周姚芳

(嘉兴发电有限责任公司，浙江平湖314201)

摘要：本文通过给水流量软测量的应用实例，介绍了软测量技术的基本思想，应用的注意点及其应用价值，提出通过软测量技术进行事故预想，对一些重要测量值事先建模，实际比较，逐渐逼近真值，一旦被测点故障，即可用软测量值代替的建议。

关键词：软测量；火电厂；应用；DCS

０ 引言

现代化的大型火力发电厂都运用ＤＣＳ系统实现信号采集，过程对象物流量的自动调节及设备保护等功能。一旦测点信号的测量元件发生故障，将会严重影响自动调节系统的投入，影响到机组安全运行时，还得被迫停机处理缺陷，造成大的经济损失。运用软测量技术可以用有关联的测点信号软测量出故障信号的变化趋势，较接近或真实的反映故障信号，同样能保证机组的安全经济运行，所以软测量在火力发电厂中有极高的应用价值。

软测量的基本思想是把自动控制理论与生产过程知识有机结合起来，应用计算机技术， 对于一些难于测量或暂时不能测量的重要变量（或称为主导变量），选择另外一些容易测量的变量（或称为二次变量），通过某种数学关系来推断和估计出重要变量，以软件计算的形式来代替硬件（传感器）功能。这类方法具有应用灵活、响应迅速、且投资低等优点。

１ 软测量在电厂应用的实例

嘉兴发电有限责任公司两台300MW机组为亚临界，汽包强制循环锅炉。DCS控制系统是德国SIMENS的T-ME系统。给水系统配两台50%容量的汽动给水泵和一台50%容量的电动给水泵作为备用,每台给泵的入口装有流量孔板，测量单台给水泵的流量。在锅炉给水总管上设有测量喷嘴，装了3个变送器，这3个测点三取中信号作为给水流量信号。（流程图见图１）汽包水位自动调节系统为三冲量调节系统(汽包水位、给水流量、蒸汽流量)，机组主蒸汽流量超过３２５t／h，由单冲量自动无扰过渡到三冲量，主蒸汽流量低于２７５t／h，由三冲量自动切为单冲量调节。

2005年2月16日下午#2机组临修启动，升负荷期间，发现3个给水流量变送器都无法测量到给水流量信号。热控人员检查了给水流量信号检测回路，对现场变送器进行校验合格，并多次排污，高低压侧管路都能放出水，但无差压信号，对流量计算回路的参数进行核对无误。经以上检查，排除变送器和检测回路的问题。由于3个给水流量变送器的测量喷嘴是同一个，因而初步认为流量喷嘴故障引起3个给水流量变送器均无法测量到给水流量信号。

由于无法测量到给水流量，汽包水位三冲量自动调节不能投入，监视不到给水流量，给运行人员加大了操作量，影响机组的升降负荷率及安全性。为了尽可能的减轻运行人员的负担，因而尝试使用软测量技术准确表征给水流量，以期给水三冲量控制能正常投入自动。

三台给泵的入口都有一个流量信号，因而新的给水流量是三个单泵给水流量之和，用此信号替代原来的给水流量，进入汽包水位三冲量调节系统，原调节策略不作改动。新的给水流量用原给水流量的通道在CRT上显示，CRT画面不作任何修改。

正常运行时三台给泵中有一台是处于备用状态，如备用给泵的流量不为零，或再循环阀位进行检修都会影响总的给水流量。为了使备用泵的流量不影响给水流量，备用泵检修时水位调节正常投用，因而做了一个切换开关，当泵运行时将该泵的流量计入，泵停运时流量为零。考虑到泵从运行到停运的过程中，泵的流量不可能瞬间到零，因而又增加了一个惯性环节。

考虑到给泵入口流量包含了再循环流量，如再循环门打开，该泵进入给水总管的实际给水流量将会减少，而非给泵入口流量，所以单台给泵给水流量＝给泵入口流量－再循环流量。

给泵再循环管道上只装了再循环门，没有装流量测点。流量和阀门的实际位置有一定的函数关系，因而根据厂家提供的阀门特性曲线可得到再循环水量。

通过软测量得到新的给水流量信号，对自动调节参数进行适当调整后，顺利投入了汽包水位自动调节系统，机组升降负荷时，汽包水位自动调节正常，品质良好。自动调节系统对信号数值的要求不是非常精确，只要能正确反映物理量变化的趋势及变化量的大小即可。通过调节器参数的调整，被调量的品质是可以保证的。从2005年2月1７日开始采用软测量技术得出的给水流量信号参与汽包水位调节，应用至今无异常发生且调节品质达到要求。

２ 软测量在火电厂应用的注意点

２.１ 正确建立软测量模型

软测量模型直接关系到软测量值的可靠性和实用性，所以软测量模型是软测量技术的核心。要从过程内在的变化规律出发，通过物料平衡与能量平衡和动量平衡建立数学模型。为了获得软测量模型，我们必须对工业流程的变化过程非常详熟，全面掌握过程中各个物理量变化的一般规律和其在特殊工况时的特异性，所建立的软测量模型要适应过程对象全程的变化。同时所采用的软测量模型能用DCS系统提供的工程师软件工具准确、贴切的表达,这样软测量模型才能建立和在实际中运用。

２.２ 正确选择二次变量

二次变量选择的好坏直接影响软测量应用的效果，因而二次变量必须与主导变量关系非常密切，应符合灵敏性、特异性、过程适用性、精确性等原则。对于二次变量我们要特别关注它的特异性，由于软测量值要尽量反应过程对象全程的变化，所以对于一些特殊和异常的工况，所要采用的二次变量数目会有增减。如实例中，考虑到低流量时泵的再循环阀可能会打开，因而引入了再循环流量。

２.３正确处理二次变量

二次变量的正确性和可靠性关系到软测量的精度，而任一数据的失效都会导致整体性能的大幅度下降。因此对二次变量的处理十分重要，随工况变化，二次变量可能存在取舍问题。实例中为了备用泵的任何操作不影响正常运行时的给水流量，在实例中作了泵运行的切换开关。

２.４ 软测量模型在线校正

 任何模型在实际运用中都需要进行不断地调试，以使其能真实地表征对象的动态特性。软测量模型在自动调节系统中运用时，要根据调节品质适当地调整软测量模型，以使软测量模型精确地反应主导变量，使其更具实用性和可靠性。

３ 软测量在火电厂应用的价值

3.１ 运用灵活，响应迅速

火电厂实际运行中，测点故障时有发生，对于参与调节的参数，因故障要停机处理或影响机组出力的，可以运用软测量技术导出。此方法处理故障时间短，生效快速，特别是应对突发事件效果更佳。

3.２ 安全经济性高

就地重要测点故障时，运用软测量技术可以避免停机消缺且能保证机组的安全运行，大大减少了因停机而造成的重大经济损失。

3.3 节省成本

对于一些不是非常重要的参数，我们可以应用软测量技术获得，这样就可以节省部分购买维护仪表的费用。因而在机组的基础设计中就可以考虑采用软测量技术，适当的减少测点，降低成本。

3.４ 预先设计，在线调整，降低风险

我们可以用软测量技术做事故预想，对于一些重要的测量值事先建模，在线与实际测量值进行比较，并对软测量模型不断调整使其逼近实际测量值，准确的反映测量值的变化方向，大小。这样当发生测点故障时，就可以直接应用软测量值，风险极小。

参考文献：

［1］唐月娥.工业过程软测量与推断控制技术的研究.上海：华东理工大学自动化所，1998.

作者简介：

周姚芳(1973-)，女，大专，助理工程师，主要从事火力发电厂自动控制系统技术管理工作。