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        磁翻板液位计在高压加热器液位测量中的改造方案

         高加液位稳定性改良的具体实施方案一般分为硬件部分和控制参数整定部分。首先,取消精度低、受高温影响故障率较高,可靠性较差的传统的磁翻板液位计;其二,在保留原始差压变送器的情况下,新增一套电接点水位计,使高加液位由二取中变为三取中模式。

         
        通过上述硬件改造,克服了因磁翻板液位计自身原因,造成的液位偏差,且将原先二取中间值计算方式变成三取中间值,可有效解决水位单点跳变导致偏差过大的问题。(此次现场并没有接触太多液位计,其实现在磁翻板液位计带远传可选用5mm和1mm高精度远传4-20mA信号控制,比电接点液位计精度高)
         
        2.2控制参数整定部分
        首先,对疏水阀开关形成进行重新整定;其二,对DCS逻辑组态中的阀门自动调节PID参数进行优化整定。如图2所示,引入水位PID自动控制仿真演示系统,从DCS中,获取对应PID调节方程,使用自适应遗传算法,在上述仿真系统中,对PID控制参数进行离线优化,并使用Simulink仿真软件,对优化效果进行理论结果验证。zui后将优化后的参数,代入实际系统,进行实际工况调整,完成高加液位PID自动控制参数整定。
        水位 PID 自动控制仿真演示系统
        (1)自适应遗传算法简介。遗传算法(geneticalgorithm,GA)是一种进化算法,它的主要思路是模仿达尔文进化论中“竞天择、适者生存”的演化方法,按照人类的要求制定选择规则,然后模拟大自然优胜劣汰的方式,使其在随机种群中自然的进化繁衍,zui终存活下来的个体即为该种群的优势个体。在遗传算法中,通常会将所需要解决的问题进行参数编码,以染色体的方式表示,再以选择、交叉、变异等运算将各染色体进行迭代,以此方法来使各种群染色体中的信息得到交换,产生新的个体和基因组合,zui终得到符合人类所设置的规则的优势个体及其染色体组合。
         
        本文所使用的自适应遗传算法,实际上就是经典遗传算法的一种改进版本,其通过对遗传参数的自适应调整,极大程度的提高了算法的收敛能力和速度。以仿真软件为测试平台,PID控制参数为优化对象,进行参数整定。
         
        2)Simulink仿真。将优化后的PID控制方程及其参数,使用Simulink仿真建模的方法进行验证。从下图可以看出,在进行水位调整时,参数修改前反馈曲线的波动明显更加强烈,而使用优化后的参数进行控制的水位,反馈曲线稳定更加迅速。图3为Simulink仿真输出的反馈曲线示意图。
        水位调整波动反馈曲线
        (3)实际工况下参数整定。
        2019年6月1日,1#汽轮机重新启动,待机组带负荷后,小组成员对原有的疏水阀PID参数进行了修改,并人工给与一定的水位扰动,来验证阀门的动作线性及水位的跟踪变化情况,图4为小组成员当时记录下的疏水阀PID参数以及微调后对应的水位曲线。zui终,通过小组成员们,不断的实验调整,实际水位在人工扰动的情况下,均可及时实现液位跟踪。
        疏水阀 PID 参数实际工况下参数微调过程图
        3高加液位稳定性改良方法优势
        (1)通过系统排查,合理升级硬件,有效避免了因为设备自身问题导致的液位跳变、数值不准等导致的故障。彻底根除了因底层采样不确,引发的机组停机。
        (2)科学的阀门自动调节PID参数进行优化整定。使用高适应性的改良遗传算法配合液位仿真系统对阀门自动调节PID参数进行优化整定,确保方案可移植,可行性的前提下,有效实现了对目标参数的精准优化,并通过现场重复调试,确保了对实际工况的匹配。
         
        4高加液位稳定性改良的实施过程及成果简介
        4.1实施过程
        (1)现场调查。新昌电厂#1机组高加水位设计三套,其中二套为差压变送器测量方式,量点液位容易因单点故障导致液位波动,无法做到保护3取2的安全稳定,如图5所示;另外一套水位计采用磁翻板远传液位计,磁翻板液位计精度低、受高温影响故障率较高,可靠性较差。由调查结果可以得出,高加液位测点现场采用2点取样设计,一旦单点液位剧烈或坏点情况,系统只能被迫选择另一点液位情况,势必会对高加整体液位情况有较大影响。
        磁翻板液位计
        小组成员通过做高加正常疏水阀的调门扰动实验,对比PID参数设置情况,发现人工给予水位一定的扰动时,正常疏水阀动作缓慢,会使水位出现一定的超调或振幅现场,对水位超调有一定的影响。由调查结果可以得出,高加正常疏水阀门只要有小幅的波动,整个水位就会出现大幅的震荡,说明整个疏水阀的阀门线性不佳,水位容易因阀门波动而剧烈波动。
         
        (2)硬件改造。如图6所示,1#汽轮机计划停机小修,小组成员对原有的磁翻板液位计进行了拆除,并按初始计划新增电接点液位计。
        磁翻板液位计拆除改装示意图
        (3)软件改造。如图7、8所示,小组成员对原有的液位DCS逻辑画面进行了修正。
         

        DCS 操作画面修改示意图DCS 逻辑画面修改示意图

         
         
        4.2项目成果
        #1机组新增高加水位测点后以及整定高加疏水调节阀PID参数后,高加水位测量准确,高加水位自动调节品质良好,数据明显优于改造前,高加水位控制波动范围在改造前经常超过±50mm,改造后水位控制波动范围基本上能够控制在±50mm之内,高加水位波动过大次数由原来每月6.33次成功降至2.2次。
         
        5结束语
        该方法为高加液位故障频发导致机组运行不稳定的发电厂家,提供了一个有效、可行的解决方案,通过软硬件结合的整改方法,极大降低了由于高加水位波动过大导致的缺陷次数。有效改善了机组的运行环境,提高了运行稳定性。
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