模糊控制在200 MW機組球磨機上的應用

   時間:2014-03-11 14:15:32
模糊控制在200 MW機組球磨機上的應用簡介
        徐州電廠4台國產200 MW燃煤機組,是帶中間儲倉球磨機制粉系統,自投產以來一直採用手動操作。運行人員勞動強度大,……
模糊控制在200 MW機組球磨機上的應用正文
   徐州電廠4台國產200 MW燃煤機組,是帶中間儲倉球磨機制粉系統,自投產以來一直採用手動操作。運行人員勞動強度大,並且常常受到系統正壓、跑粉、滿罐的威脅。當煤種、煤質、鋼球量、風量變化時,因操作不及時影響機組的經濟性。為此,5號爐增裝了華北電力大學研製的球磨機模糊控制系統正式投入運行。2年來,該系統運行穩定、控制可靠。通過控制磨煤機的最佳出力,維持球磨機的出入口差壓,保證了球磨機出口溫度,避免了跑粉、滿罐現象的發生,以及制粉系統的堵管、煤粉爆燃等情況。

1 模糊控制系統的功能
   球磨機模糊控制系統,由硬體、軟體兩部分組成。硬體是以工業控制機為核心的一整套控制系統。軟體由監控程序、中斷服務程序和實時程序3部分組成。
1.1模糊控制系統的功能
   (1)數據採集、存儲、管理功能。
   (2)控制系統監控包括總的概貌、系統流程、控制器棒圖、實時曲線、歷史曲線等圖形界面。
   (3)自動控制投入時,通過模糊控制演算法,輸出相應的控制量,使球磨機安全運行,保持最佳出力。
   (4)窗口報警和非窗口報警兩種方式。
   (5)手動/自動的無擾切換。
(6)屏幕拷貝功能,可列印控制系統中的任何顯示界面及曲線。

1.2模糊控制的特點

    1)模糊控制演算法能實時地修正控制規則,使球磨機運行在最佳經濟負荷狀態。

    2)人機界面友好,便於操作和管理。實時顯示磨煤機負荷、出入口差壓、入口負壓、出口溫度等參數,趨勢變化可用來指導手動操作。

 
3)磨煤機負荷採用拾音式負荷變送器,測量磨內存煤量,準確、靈敏、線性好。
   4)系統具有預測功能,能有效地防止球磨機滿罐、跑粉等不安全情況。   
5)具有參數越限報警及「滿煤」、「斷煤」報警窗口畫面功能,及時提醒運行人員。

  6)可追憶24 h各種參數的歷史趨勢。報警記錄畫面可追憶24 h內越限參數。

 
7)CRT觸摸屏,操作直觀、簡便。
2 實時模糊控制原理
   模糊控制系統的設計是根據球磨機運行的特徵和要求,確保磨的入口負壓和出口溫度在正常範圍內,使其出力達到最大值。

2.1多變數模糊解耦控制
   球磨機制粉系統「三輸入三輸出」耦合程度較強,如圖1所示。採用多變數控制策略,考慮到可忽略給煤量對負壓的影響,有時需用給煤量來抑制出口溫度調節的大遲延,負壓迴路控制周期很快等。在調試時,根據實際工況、用經驗法和試驗法,適當調整解耦係數。這樣,三變數過程就近似簡化為獨立的單入、單出過程,可以採用單變數模糊控制了。

2.2自組織分級模糊控制
   當球磨機存煤量在正常範圍內時,控制系統採用自組織分級模糊控制。要獲得良好的控制效果,必須滿足如下的控制規則:U=Uo+ΔU   ΔU=[αE+(1-α)EC]  式中U、Uo—模糊控制器的瞬態輸出與穩態輸出;α—修正因子。
   改變α很容易實現不同狀態下過程響應對誤差E和誤差變化EC的加權程序,恰好反映了手操時的特點。
模糊化和精確化兩個過程直接影響被控過程動態性能的優劣,主要反映在量化因子Ke、Kec和比例因子Ku的選取上。量化因子Ke、Kec通過調整語言變數的取值來改變控制的輸出,通常誤差E(或誤差變化EC)的語言值越大,相應控制器的輸出(控制量變化)所取的語言值也越大。增大Ke、Kec可加快系統的響應速率,減小穩態誤差與誤差的變化,但可能引起系統超調。比例因子Ku越大,系統上升速率越快。Ku取得較小時,系統的穩態誤差較大。通常對3個因子的在線修改,相當於增加了查詢表的級數,也就間接地修改了控制規則。
   在正常運行中,磨入口負壓受下煤量和風量的影響波動較頻繁,因此分級控制應首先控制合適的負壓。其次,再控制出口溫度在給定的範圍內。最後,在正常的負壓和溫度情況下,調節給煤量使磨煤機內存煤量達最佳,從而使磨出力為最大。

3 模糊控制系統的構成
   球磨機模糊控制系統採用單台工業控制機對1台機組的所有鋼球磨同時進行實時控制,系統構成如圖3所示。機櫃內是以工控機為核心的計算控制系統,具有數據採集、實時控制、顯示操作、報警、管理等功能,還具備工程師站的調試、維護、參數整定等功能。控制台CRT觸摸屏和專用鍵盤,用於監控畫面的選擇,運行參數的監視與操作。改造中保留了常規儀錶,以便運行人員進行參考比較。常規調節球磨機系統的負荷是以出入口差壓來表徵的。球磨機負荷的變化響應惰性大,遲延長,靈敏度低,且易受風量變化干擾。華北電力大學電科所研製的拾音式負荷變送器,有效地測量球磨機負荷,具有線性好,整定簡單,運行穩定、可靠性好等特點。
4模糊控制系統的投運
   球磨機模糊控制系統的正式投運,結束了徐州電廠中儲式球磨機制粉系統長期以來手操的歷史。該系統投運后,磨入口負壓、出入口差壓、磨負荷、出口溫度各參數運行穩定、可靠,調節品質達到設計要求。模糊控制系統投運后,球磨機電耗一般<14 kW·h/t,電耗率<0.77%。而未投模糊控制的球磨機電耗>15 kW·h/t,電耗率>0.82%。可見球磨機模糊控制節能效果明顯,具有良好的應用前景,為使球磨機模糊控制系統更加完善,提出如下建議:
1)將球磨機啟動、停止過程中的「倒風」、「暖磨」、「抽粉」、開關風門等順序控制也納入工控機程序控制,提高自動水平。

2)為提高通用性,實現與DCS的介面,應將球磨機模糊控制系統作為子系統或軟體包納入DCS系統。

   3)應考慮與DDZ-Ⅱ執行機構配套時,磁放的「保位」功能。

  參考文獻

[1]李遵基,蔡軍.中間儲倉式制粉系統球磨機模糊控制理論與實踐.中國電力,1996(10)
[2]李天鐸等.鋼球、滾筒式磨煤機制粉系統的數學模 型和動態模擬.動力工程,1985(4)
[3]李友善.模糊控制理論及其在過程式控制制中的應用.國防工業出版社,1993

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