论的汽温控制策略，提出了相位补偿及状态观测和状态反馈为一体的缩短控制过程“相对惯性时间”的测量回路优化技术，以及基于DCS可实现的内模控制技术的方案，保证了控制系统稳定性不变的前提下，加快调节器的动作速度，从而有效抑制汽温的变化。

（二）基于模糊控制理论的智能前馈技术，提出采用了基于机组负荷指令的前馈及基于汽温偏差及偏差变化率的智能前馈控制技术。该类前馈量与变负荷速率、负荷指令大小以及汽温的实际运行情况有关。通过模糊控制理论的智能前馈技术可以提前对相关参数进行预控，保证的汽温调节的整体性及连贯性。

（三）提出兼顾锅炉壁温调节的汽温控制策略。根据机组实际情况，选取屏式过热器相关壁温，根据壁温最高值绝对量及其变化率，采取智能模糊前馈方法，对一级减温水采取前馈动作，避免壁温超温，并给予运行人员相关提示，以便做到对机组汽温、壁温全方位整体性的汽温控制。

三、项目效益和应用范围：本项目所属火力发电自动化、节能环保领域。燃煤发电机组汽温控制系统的快速响应对于稳定汽温、保障机组安全可靠运行至关重要。传统的汽温控制系统在快速指令到来时由于存在控制响应慢、消除扰动能力差等问题，容易造成锅炉汽温波动大、管壁超温、蒸汽带水的现象，长期运行会造成金属蠕变、锅炉发生“四管泄漏”或“爆管”，致使锅炉被迫停运，造成严重的安全事故，改变以往传统的常规汽温控制系统方法势在必行。基于快速响应AGC指令的新型汽温控制系统具有汽温滞后和波动小、机组安全性和经济性好等优点，应用前景广阔。主要研究内容包括：（1）基于汽温控制特性和大滞后控制理论的汽温控制策略研究；（2）基于模糊控制理论的智能前馈技术研发；（3）兼顾锅炉壁温调节的汽温控制策略研究。

通过本项目的实施，1号和2号机组锅炉汽温参数稳定性大幅提高，壁温超温情况得到了显著改善，2018年6-8月份超温次数同比降低57%-76%，节省一次非停经济损失100万元左右和PROFI系统优化技术服务费40万元/次。同时，机组供电煤耗进一步降低，以主蒸汽温度提高1℃计算，煤耗约降低0.06g/kWh，再热汽温每升高1℃计，煤耗约降低0.07g/kWh。

项目研究成果在大型燃煤发电机组的成功应用，实现了主再热汽温的先进控制，缩小了主再热汽温的波动，消除了汽温控制系统PROFI由于性能、服务等各方面问题给机组带来的隐患，大大减少了壁温超温造成的金属疲劳问题，机组安全隐患显著降低，具有很好的推广应用前景。