爐磨煤機(jī)制粉專家控制系統(tǒng)工作總結(jié)樣本

＃5爐磨煤機(jī)制粉專家控制系統(tǒng)工作總結(jié)臺州發(fā)電廠設(shè)備部1概述我廠#5機(jī)組為國產(chǎn)135MW機(jī)組，其制粉系統(tǒng)采用2套中儲式球磨機(jī)制粉系統(tǒng)。該機(jī)組于底大修時安裝和利時MACSII集散控制系統(tǒng)。但在DCS系統(tǒng)中沒有成熟中儲式球磨機(jī)制粉控制系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)還是維持人工操作，制粉系統(tǒng)效率得不到提高。而制粉系統(tǒng)如實(shí)現(xiàn)智能專家控制將可以自動尋找制粉系統(tǒng)最佳工況，它能保證制粉系統(tǒng)最大化逼近最佳工況，它可以在運(yùn)營中依照煤質(zhì)變化及各種參數(shù)變化自動尋找制粉系統(tǒng)最佳差壓，最佳出粉量（與給煤機(jī)給煤量相應(yīng)，煤質(zhì)等條件變化時此值會相應(yīng)變化）等，減輕人員勞動強(qiáng)度，并且使煤粉細(xì)度均勻性提高，同步也使制粉效率大大高于人工操作。5月份咱們運(yùn)用機(jī)組小修機(jī)會，對制粉系統(tǒng)控制進(jìn)行了制粉系統(tǒng)專家控制系統(tǒng)改造，將磨煤機(jī)自動控制放在獨(dú)立于DCS系統(tǒng)專門控制站上實(shí)現(xiàn)，這樣在修改磨煤機(jī)控制方案及調(diào)試時絲毫不影響DCS系統(tǒng)運(yùn)營，通過近一種月調(diào)試，系統(tǒng)于七月十日投運(yùn)，經(jīng)與此前記錄數(shù)據(jù)比較，證明#5爐磨煤機(jī)系統(tǒng)在投入制粉專家控制系統(tǒng)后各方面指標(biāo)均有提高，特別是制粉出力大大高于人工操作。2磨煤機(jī)自動控制系統(tǒng)現(xiàn)狀我廠磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)控制始終采用人工手動控制，當(dāng)前國內(nèi)中儲式制粉系統(tǒng)制粉系統(tǒng)成功投入自動運(yùn)營案例不多，在省內(nèi)更是沒有。3磨煤機(jī)制粉專家控制系統(tǒng)改造方案制粉系統(tǒng)控制存在難點(diǎn)圖1圖1：磨負(fù)荷與磨出入口差壓關(guān)系曲線a)多控制變量強(qiáng)耦合特點(diǎn)：中儲式制粉系統(tǒng)是由球磨機(jī)、粗粉分離器、細(xì)粉分離器、排粉機(jī)、和相應(yīng)連接管道構(gòu)成復(fù)雜氣固二相流系統(tǒng)，其風(fēng)壓、風(fēng)溫、氣流和煤流存在著強(qiáng)烈耦合關(guān)系，對其任意參量調(diào)節(jié)，都會對其他參量產(chǎn)生強(qiáng)烈影響；b)有限調(diào)節(jié)手段：制粉系統(tǒng)需要對磨煤機(jī)入口負(fù)壓、出入口差壓、出口溫度、磨煤機(jī)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，某些系統(tǒng)同步還規(guī)定對磨煤機(jī)電流、排粉機(jī)電流等指標(biāo)進(jìn)行控制，但控制手段普通只有熱風(fēng)門、循環(huán)風(fēng)門（或溫風(fēng)門、冷風(fēng)門等）和給煤機(jī)轉(zhuǎn)速等有限調(diào)節(jié)手段，在許多狀況下由于風(fēng)門開到極限，或執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障，使某些調(diào)節(jié)手段退出調(diào)節(jié)，導(dǎo)致較少調(diào)節(jié)手段完畢較多控制目的局面。在理論上是無法同步滿足所有控制規(guī)定。這就規(guī)定對所有被控指標(biāo)進(jìn)行權(quán)衡，給出可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制指標(biāo)，達(dá)到各種工況下最佳控制；c)強(qiáng)烈非線性特性：在制粉系統(tǒng)中幾乎所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)都存在非線性。由于氣固二相流湍流效應(yīng)，使磨煤機(jī)出入口差壓與磨煤機(jī)實(shí)際負(fù)荷呈現(xiàn)出強(qiáng)烈穩(wěn)態(tài)非線性回滯特性（圖1所示）和動態(tài)大遲延特性。這也是以往用給煤量控制差壓控制系統(tǒng)無法穩(wěn)定因素；圖2：磨負(fù)荷與磨電流、磨噪聲關(guān)系曲線d)圖2：磨負(fù)荷與磨電流、磨噪聲關(guān)系曲線e)多因素產(chǎn)生復(fù)雜時變性：制粉系統(tǒng)是一種典型時變系統(tǒng)，煤質(zhì)可磨性、揮發(fā)性、含水量，四季煤溫和風(fēng)溫不同，機(jī)組負(fù)荷導(dǎo)致風(fēng)溫和風(fēng)壓變化，磨煤鋼球量變化，機(jī)組維修過程中對制粉系統(tǒng)維護(hù)和改造，都會使制粉系統(tǒng)特性參量和特性發(fā)生變化。固定不變控制參量無法使系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)營。由于以上制粉系統(tǒng)控制難點(diǎn)存在和互相影響，使多數(shù)制粉系統(tǒng)控制方案無法實(shí)行，或?qū)嵭幸欢螘r間后，控制品質(zhì)下降，而無法繼續(xù)使用。2、制粉系統(tǒng)專家控制系統(tǒng)所采用辦法：基于制粉系統(tǒng)以上特性，不也許簡樸單回路或幾種單回路耦合就實(shí)現(xiàn)對如此復(fù)雜系統(tǒng)可靠控制，因而在實(shí)際控制系統(tǒng)中，采用了三層控制方式。如圖3所示。此3層分別為：圖3：系統(tǒng)總體控制方式圖其中：模糊解耦控制層：對各個被控變量實(shí)行模糊控制并通過解耦器和調(diào)節(jié)控制器控制被控系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；解耦系數(shù)控制層：依照系統(tǒng)工況辨識和專家知識庫，調(diào)節(jié)模糊耦合器耦合系數(shù)；系統(tǒng)優(yōu)化控制層：依照系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)控制性能分析評估，計(jì)算出相應(yīng)于當(dāng)前系統(tǒng)最佳控制定值。詳細(xì)實(shí)時辦法為：運(yùn)用圖形化模糊控制專用軟件構(gòu)成全面模糊控制系統(tǒng)：當(dāng)代模糊控制理論是將人類控制經(jīng)驗(yàn)和思維方式數(shù)學(xué)化，并予以實(shí)行控制手段。它控制靈活，對于復(fù)雜系統(tǒng)控制具備特殊優(yōu)越性。但是由于其理論上難度和知識庫、推理機(jī)編寫復(fù)雜，給系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)帶來許多不便。為此本系統(tǒng)采用 MECS控制軟件包，將模糊控制辦法簡化為圖形化組態(tài)，使其簡樸、直觀、形象，將復(fù)雜知識庫和推理機(jī)過程圖形化表達(dá)，在線直接構(gòu)成控制組態(tài)。使復(fù)雜模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組態(tài)、調(diào)試簡樸易行。較好地實(shí)現(xiàn)對各種工況鑒別和優(yōu)化控制；圖4：模糊控制器基本構(gòu)造全方位變參量解耦控制：通過對制粉系統(tǒng)風(fēng)門開度和給煤量調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對制粉系統(tǒng)風(fēng)量、風(fēng)溫、磨煤機(jī)負(fù)荷全工況控制。與老式調(diào)節(jié)不同，本系統(tǒng)采用解耦方式完畢給煤量、風(fēng)量、風(fēng)溫調(diào)節(jié)，并依照制粉系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)工況調(diào)節(jié)耦合系數(shù)，保證了在所有工況下系統(tǒng)制粉均勻和風(fēng)溫圖4：模糊控制器基本構(gòu)造圖5：磨煤機(jī)給煤量控制原理圖給煤量預(yù)估控制：由于各個火電廠所用燃煤煤質(zhì)波動較大，制粉系統(tǒng)實(shí)時制粉能力起伏較大，影響系統(tǒng)控制穩(wěn)定性。運(yùn)用預(yù)估控制器，給出被控執(zhí)行機(jī)構(gòu)預(yù)估輸出值，模糊調(diào)節(jié)器在此基本上細(xì)致調(diào)節(jié)。而系統(tǒng)狀態(tài)分析器則依照實(shí)時運(yùn)營數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)分析計(jì)算而得到解耦器各個調(diào)節(jié)回路當(dāng)前耦合系數(shù)。系統(tǒng)構(gòu)造見圖5。圖5：磨煤機(jī)給煤量控制原理圖在此構(gòu)造中給煤指令由預(yù)估控制器、系統(tǒng)狀態(tài)分析器、參數(shù)控制回路共同擬定，其算法模型如下：F(x)=f(預(yù)估)*f(作用量)*f(負(fù)荷、差壓、溫度)此模型中函數(shù)都是基于矩陣函數(shù)式，給煤機(jī)指令最后受到預(yù)估值、系統(tǒng)狀態(tài)系數(shù)、負(fù)荷、差壓、溫度等綜合控制，它們聯(lián)合決定制粉系統(tǒng)出力，使制粉系統(tǒng)可以在最大出力下穩(wěn)定運(yùn)營而不發(fā)生堵磨事故，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)營特性變化后給煤機(jī)指令可以及時得到調(diào)節(jié)使系統(tǒng)始終維持優(yōu)化運(yùn)營。磨煤機(jī)負(fù)荷模糊鑒別和計(jì)算：磨煤機(jī)各種負(fù)荷特性都無法單獨(dú)穩(wěn)定表達(dá)磨煤機(jī)負(fù)荷水平，在控制系統(tǒng)中采用模糊辨認(rèn)技術(shù)，擬合出綜合磨煤機(jī)負(fù)荷量，并將磨煤機(jī)最大磨電流相應(yīng)負(fù)荷定義為50%，通過磨煤機(jī)電流負(fù)荷、噪聲負(fù)荷和差壓間在線運(yùn)營過程中互相校正，克服了單一表征量非線性和鋼球添加量和煤質(zhì)磨負(fù)荷測量影響，保證負(fù)荷測量長期穩(wěn)定，精確。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)增長系統(tǒng)自學(xué)習(xí)功能：由于系統(tǒng)存在時變性，因而控制系統(tǒng)需要對控制參量進(jìn)行在線整定，因而咱們將制粉系統(tǒng)與其控制系統(tǒng)，整體看作隨這些控制參量變化系統(tǒng)。逐漸在擬定范疇變化這些參量，并以系統(tǒng)穩(wěn)定性、長期制粉效率、和偏差大小為原則，采用再勉勵學(xué)習(xí)控制機(jī)制對這樣變化進(jìn)行取舍，使系統(tǒng)不斷優(yōu)化。系統(tǒng)模糊協(xié)調(diào)控制：中儲式球磨機(jī)制粉系統(tǒng)是一種極其復(fù)雜多變量輸入輸出系統(tǒng)，運(yùn)營中需要維護(hù)磨入口風(fēng)壓、磨出口溫度、磨出入口差壓、磨負(fù)荷等參量穩(wěn)定，需要各種風(fēng)門和給煤量配合完畢。因機(jī)組負(fù)荷和煤質(zhì)不同，系統(tǒng)運(yùn)營狀態(tài)可分為各種特性工況，不同特性工況相應(yīng)不同特性調(diào)節(jié)方式，運(yùn)用模糊邏輯，分析實(shí)際系統(tǒng)相對各種調(diào)節(jié)工況所屬關(guān)系，綜合出實(shí)際調(diào)節(jié)方式，可使系統(tǒng)在任何工況下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)控制。另一方面，制粉系統(tǒng)任意執(zhí)行機(jī)構(gòu)變化，幾乎影響所有被控參量，這就需要計(jì)算每個被控參量對個執(zhí)行機(jī)構(gòu)耦合參數(shù)，在控制中各執(zhí)行機(jī)構(gòu)諧調(diào)動作，保證調(diào)節(jié)某一參量時，對其她參量影響最小。制粉系統(tǒng)智能專家控制系統(tǒng)具備以上控制功能，通過在線系統(tǒng)工況分析和耦合系數(shù)計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定多變量輸入輸出系統(tǒng)控制。系統(tǒng)優(yōu)化控制：中儲式制粉系統(tǒng)為多變量控制系統(tǒng)，風(fēng)量、風(fēng)溫受鍋爐負(fù)荷和環(huán)境影響，煤質(zhì)、鋼球量也經(jīng)常變化，因此該系統(tǒng)是一工況變化系統(tǒng)。對于不同工況，系統(tǒng)控制目的不盡相似，要依照不同工況對系統(tǒng)最佳控制目的進(jìn)行分析計(jì)算。其最佳控制原則為：系統(tǒng)參量控制穩(wěn)定，溫度、風(fēng)壓在正常范疇、制粉出力最大，制粉系統(tǒng)壓力冷風(fēng)風(fēng)量較小，制粉粒度滿足規(guī)定。嵌入DCS系統(tǒng)嵌入式構(gòu)造：為理解決既以便組態(tài)調(diào)試及方案修改，又在這些修改過程中不能影響機(jī)組安全運(yùn)營，同步又能有很高可靠性以減少現(xiàn)場維護(hù)人員工作量，結(jié)合制粉系統(tǒng)是一種慢速系統(tǒng)特性，咱們運(yùn)用DCS系統(tǒng)硬件件可靠性高和開放性特點(diǎn)，擬定控制指令輸入輸出執(zhí)行由DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，而設(shè)立一臺控制站（一臺通用計(jì)算機(jī)）通過與DCS系統(tǒng)通訊獲得制粉系統(tǒng)各個參數(shù)，在控制站內(nèi)完畢計(jì)算后再將控制指令通過通訊返回給DCS系統(tǒng)執(zhí)行。這樣系統(tǒng)構(gòu)造帶來如下好處：1）不占用DCS系統(tǒng)運(yùn)算資源，由于算法都是在控制站內(nèi)完畢后送給DCS系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)內(nèi)不需作任何運(yùn)算，對DCS系統(tǒng)來說很安全；2）操作界面統(tǒng)一，因控制站只完畢控制運(yùn)算，最后輸入輸出還是由DCS實(shí)現(xiàn)，操作也是設(shè)立在DCS系統(tǒng)操作員站上，這樣可以保持操作風(fēng)格統(tǒng)一；3）現(xiàn)場維護(hù)工作量很小，由于增長硬件只有兩個噪聲探頭和一臺控制站，硬件數(shù)量少同步又是通用設(shè)備，可靠性高幾乎不需要維護(hù)；4）修改控制組態(tài)算法以便，由于此控制站獨(dú)立于DCS系統(tǒng)存在，因此在修改算法及參數(shù)時不會影響其他設(shè)備正常運(yùn)營，同步可以隨時在控制站內(nèi)增長新算法功能；5）便于實(shí)現(xiàn)高檔功能，當(dāng)代控制技術(shù)發(fā)展日新月異，而DCS系統(tǒng)提供算法都是某些典型算法模塊，用于實(shí)現(xiàn)智能尋優(yōu)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等新控制算法時非常困難甚至做不到，雖然實(shí)現(xiàn)了也非常復(fù)雜占用系統(tǒng)資源嚴(yán)重，而使用此構(gòu)造則可以隨心所欲增長各種控制算法，系統(tǒng)資源占用不會有明顯變化。4改造后系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)實(shí)行全工況優(yōu)化控制方案，在任何工況下均可實(shí)現(xiàn)自動控制。依照系統(tǒng)運(yùn)營工況，實(shí)現(xiàn)該工況下最優(yōu)控制。運(yùn)用系統(tǒng)自學(xué)習(xí)功能，監(jiān)視系統(tǒng)特性變化，保證在系統(tǒng)因煤質(zhì)、鋼球量、磨煤機(jī)本體發(fā)生變化時，保持對系統(tǒng)最優(yōu)控制品質(zhì)，自動投入率達(dá)100％。節(jié)能效果明顯：由于該系統(tǒng)可使球磨機(jī)長期穩(wěn)定地運(yùn)營在最佳工況和最佳煤負(fù)荷狀態(tài)，因而明顯減少了制粉耗電量。根據(jù)原有操作水平和球磨機(jī)類型，制粉效率可提高10％～30％，節(jié)電10%以上。通過對制粉系統(tǒng)風(fēng)門開度和給煤量調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對制粉系統(tǒng)風(fēng)量、風(fēng)溫、磨煤機(jī)負(fù)荷全工況控制。與老式給煤量調(diào)節(jié)不同，本系統(tǒng)給煤量調(diào)節(jié)參加對磨煤機(jī)風(fēng)量、風(fēng)溫控制，保證了系統(tǒng)制粉均勻性和風(fēng)溫平穩(wěn)。制粉系統(tǒng)風(fēng)壓、風(fēng)溫、風(fēng)量控制平穩(wěn)，提高制粉粒度均勻度，有助于改進(jìn)鍋爐燃燒，減少鍋爐管道磨損。徹底杜絕空磨運(yùn)營和跑粉等事故發(fā)生，減少球磨機(jī)磨損。采用MECS組態(tài)編輯器組態(tài)系統(tǒng)控制。組態(tài)編輯器運(yùn)用圖形組態(tài)方式，進(jìn)行在線組態(tài)，將運(yùn)營人員對系統(tǒng)控制經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為控制組態(tài)圖。在線調(diào)試過程中，控制過程各個參量，實(shí)時顯示在組態(tài)圖上，便于系統(tǒng)調(diào)試。通過磨煤機(jī)電流負(fù)荷（以磨煤機(jī)電流為基本計(jì)算出負(fù)荷值）和磨煤機(jī)噪聲負(fù)荷（以磨煤機(jī)噪聲傳感器提供負(fù)荷值）互相修正，給出實(shí)時負(fù)荷值，消除了磨煤機(jī)噪聲負(fù)荷漂移、誤差和負(fù)荷飽和等問題，可使磨煤機(jī)負(fù)荷計(jì)算保持長期穩(wěn)定、精確，免維護(hù)。具備遠(yuǎn)程維護(hù)功能，在制粉系統(tǒng)本體改造使制粉系統(tǒng)工作規(guī)程和性能發(fā)生較大變化時，提供及時遠(yuǎn)方控制方案修訂，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定，和節(jié)能效率。人機(jī)界面和諧，畫面直觀、生動，功能齊全，具備手動操作、定值設(shè)定、實(shí)時數(shù)據(jù)圖表和曲線顯示、歷史數(shù)據(jù)顯示、報警數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)報表打印等各種功能，便于操作和管理。5項(xiàng)目實(shí)行過程總結(jié)我廠六臺135MW機(jī)組配備有十二臺中儲式制粉系統(tǒng)，對制粉系統(tǒng)運(yùn)營效率提高各有關(guān)部門都很注重，運(yùn)營效率已經(jīng)比較高，全年制粉單耗平均都已經(jīng)控制在23kWh/t左右，但始終是人工手動調(diào)節(jié)，咱們以為系統(tǒng)運(yùn)營效率還是有潛力可挖。隨著我廠DCS改造逐漸完畢，機(jī)組自動化水平也有了很大提高，但制粉系統(tǒng)始終沒能投入自動運(yùn)營，運(yùn)營人員勞動強(qiáng)度下降也不抱負(fù)。，咱們通過調(diào)查研究，收集資料，以為實(shí)現(xiàn)制粉系統(tǒng)自動控制和優(yōu)化控制是可行，決定進(jìn)行這一控制開發(fā)研究，成立了攻關(guān)小組，準(zhǔn)備在實(shí)現(xiàn)