随着设备的老化和当时技术水平的局限，我国在20世纪80年代投产的火力发电机组逐渐进入扩建改造期。丰城发电有限公司3、4号机组的汽轮机为N300 -16. 7/538/538型亚临界、中间再热式、高中压合缸、双缸双排汽、单轴、冷凝式汽轮机，锅炉为HG-1025/18. 2-YM6型亚临界压力一次中间再热控制循环汽包炉。机组的自动控制系统存在诸多问题，对其实施了分散控制系统(distribute control system，DCS)改造，将控制系统改为北京国电智深控制技术有限公司自主研发的EDPF-NT+ DCS。改造后的控制系统包括：数据采集系统( data acquisition system，DAS)、模拟量控制系统(modulating control system，MCS)、顺序控制系统(sequence control system，SCS)、锅炉炉膛安全监视及燃烧器管理系统(furnacesafety supervisory system，FSSS)、汽轮机数字式电液控制系统(digital electro-hydraulic control system，DEHCS)，汽动给水泵控制系统（micro-electro-hydraulic control system,MEHCS）等。30码期期必中生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
1、DCS优化设计
1.1 网络配置
2台机组之间不设置公用网络。吹灰和汽机监视仪表（turbine supervisory instruments，TSI）采用串口服务器连入DCS主网。并在DCS侧通过互锁逻辑，实现同一时间内只能有1个吹灰器在运行。TSI采用解包算法把模拟量解为开关量，提供状态信息。
1.2冗余配置
考虑到DCS的特点，为了降低系统的危险性，在硬件配置上DCS充分运用设备冗余技术，使网络、控制器，电源模件等都实现了冗余配置。控制器分配是控制系统设计最关键的环节。
1.3控制器及I/O信号分配
3、4号机组分别采用18对冗余控制器，控制器分配采用工艺结合功能的方式，在工艺流程基础上按照MCS、燃烧管理系统(boiler manager system，BMS)、SCS、DAS和DEHCS进行了合理的分配，5台磨煤机和BMS公用逻辑分配到3对控制器中实现，事件顺序记录( sequence of event，SOE)信号集中在DAS的1对控制器。
DCS I/O点分配合理与否将直接影响自动调节和联锁保护的可靠性。系统控制器柜和扩展I/O柜，正面为A列和B列，反面为C列和D列。在I/O点分配时必须遵循以下原则：
(1)重要的同类设备分配到不同控制器。
(2)参与调节和保护的同一信号有多个测点的，应分到不同的分支卡件上。
(3)同类型模拟量输出信号(如送风机动叶A和B)尽量分配在不同的分支，至少确保分配在不同的卡件。
(4)对于相互备用的设备（如交直流润滑油泵）在同一控制器的，输入状态点和输出指令应分放在不同的卡件上，最好是能安排在不同列。
(5)对于不同控制器之间的信号传输，重要的参与保护的信号采用硬接线。
2、CCS控制策略
锅炉一汽机协调控制系统（fumace-turbinecoordinated control system，FT℃CS）的任务是协调锅炉和汽轮机的工艺系统，使机组在即时能力下，能最大限度地满足电网要求的发电数量（功率）和质量（频率）。快速、准确和稳定地响应自动发电控制(automaticgeneration control，AGC)或电厂运行员的负荷指令。
协调控制系统由3部分组成，即机组主控（机组负荷指令和压力指令）、汽机主控和锅炉主控。机组主控系统有协调、汽机跟随、锅炉跟随、机炉手动等4种运行方式，在协调控制方式下，又有定压和滑压2种运行方式。
FI℃CS的基本控制策略采用直接能量平衡（direct energy balance，DEB）原理，如图l所示。图l中：No代表汽机功率设定值；Ng代表汽机实际功率；PI代表汽机一级压力；PT代表主汽压力；Ps代表主汽压设定值。以能量平衡的观点来设计CCS系统，机、炉控制器通过能量平衡信号快速响应电网负荷要求，又能维持参数稳定。直接能量平衡系统中汽机控制器对负荷指令和实发功率的偏差进行调节。
能量需求信号为( Pl/P,r) Ps，以主汽压力设定值和汽机有效阀位的乘积表征在定压或滑压等不同运行工况下的汽机能量输入，作为汽机对锅炉的能量需求，其值不受锅炉侧扰动的影响，因为此时汽机一级压力和主汽压力成比例变化，( P1/PT)不变。热量信号为，以一级压力表征的主蒸汽流量加上汽包压力微分表征的锅炉蓄能作为锅炉发热量，其值既能反映燃料量的改变，也能反映燃料成分或发热量的改变，并且不受汽机侧扰动的影响，正确表述了锅炉供应的能量。
3、控制逻辑优化
(1)丰城电厂由于主给水电动门没有模拟量测点，用图2所示逻辑求得主给水电动门的模拟量值，再用模拟量判断出阀门的状态，给运行人员监控提供了可靠的判断依据。30码期期必中生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
(2)当机组负荷变化时，锅炉侧的纯迟延和大滞后是影响机组动态响应的关键因素。为此，根据机组负荷主指令（unit load demand，ULD）信号生成l组动态前馈信号，即锅炉动态加速信号( boiler inputrate，BIR)，作用到送风、燃料等系统，加速锅炉对负荷指令的响应速度，起到先动作、早控制的作用。丰城300 MW机组采用的动态前馈逻辑如图3所示，其中：压力设定、DEB、负荷等信号的前馈作用可以根据具体的情况用增益来适当的加强或减弱。
机组投运后，一次调频试验结果如表l。当机组有9.5的负向频差时，实际负荷由当前的稳态值开始下降，当频差消除后，实际负荷从新回到一个稳态值。主蒸汽压力虽然略有上升，但受频差影响不大。汽包水位虽然一直在波动，但由于负荷升高，总体趋势上水位也是在上升的。主蒸汽温度基本上维持在额定值附近，变化不大。这说明一次调频投入后，机组的主汽压和主汽温都能维持较好的稳定性，此次改造采用的控制逻辑达到了很好的控制效果。
4、结语
丰城3.4机组节能扩容改造后，发电功率300 MW提高到340 MW，增加了40 MW电网调峰能力和电厂发电容量，且控制系统运行情况良好，没有出现过保护误动和拒动，并实现了AGC和一次调频控制，其控制器设计、控制策略和连锁保护优化值得同类工程借鉴。
