330MW单元机组燃烧控制系统优化设计
   单元机组燃烧控制系统是火电厂控制系统中极为重要的一环，它既关系到负荷、主汽压控制又关系到汽温、水位控制等，准格尔电厂2×330MW机组燃烧系统采用中速磨直吹正压，冷一次风机送粉系统。每台炉配5台中速磨煤机，4台运行，1台备用。锅炉为前后墙对冲式燃烧方式，分隔风室的二次风分别从风箱两端左右二次总风道上引入。
   根据其特点，设计了基于精确配风的串级燃烧控制系统。在机组调试期间及投运之后，又根据实际运行情况对原控制系统进行了一系列的优化设计，取得了较好的效果。
一、燃烧控制系统整体设计
    a.锅炉主控根据主汽压力和负荷的变化改变燃料主控的输出，燃料量主控将锅炉主控的指令分配给各给煤机控制回路以维持主汽压力的稳定并使燃料量与负荷的变化相适应。
    b.煤量信号经过风煤配比后作为二次风箱挡板控制系统的给定值调整相应的二次风量，进行燃烧经济性的粗调。
    c.炉膛空气燃烧系数校正(包含氧量校正)根据精确配风的原则校正二次风箱挡板的开度，即进行燃烧经济性的细调。
    燃烧控制系统原理示意图如图1所示。
        
二、各子系统的设计及优化
2.1 燃料量主控系统设计及其优化
    燃料量主控的给定值是锅炉主控的输出(负荷指令)，被调量是总燃料量，其输出作为给煤机转速控制的给定值调整各台给煤机的给煤量。
2.1.1 原方案的不足
    对于准格尔电厂的中速磨直吹式系统，当某台磨煤机启动时，将有十几吨煤(最低煤量)在很短时间内被吹入炉膛，燃料量主控回路将会根据煤量反馈是有纯迟延的，这个纯迟延造成了一系列控制的滞后。
    反映在实际煤量的变化上就是首先大幅上升，经过一段时间的迟延又大幅下降，这种剧烈变化不仅影响负荷、压力，而且会影响汽温和水位，严重时运行人员不得不解除一些回路的自动，实际操作中运行人员不得不解除一般都要将燃料量主控系统和各给煤机控制系统切手动，预先减煤，然后再启磨，待系统稳定后再投入自动。
    优化前启磨时温度的动态过程如图2所示(图中1，2和3，4分别为炉膛甲、乙侧过热和再热汽温θ曲线；1，2基本相似；3，4也基本相似)。
2.1.2 优化设计(见图1虚线部分)
    在燃料量主控回路中加入一个超驰信号，该信号在启磨的同时将使其他运行的磨煤机自动减煤，减的煤量与由于启磨而多加入的煤量相当，而无需等待由于启磨而多加的十几吨煤的反馈到了才减煤，如此，在启磨时该煤量扰动基本被消除，控制系统也无需切手动，优化后启磨时的动态过程见图3(图中曲线1为主汽压力p；2，3分别为再热、过热汽温θ；4为实际负荷PL)。
                
2.2  给煤机转速控制系统设计及其优化
    以单台给煤机为例(见图1)，介绍给煤机转速控制系统设计及其优化。
2.2.1 功能及特点
   接受燃料量主控的指令RM，并与实际给煤量相比较调整转速；完成风、煤的动态配比，根据风、煤比产生相应二次风挡板控制回路的风量指令。
2.2.2 解耦算法的应用
    煤量控制和二次风风量控制是多变量耦合的，当煤量或风量发生变化时，给煤机转速或二次风挡板开度应作相应变化，以维持风、煤比，保证最佳氧量。而氧量校正是一个慢速回路，对于由负荷指令变化引起的煤量或风量变化，可以快速通过比值控制初步保证风、煤比，然后再通过氧量调节细调；而对于煤量或风量的自发性内扰，要想仅仅通过氧量校正调整风量则显太慢，为了解决这个问题，分别把风量偏差和煤量偏差引入对方的控制回路，通过解耦控制提高系统快速抑制内扰的能力。
    把风量偏差ε引入给煤机转速控制回路中，可以实现当风量不够时，在一定范围内产生一个解耦信号适当减煤的功能。
    0<ε<2%，表示风量略微不够，解耦回路的输出Outl=0，不影响煤量控制；
    ε>2%，表示风量不够，Outl<0，输出解耦信号适当减煤。
    同样，把给煤量偏差e引入二次风控制回路中，可以实现当煤量过多时，在一定范围内产生一个解耦信号适当加风的功能。
    -2%<e<0，表示煤量略多，解耦回路输出Out2=0，不影响风量控制；
    e<-2%，表示煤量较多，Out2>0，输出解耦信号适当加风。
2.2.3 积分分离PID控制算法的应用
   在调试时发现给煤机转速控制效果不好，反复修改PID参数但收效甚微。经过分析发现原因是给煤机除了在DCS侧有一个转速控制回路外，在就地还有一个转速控制器，该就地控制器的PID参数只有两种模式，分别适用于滑差电机和变频调速，且两种模式下其PID参数是固定的。在就地控制器上作转速指令阶跃振动试验，发现其动态特性迟延较大且过渡过程较长，这样一来，如果在DCS侧的转速控制器仍然采用比例加积分的算法就会出现在不该积分的时候却积分，当积分过头时又减不下来的情况。为了避免造成动态偏差过大和积分饱和，乃至系统振荡，引入积分分离PID控制算法，既保持了积分作用，又减小了超调量，使得控制性能有了较大的改善，其具体实现如下：
   a.根据实际情况，设定一煤量偏差阈值E>0；
   b.当实际煤量偏差│e│>E，取消DCS侧给煤机转速控制器的积分作用，即采用P控制，既可避免过大的超调，又可使系统有较快的响应；
   c.当实际偏差│e│<E，采用PI控制，可使系统有较高的稳态控制精度。
2.3 基于精确配风原理的二次风控制系统
2.3.1 设计思想
    准格尔电厂的二次风箱为小风箱结构，即风箱与磨煤机一一对应，目前常见的控制方案是氧量调节器的输出(氧量校正系数)乘在二次风挡板控制回路中构成具有氧量校正的比值控制系统，即氧量校正系数乘在图1中KRS的位置，氧量调节器的设定值是负荷-O2%曲线，考虑到炉膛漏风，又在二次风控制回路中乘以漏风系数。这种方案应用较普遍，但它存在着不足，比如漏风系数是一个常量，这就不能根据实际漏风情况加以变化。同样当负荷不变而炉膛燃烧工况变化时，负荷-O2%曲线不能相应变化以维持燃烧的经济性。
    针对上述情况，在准格尔电厂设计了基于精确配风原理的二次风控制系统，即以送风机控制空预器二次风道出口风压，以与磨煤机对应的二次风挡板开度控制二次风量，首先计算出每台磨的煤量对应的最佳过剩风量，然后根据整个炉膛的过剩风量(包括理论过剩风、漏风和吹扫风量等)计算出燃烧空气系数校正二次风挡板开度，以保证燃烧的经济性。它具有如下特点：
   a.与给煤机转速控制系统相结合，较好地解决了负荷变化时风煤的动态配比问题(详见前述)。
   b.是一个串接在燃料量主控系统下的具有燃烧空气系数校正功能的比值控制系统，其中燃烧空气系数校正回路又是一个包含了氧量校正、漏风校正等功能的系统。
                       
2.3.2 理论基础
    按照煤的元素分析，使燃料完全燃烧所需的空气量称