PID調(diào)節(jié)是火電廠等領(lǐng)域常用的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式，主要是根據(jù)被調(diào)量的變化特性，通過比例(P)、積分(I)、微分(D)作用，改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性，達(dá)到穩(wěn)定調(diào)節(jié)的目的。在火電廠中，DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)以及內(nèi)置模數(shù)調(diào)節(jié)的設(shè)備，大多會(huì)采用PID調(diào)節(jié)。盡管隨著科技的發(fā)展，大數(shù)據(jù)、模糊控制等概念被火電廠吸收和利用，但是PID調(diào)節(jié)的主體地位并沒有改變，為火電廠的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。
第一個(gè)問題：PID調(diào)節(jié)是否是完美的？
答案：不是。PID調(diào)節(jié)只是針對(duì)有限可控因素進(jìn)行調(diào)節(jié)，不能涵蓋所有因素。比如，汽包水位調(diào)節(jié)(以執(zhí)行機(jī)構(gòu)為上水調(diào)節(jié)閥為例)只能將給水流量、蒸汽流量和汽包水位三個(gè)變量納入其中，鍋爐負(fù)壓自動(dòng)只考慮了爐膛壓力，氧量自動(dòng)只考慮了送風(fēng)和氧量。所以，它的調(diào)節(jié)都是有限因素的調(diào)節(jié)，這些因素都可以準(zhǔn)確測量。
但是，以汽包水位為例，影響水位變化的除了給水流量、蒸汽流量以外，還包括汽水溫度變化、介質(zhì)流量變化速率等，我們只能將這些因素盡可能的排除在外。當(dāng)然，這些因素不是決定調(diào)節(jié)結(jié)果的主要因素，但確實(shí)影響調(diào)節(jié)質(zhì)量的重要因素。
第二個(gè)問題：導(dǎo)致給水自動(dòng)無法正常投入的因素有哪些？
分三種情況說，第一種是自動(dòng)根本無法投入；第二種是自動(dòng)投入后調(diào)節(jié)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致水位波動(dòng)大；第三種是自動(dòng)投入后偏差大解除。
三個(gè)問題雖然有差別，但原因無外乎以下幾個(gè)方面：
1、PID功能塊內(nèi)部參數(shù)設(shè)置不合理。包括比例、積分、微分、正反作用、水位濾波時(shí)間、PID輸出上下限、實(shí)際值和設(shè)定值偏差等參數(shù)。一般來說，汽包水位調(diào)節(jié)采用串級(jí)調(diào)節(jié)，主調(diào)的輸出作為副調(diào)的設(shè)定，主調(diào)的過程值為水位，蒸汽流量作為補(bǔ)償，給水流量作為副調(diào)的過程值。
在這個(gè)環(huán)節(jié)中，最不可控的變數(shù)其實(shí)是蒸汽流量，雖然它只是作為補(bǔ)償，但是機(jī)組負(fù)荷急劇變化過程中，補(bǔ)償值將更大影響輸出。筆者的建議是，在出現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷不穩(wěn)的情況下，比如甩負(fù)荷，應(yīng)加強(qiáng)水位自動(dòng)的手動(dòng)干預(yù)力度，甚至應(yīng)解除自動(dòng)。筆者參考了一些國內(nèi)的機(jī)組，目前在機(jī)組RB的前提下，有些機(jī)組設(shè)計(jì)有解除自動(dòng)邏輯，有些沒有。其實(shí)不管什么情況下，都應(yīng)該將手動(dòng)干預(yù)作為重要的手段，避免汽包滿水或者干鍋。
2、自動(dòng)投入后水位波動(dòng)大的原因有很多，在不考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)線性的前提下，PID參數(shù)的設(shè)置是很重要的方面。水位自動(dòng)不需要增加微分調(diào)節(jié)，原因是水位的變化體現(xiàn)較快，不像汽溫等有延時(shí)。關(guān)于比例和積分的設(shè)置，在過程控制欄目的文章講過很多，這里不做贅述。
3、關(guān)于何種情況下解除水位自動(dòng)。首先從水位三沖量調(diào)節(jié)品質(zhì)考慮，當(dāng)水位等參數(shù)品質(zhì)壞點(diǎn)需要自動(dòng)解除，其次實(shí)際值與設(shè)定值偏差大需要解除；此外執(zhí)行器不跟蹤或者故障需要解除。
第三個(gè)問題：負(fù)壓自動(dòng)如何調(diào)節(jié)？
一般135MW以下機(jī)組負(fù)壓自動(dòng)通過引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)，135MW以上機(jī)組采用引風(fēng)機(jī)擋板調(diào)節(jié)。負(fù)壓自動(dòng)最大的特點(diǎn)受鍋爐爆燃的影響比較大，不管是煤粉爐、垃圾爐還是生物質(zhì)爐，都會(huì)受到爆燃的影響。此外，在機(jī)組負(fù)荷變化大的情況下，負(fù)壓自動(dòng)往往調(diào)節(jié)比較頻繁，甚至比水位自動(dòng)更難以控制。
所以，筆者一直強(qiáng)調(diào)的是，負(fù)壓自動(dòng)盡量將比例作用放弱，以減小調(diào)節(jié)過程中負(fù)壓的震蕩。我們可以將作用的頻率加快，但是作用幅度不宜過大。負(fù)壓受爐膛通流順暢與否影響較大，特別是循環(huán)流化床鍋爐，負(fù)壓的調(diào)節(jié)還要充分考慮鍋爐流化作用。最近兩年，個(gè)人感覺雖然垃圾爐熱值不穩(wěn)定，但是負(fù)壓較好控制。對(duì)于生物質(zhì)鍋爐，不管是循環(huán)流化床、振動(dòng)爐排，爆燃的現(xiàn)象比較多，所以較難控制。不過，對(duì)于煤粉爐，不管是直吹爐還是循環(huán)流化床，由于煤的熱值相對(duì)穩(wěn)定，負(fù)壓調(diào)節(jié)也相對(duì)正常。
負(fù)壓調(diào)節(jié)盡可能把比例作用放弱后，嘗試在積分作用上下功夫。這里需要補(bǔ)充的一點(diǎn)是，負(fù)壓調(diào)節(jié)不要指望可以將負(fù)壓拉到絕對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值，只要能夠負(fù)壓在安全和經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)波動(dòng)就是勝利。
第四個(gè)問題，凝汽器水位靠什么調(diào)節(jié)？
凝汽器系統(tǒng)是完成火電廠朗肯循環(huán)中等熵壓縮作用的重要設(shè)備，換句話說它的作用在于將蒸汽凝結(jié)后打入循環(huán)的下一步。所以，凝結(jié)水泵的主要作用是為水循環(huán)增加動(dòng)力，而不是調(diào)節(jié)凝汽器水位。所以，對(duì)于變頻凝結(jié)水泵，自動(dòng)調(diào)節(jié)出口壓力，凝汽器水位靠除鹽水補(bǔ)水來調(diào)節(jié)。
有人會(huì)問，如果出現(xiàn)補(bǔ)水關(guān)閉后，凝汽器水位還持續(xù)增長甚至滿水的情況怎么辦？這種情況會(huì)不會(huì)出現(xiàn)，肯定會(huì)！但是如果大家對(duì)熱力循環(huán)比較了解的情況下，在凝汽器出口壓力可以維持整個(gè)熱力循環(huán)的情況下，凝汽器水位滿水的情況非常小。除非出現(xiàn)凝結(jié)水泵跳閘等極端情況，除此之外凝汽器熱井缺水的概率更大。因此，只要利用好除鹽水補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥，凝汽器水位相對(duì)比較容易控制。
第五個(gè)問題，減溫水怎么調(diào)節(jié)？
這是個(gè)難題！無論什么類型的鍋爐，減溫水的調(diào)節(jié)都是難點(diǎn)，關(guān)鍵原因在于溫度變化和測量的延遲較大。減溫水一般設(shè)計(jì)有兩段或者三段，筆者曾遇到一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)有四段。一般減溫水調(diào)節(jié)的延遲時(shí)間達(dá)到1分鐘，有的甚至更長。曾經(jīng)遇到一個(gè)機(jī)組，減溫水調(diào)節(jié)后，溫度5分鐘后才發(fā)生變化，我一度懷疑溫度的測量出現(xiàn)問題。后來經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)目減溫水流量設(shè)計(jì)偏小，導(dǎo)致調(diào)節(jié)的不靈敏。
減溫水調(diào)節(jié)要引入微分作用。但是，筆者現(xiàn)在覺得還應(yīng)該考慮另外一個(gè)問題。目前筆者參與的機(jī)組，筆者一般不會(huì)盲目投入減溫水自動(dòng)。筆者會(huì)持續(xù)跟蹤運(yùn)行人員手動(dòng)對(duì)減溫水的調(diào)節(jié)，然后計(jì)算出調(diào)節(jié)閥常用的開度范圍，通過在PID輸出中增加限幅，先將閥門的開度限制在一定范圍內(nèi)，然后再修改PID參數(shù)。這樣做的好處是可以避免調(diào)節(jié)過程中延遲時(shí)間過長導(dǎo)致調(diào)門全開全關(guān)，從而影響機(jī)組穩(wěn)定。
筆者的這個(gè)方法屢試不爽，在很多項(xiàng)目得到了應(yīng)用。這個(gè)方法同樣適用于延遲時(shí)間較長的脫硝系統(tǒng)噴氨自動(dòng)，有一些氨法脫硝機(jī)組，由于受到催化劑的影響，NOx調(diào)節(jié)要么超標(biāo)，要么氨水使用量過大造成浪費(fèi)。
