專利名稱：火電廠鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)自動控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制方法，特別是火力發(fā)電廠鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)的自動控制方法。
背景技術：
我國的燃煤火力發(fā)電廠中，鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)應用非常廣泛，作為其中關鍵設備的磨煤機，絕大部分依然運行于人為判斷和手工操作的原始狀態(tài)，磨煤機在運行過程中，堵煤、超溫、跑粉、漏風、欠煤等現(xiàn)象時有發(fā)生，有時甚至造成設備損壞事故，導致機組停運，給電廠帶來很大的經(jīng)濟損失。更重要的是，磨煤機是電廠的耗電大戶，其耗電量約占廠用電的20％左右，由于磨煤機目前仍采用人工控制的手段，磨煤機無法一直運行在最佳工況下，造電廠用電消耗大，經(jīng)濟效益差。
制粉系統(tǒng)的電耗主要來自磨煤機和排粉機，而磨煤機的一個重要特點是它的運行電耗與其負荷(磨煤機內(nèi)存煤量)的關系不大，一般空載功率與最大功率的差值不會超過額定功率的15％，有的會更低，這是因為磨煤機功率主要消耗于轉(zhuǎn)動筒體和提升鋼球。用于制粉的通風電耗與出力的關系也不大，最大影響不會超過8％。因此，對制粉系統(tǒng)的優(yōu)化，就是在一定電耗的情況下，盡量提高磨煤機的出力效率。
國外火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)的自動化程度較高，計算機控制技術也得到了普遍的使用，但是國外電廠多采用的是中速磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)，與國內(nèi)廣泛采用的鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)結構不同，無法照搬。
國內(nèi)也有一部分火力發(fā)電廠采用了磨煤機的自動控制裝置，除硬件選擇上參差不齊外，在控制策略和控制算法上也不盡相同。國內(nèi)目前對于制粉系統(tǒng)的自動控制大部分僅以磨煤機內(nèi)存煤量為控制目標來調(diào)節(jié)給煤量，我們知道，制粉系統(tǒng)的制粉量(即出力)的大小受磨制出力、干燥出力和通風出力三者的限制，如果僅對給煤量的自動調(diào)節(jié)只是對其磨煤出力實施了控制，而其它兩個出力的還是以手動進行操作，雖然在控制算法上，國內(nèi)也采用了一些先進的控制算法，但由于其是手動配合自動調(diào)節(jié)，使得從結構上就處于一種半自動的狀態(tài)，而且沒有對三個出力同時優(yōu)化，最終導致使用效果上也不盡人意。
針對單回路存在的問題，目前對制粉系統(tǒng)的多回路控制的研究也有了長足的發(fā)展，所謂多回路即是以提高磨煤出力、干燥出力和通風出力為控制目標，來調(diào)節(jié)給煤量和風門的開度。相關的控制輸入量是內(nèi)存煤量、出口溫度和入口負壓，而控制輸出量則為給煤量、熱風門開度和再循環(huán)風門開度(或冷風門開度)。在多回路控制方面，有的采用的是經(jīng)典的PID算法，該算法是根據(jù)內(nèi)存煤量來控制給煤量、根據(jù)出口溫度來控制熱風門以及根據(jù)入口負壓來控制，從結構看是將三個回路獨立控制，這種模式使控制器設計簡單，易于實現(xiàn)。但后期的參數(shù)調(diào)節(jié)，需要設定3套PID參數(shù)而且還要互相配合，這就成了一個難點。此外，由于制粉系統(tǒng)的一個主要特點就是其強耦合性，將三個回路獨立實施控制，這種方法不僅缺少可靠的理論依據(jù)而且在實際中也無法從根本上解決耦合問題。有的采用預測控制或解耦控制算法，但這類控制需要知道控制對象的數(shù)學模型，而制粉系統(tǒng)為非線性的復雜系統(tǒng)，其精確的數(shù)學模型不易得到，因此使得這類算法不適合推廣應用。神經(jīng)網(wǎng)絡不太依賴對控制對象的數(shù)學模型，但是，由于神經(jīng)網(wǎng)絡類的算法均需要一個訓練集而且其訓練過程比較繁瑣，而制粉系統(tǒng)在控制的實時性上有一定要求，使得神經(jīng)網(wǎng)絡在實際推廣和應用上受到了不少的限制。模糊控制也不需要控制對象的模型，而且其控制規(guī)則是建立在專業(yè)和操作員的知識和經(jīng)驗上，使其不論從設計還是實施上都簡單可行。但是對于這種MIMO系統(tǒng)普通的模糊控制算法也無法直接使用，而多個模糊控制器的組合則又會造成控制算法過于復雜。同時，這類算法都是屬于定值控制這一類，因此即使能夠保證磨煤機的穩(wěn)定運行，但卻無法使磨煤機運行在最大出力點的附近，從而達不到節(jié)能的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種火電廠鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)自動控制方法，該方法通過對給煤量、熱風門開度和再循環(huán)風門開度(或冷風門開度)的調(diào)節(jié)使得制粉系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的前提下一直在最佳方式下運行。這樣不僅為鍋爐系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)燃燒提供了有效保證，而且能夠提高火電廠的經(jīng)濟效益。
為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采取如下的技術解決方案火電廠鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)自動控制方法，其特征在于，該方法采用上層自尋優(yōu)算法和下層多維模糊控制器相結合的雙層控制結構，上層自尋優(yōu)算法通過比較器和多維模糊控制器連接，由多維模糊控制器控制配料環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)給料量、熱風門開度和再循環(huán)風門開度(或冷風門開度)的自動調(diào)節(jié)；上層自尋優(yōu)算法找出最佳的磨煤機內(nèi)存煤量值、最佳的磨煤機出口溫度值和最佳的磨煤機入口負壓值，待三個量達到設定值后，取一段時間作為自尋優(yōu)算法的統(tǒng)計周期，計算目標函數(shù)值，并比較目標函數(shù)的變化，確定是否更優(yōu)，并決定下一次三個設定值的改變；下層的多維模糊控制器使用多維模糊控制算法，同時對給煤量，熱風門開度和再循環(huán)風門開度或者冷風門開度進行自動調(diào)節(jié)，使制粉系統(tǒng)一直在最佳工況下運行。
采用本發(fā)明的方法，可以使得火電廠鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)安全可靠的運行為鍋爐系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)燃燒提供了有效保證，而且可以使制粉系統(tǒng)下一直在最佳方式下運行，從而提高了經(jīng)濟效益，使粉塵污染和噪聲污染有所改善，可有效降低磨體震動、防止磨機滿灌和斷料，杜絕事故的發(fā)生，減輕工人勞動強度，減少維護量，改善工作環(huán)境，因此還具有顯著的社會和生態(tài)效益。


圖1是磨煤機的工作特性曲線；其中曲線1-功率特性曲線2-出力特性；圖2是自尋優(yōu)的多維模糊控制器；圖3是自尋優(yōu)算法流程圖；圖4是數(shù)字式多功能磨機負荷監(jiān)測儀結構組成框圖；圖5是數(shù)字式多功能磨機負荷監(jiān)測儀的組成原理圖；圖6是監(jiān)測儀的濾波有效值轉(zhuǎn)換電路原理圖；圖7是監(jiān)測儀的電壓電流輸出電路原理圖。
以下結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式
參見圖1，磨煤機的運行規(guī)律可以通過其工作特性曲線直觀地反映出來。從圖中曲線2可以看出一個很重要的事實是，磨煤機的出力并不隨著其內(nèi)存煤量的增加而單調(diào)增大，磨煤機的功率也不是隨著其內(nèi)存煤量的增加而單調(diào)增大，因此磨煤機在運行過程中，出力與存煤量之間確實存在著極值特性。
火電廠鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)自動控制方法，采用的是一種雙層控制結構，上層是自尋優(yōu)算法而下層采用的是多維模糊控制算法，具體控制框圖見附圖2。上層自尋優(yōu)算法同時改變磨煤機內(nèi)存煤量、磨煤機出口溫度值和磨煤機入口負壓的設定值，下層根據(jù)這三個設定值進行控制，待三個量達到設定值后，取一段時間作為自尋優(yōu)算法的統(tǒng)計周期，計算目前磨煤機出力綜合評價函數(shù)。比較出力綜合評價函數(shù)的變化，確定是否更優(yōu)，并決定下一次三個設定值的改變，具體控制算法流程見附圖3。下層使用多維模糊控制算法，以磨煤機內(nèi)存煤量的偏差、磨煤機出口溫度的偏差和磨煤機入口負壓的偏差作為輸入量而輸出變量是給煤量、熱風門開度和再循環(huán)風門開度(或冷風門開度)。每個變量對應的語言變量的論域均選擇[-2，-1，0，1，2，]，而語言值均選擇[NB，NS，ZO，PS，PB]，分別代表負大、負小、零、正小、正大。模糊規(guī)則根據(jù)專家的知識和技術人員的經(jīng)驗建立，因此這種多維模糊控制算法，不僅可以解決耦合嚴重的問題而且其魯棒性也很強。
由于集散型控制系統(tǒng)(即DCS)是火電廠目前主選的控制方案，故采用DCS實現(xiàn)本發(fā)明的控制方法，可以將信號采集和預處理、多維模糊控制算法和自尋優(yōu)算法等各種自動化功能成為一個統(tǒng)一的系統(tǒng)。此外，國內(nèi)大部分電廠的制粉系統(tǒng)是熱風送粉系統(tǒng)，所以具體實例就以熱風送粉系統(tǒng)為對象，而對于乏氣送粉的系統(tǒng)，只需用冷風門代替再循環(huán)風門作為控制輸出量即可。
球磨機內(nèi)存料量的檢測采用申請人自行開發(fā)的數(shù)字式多功能磨機負荷監(jiān)測儀。該數(shù)字式多功能磨機負荷監(jiān)測儀的結構如圖4所示，其電路部分包括用于提供±15V、±5V、+3.3V輸出的電源模塊8、用于提供+2.5V參考電壓的電壓基準電路15，還包括有電流信號1、聲音傳感器2、信號匹配器3、信號濾波器4、RMS-DC轉(zhuǎn)換器5、AD轉(zhuǎn)換器6、微控制器7、LCD顯示電路9、通訊電路10、參數(shù)存儲器11、DA轉(zhuǎn)換器12、電壓和電流轉(zhuǎn)換器13和系統(tǒng)監(jiān)控電路14；聲音傳感器2采集的兩路噪音信號的輸出與信號匹配電路3的輸入相連，信號匹配器3的輸出與信號濾波器4的輸入相連，信號濾波器4的輸出與RMS-DC轉(zhuǎn)換器5的輸入相連，RMS-DC轉(zhuǎn)換器5的輸出與AD轉(zhuǎn)換器6的輸入相連，電流信號1的輸出也和AD轉(zhuǎn)換6的輸入相連，電壓基準電路15輸出的+2.5V參考電源與AD轉(zhuǎn)換器6和DA轉(zhuǎn)換器12的參考源輸入端相連，LCD顯示模塊9與微控制器7相連，RS485通訊模塊10與微控制器7相連，參數(shù)存儲器11與微控制器7相連，DA轉(zhuǎn)換器12與微控制器7相連，DA轉(zhuǎn)換器12的輸出與電壓和電流轉(zhuǎn)換器(UI轉(zhuǎn)換器)13相連，系統(tǒng)監(jiān)控電路14與微控制器7相連；電源電路8輸入為+24V，輸出為+15V，-15V，+5V，-5V，+3.3V。
參照圖5所示，聲音傳感器2的信號輸入包括2路聲音信號，其中一路為磨機噪音，一路為背景噪音，兩路聲音信號分別進入信號匹配器3中的AD620同相輸入端，通過電位器RG1調(diào)整放大倍數(shù)，經(jīng)AD620放大和阻抗匹配后的信號輸入到信號濾波器MAX267中，MAX267為集成4階帶通濾波器，可通過數(shù)字端口設定中心頻率fo和品質(zhì)因數(shù)Q。經(jīng)過帶通濾波后的有用頻段信號輸入到RMS-DC轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器采用AD637實現(xiàn)，可將輸入交流信號計算轉(zhuǎn)換成有效值，以直流信號方式輸出，供AD采樣。磨機電流輸入信號為4～20mA，經(jīng)過電阻轉(zhuǎn)換成0.5～2.5V電壓信號后，輸入到AD采樣獲得電流值。系統(tǒng)中AD轉(zhuǎn)換和DA轉(zhuǎn)換器的電壓參考采用+2.5V，由MAX6102提供，該電壓基準電路為三端器件，輸入+5V，輸出為+2.5V。
系統(tǒng)的監(jiān)控電路和參數(shù)存儲器采用X5043實現(xiàn)，其內(nèi)有4kb的EEPROM，用來存儲各種參數(shù)。所有參數(shù)均能夠通過上位機通訊方式下裝，便于儀器整定。
監(jiān)控芯片X5043對系統(tǒng)運行及電源情況進行監(jiān)控，確保儀器可靠穩(wěn)定運行；在系統(tǒng)死機的情況下，能夠迅速復位，使得儀器重新工作。它與微控制器的接口為4線制SPI接口，其中/CS為片選端，SCK為時鐘端，SI為數(shù)據(jù)輸入端，SO為數(shù)據(jù)輸出端；X5043在上電及看門狗時間溢出時，在/RST端輸出低電平復位信號，該信號與微控制器的/RESET端相連。系統(tǒng)的顯示器采用SMS0801段式LCD實現(xiàn)，該LCD控制器與微控制器之間采用串行控制方式，其中CLK為時鐘端，DI為數(shù)據(jù)端。系統(tǒng)的通訊電路采用MAX3485實現(xiàn)，采用半雙工方式，其與微控制器UART異步通訊口相連，其中RXD為數(shù)據(jù)接收端，TXD為數(shù)據(jù)發(fā)送端，RTC為收發(fā)控制端，當RTC＝1時為發(fā)送狀態(tài)，RTC＝0時為接收狀態(tài)。系統(tǒng)的電壓輸出采用微控制器集成的DA轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)，輸出信號范圍為0～2.5V，經(jīng)過AD620放大2倍后作為電壓輸出方式信號，同時該信號輸入到XTR110的輸入端，轉(zhuǎn)換為4～20mA電流。
參照圖6所示，信號VIN經(jīng)過電阻R5輸入到濾波芯片MAX267中的運放輸入端4，MAX267中含有兩個二階帶通濾波器，內(nèi)部運放輸出端通過電阻R6反饋到輸入端4，輸出同時接到第一個帶通濾波器的信號輸入端5，帶通信號輸出端2接第二個帶通濾波器的輸入1，輸出端24通過電阻R7、電容C4反饋到運放輸入端4。帶通濾波器的時鐘通過晶體Y1獲得，晶體Y1兩端分別接MAX267的11端和12端、18端。中心頻率fo通過F0～F4共5個輸入端調(diào)整，該5個端子與撥碼開關相連；品質(zhì)因數(shù)Q通過Q0～Q6共7個輸入端調(diào)整，該7個端子與撥碼開關相連。帶通濾波器的輸出信號BPB經(jīng)過隔直電容后與AD637的13端相連，AD637的平均時間常數(shù)通過平均電容C7實現(xiàn)，該電容一端與AD637的8端連接，另一端與AD637的6端和9端相連。電阻R8，C5，R9，C10與AD637中的緩沖器構成濾波器，可有效消除輸出信號中的紋波。
參照圖7所示，DAC輸出信號為0～2.5V，該信號與AD620的3號端相連，經(jīng)過AD620放大2倍后，信號變?yōu)?～5V；其放大倍數(shù)通過電位器RG3調(diào)整。由于信號并不需要直流偏置，因此AD620的參考輸入端REF接地。AD620的信號輸出端6作為儀器的電壓輸出，同時連接到電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊XTR110的輸入端5，該端接受0～5V信號。XTR110的3端與12端、15端相連，這樣內(nèi)部的10V精準電源可以為電路提供電壓偏置。XTR110的14端與MOSFET的G端相連，XTR110的1端和13端短接后與MOSFET的S端相連，XTR110的D端向負載提供電流，最大負載不超過500歐姆。
為了進行參數(shù)調(diào)整方便，采用C++語言開發(fā)了參數(shù)整定軟件，與負荷監(jiān)測儀通過RS485通訊實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，可以方便的對負荷監(jiān)測儀進行參數(shù)整定及調(diào)整。
該數(shù)字式的多功能磨機負荷監(jiān)測儀在磨機啟動時，首先根據(jù)空磨時的磨機電流和磨機噪音，判斷磨機是否缺少鋼球，一旦缺少鋼球，給出缺鋼球報警信息，同時根據(jù)已存儲的先驗數(shù)據(jù)給出當前鋼球裝載量和應補充鋼球量的參考值。在磨機運轉(zhuǎn)時，磨機噪音和背景噪音通過信號匹配器調(diào)整放大后，進入濾波及有效值轉(zhuǎn)換電路，獲得噪音的能量信息和分貝信息，微處理器通過采樣單元接收這些信號，計算獲得相關結果，并通過LCD、RS485通訊以及電壓/電流方式輸出。
該數(shù)字式多功能磨機負荷監(jiān)測儀，將內(nèi)存煤量信號轉(zhuǎn)換成4～20mA的標準信號輸入到DCS。而其它輸入信號采用市面上比較成熟的傳感器和變送器。
由工業(yè)現(xiàn)場來的信號難免會包含一些噪音，所以DCS針對這寫信號的不同類型采用不同的濾波算法來進行預處理，以保證后面控制算法能夠準確的實施。具體的濾波算法如下●磨機負荷；在模擬量采集模塊設置平均值濾波(128點，根據(jù)采集速度適當調(diào)整)，DPU采集速率為500ms(如有可能盡量提高)，設置一階慣性濾波，公式為y(k)＝αx(k)+(1-α)y(k-1)其中，y(k)為本次最終結果，y(k-1)為上次最終結果，x(k)為本次實時測量值，α為濾波系數(shù)。濾波系數(shù)設置為0.05(可修改)；●入口負壓；在模擬量采集模塊設置平均值濾波(128點，根據(jù)采集速度適當調(diào)整)，視信號波動量大小，在DPU中設置滑動平均濾波或一階慣性濾波(一階慣性濾波公式磨機負荷)；●出口溫度；在模擬量采集模塊設置平均值濾波(64點，根據(jù)采集速度適當調(diào)整)；
●稱重信號；在模擬量采集模塊設置平均值濾波(64點，根據(jù)采集速度適當調(diào)整)；●制粉系統(tǒng)通風量；在模擬量采集模塊設置平均值濾波(64點，根據(jù)采集速度適當調(diào)整)。
DCS組態(tài)主要實現(xiàn)的有兩部分，一個是自尋優(yōu)算法和一個多維模糊控制算法。下層使用的多維模糊控制算法，以磨煤機內(nèi)存煤量的偏差、磨煤機出口溫度的偏差和磨煤機入口負壓的偏差作為輸入量，其中偏差＝設定值-測量值，當前磨機負荷的設定值為80％，出口溫度的設定值為61℃，入口負壓的設定值為-300Pa。而輸出變量是給煤量(噸)、熱風門開度(％)和再循環(huán)風門開度(％)。
記磨煤機內(nèi)存煤量的偏差為fhe、磨煤機出口溫度的偏差為cwe，磨煤機入口負壓的偏差為rfe，給煤量為gm、熱風門開度為hf，再循環(huán)風門開度為zf。以上變量所對應的語言變量分別為FHE、CWE、RFE、GM、；HF和ZF。輸入變量和輸出變量的值域不同，每個變量對應的語言變量的論域均選擇[-2，-1，0，1，2]，具體的變化公式如下 其中，[·]為取整算子。
每個變量對應的語言變量的語言值均選擇[NB，NS，ZO，PS，PB]，分別代表負大、負小、零、正小、正大。模糊規(guī)則和隸屬度的選擇均根據(jù)專家的知識和技術人員的經(jīng)驗建立。隸屬度函數(shù)有連續(xù)和離散兩種形式，對于DCS系統(tǒng)，采用離散形式的隸屬度函數(shù)更易于程序上的編寫。為了便于實現(xiàn)，可將磨煤機內(nèi)存煤量的偏差、磨煤機出口溫度的偏差、磨煤機入口負壓的偏差、給煤量、熱風門開度和再循環(huán)風門的開度均采用統(tǒng)一的離散型隸屬度函數(shù)，如表1～6所示。
表1 FHE隸屬度賦值表

表2 CWE隸屬度賦值表

表3 RFE隸屬度賦值表

表4 GM隸屬度賦值表

表5 HF隸屬度賦值表


表6 SF隸屬度賦值表

普通的模糊控制規(guī)則是以表格的形式出現(xiàn)，而由于本發(fā)明中的模糊控制器的輸入是三個變量，則其模糊規(guī)則實為一個規(guī)則立方體，根據(jù)專家的知識和運行人員的經(jīng)驗可得到該規(guī)則立方體，但規(guī)則立方體在表述上比較復雜，所以將該立方體轉(zhuǎn)化為一系列的“If…Then…”語句，如附錄1所示。然后應用最大隸屬度法去模糊化，即可得到模糊控制查詢表，如附錄2所示。最后，將控制查詢表，通過DCS的程序組態(tài)即可實現(xiàn)。實際控制時，輸入型號經(jīng)過變化后，通過查詢控制查詢表，立即可以得到輸出量的語言等級值，再將等級值，根據(jù)以下公式

得到實際使用值，然后輸出給對應的執(zhí)行機構。
自尋優(yōu)算法的編制根據(jù)圖3表示的流程圖。上層自尋優(yōu)算法同時改變磨煤機內(nèi)存煤量、磨煤機出口溫度值和磨煤機入口負壓的設定值，下層根據(jù)這三個設定值進行控制。當前磨機負荷的設定值為80％，出口溫度的設定值為58℃，入口負壓的設定值為-400Pa。實時測量磨機負荷、出口溫度和入口負壓，將這三個量的偏差進行歸一化

然后，判斷三個數(shù)據(jù)是否都小于閾值0.1(可修改)，如果小于，證明系統(tǒng)在當前設定值下已經(jīng)穩(wěn)定。
接著在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，累計給煤機的給煤量(噸)、出口溫度(℃)和通風量(標準立方米/小時)，統(tǒng)計周期為5分鐘(可修改)，然后取平均，用平均值表征磨煤出力、干燥出力和通風出力。再將稱重平均值、出口溫度平均值和通風量平均值進行歸一化處理，歸一化公式如下 用歸一化后的數(shù)據(jù)計算磨煤機出力綜合評價函數(shù)。
出力綜合評價函數(shù)等于磨煤出力、干燥出力和通風出力的加權平均值，出力綜合評價函數(shù)公式如下P=k1·pmm+k2·pgz+k1·ptfk1+k2+k3]]>式中P為出力綜合評價函數(shù)，pmm為磨煤出力，pgz為干燥出力和ptf為通風出力，k1、k2和k3分別為磨煤出力系數(shù)、干燥出力系數(shù)和為通風出力系數(shù)。將磨煤出力系數(shù)設置為0.6、干燥出力系數(shù)設置為0.2和為通風出力系數(shù)設置為0.2(可根據(jù)實際進行微調(diào))。
接著，比較出力綜合評價函數(shù)數(shù)值的變化，如果出力綜合評價數(shù)值較上一次無變化，則設定值不做修改。如果出力綜合評價數(shù)值小于上一次的，則說明目前系統(tǒng)的運行不在最優(yōu)狀態(tài)，需要以固定的尋優(yōu)步長修改下層控制算法的設定值。磨機負荷設定值的尋優(yōu)步長為3％(可修改)，出口溫度的尋優(yōu)步長為0.5℃(可修改)，入口負壓的尋優(yōu)步長為30Pa(可修改)。
自尋優(yōu)算法在每個周期起始時，增加(或減少)三個設定值，將修改后設定值發(fā)送給下層控制器，下層的多維模糊控制器則以新的設定值作為控制目標對相應變量進行調(diào)節(jié)。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，計算出力綜合評價函數(shù)，如果數(shù)值變小，說明設定值修改的方向不妥，則在需要減少(或增加)設定值；如果出力綜合評價函數(shù)數(shù)值變大，則繼續(xù)增加設定值，知道尋找到最佳的設定值。
這樣，DCS系統(tǒng)通過自尋優(yōu)算法找出最佳的磨煤機內(nèi)存煤量值、最佳的磨煤機出口溫度值和最佳的磨煤機入口負壓值，并以這三個最優(yōu)值為控制設定值，通過多維模糊控制算法同時對給煤量，熱風門開度和再循環(huán)風門開度(鍋爐系統(tǒng)是熱風送粉系統(tǒng))或者冷風門開度(鍋爐系統(tǒng)是乏氣送粉系統(tǒng))進行自動調(diào)節(jié)，使制粉系統(tǒng)一直在最佳工況下運行。
對于沒有采用DCS方案的火電廠，可以采用PLC或者控制模塊和工控機組成小型的DCS系統(tǒng)，在PLC或者控制模塊中實現(xiàn)多維模糊控制算法，在工控機中應用組態(tài)軟件實現(xiàn)自尋優(yōu)算法。
附錄1 模糊規(guī)則表






附錄2 模糊控制查詢表






權利要求
1.火電廠鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)自動控制方法，其特征在于，該方法采用上層自尋優(yōu)算法和下層多維模糊控制器相結合的雙層控制結構，上層自尋優(yōu)算法通過比較器和多維模糊控制器連接，由多維模糊控制器控制配料環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)給料量、熱風門開度和再循環(huán)風門開度的自動調(diào)節(jié)；上層自尋優(yōu)算法找出最佳的磨煤機內(nèi)存煤量值、最佳的磨煤機出口溫度值和最佳的磨煤機入口負壓值，待三個量達到設定值后，取一段時間作為自尋優(yōu)算法的統(tǒng)計周期，計算目標函數(shù)值，并比較目標函數(shù)的變化，確定是否更優(yōu)，并決定下一次三個設定值的改變；下層的多維模糊控制器使用多維模糊控制算法，同時對給煤量，熱風門開度和再循環(huán)風門開度或者冷風門開度進行自動調(diào)節(jié)，使制粉系統(tǒng)一直在最佳工況下運行。
2.如權利要求1所述的火電廠鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)自動控制方法，其特征在于，所述的目標函數(shù)是磨煤機出力綜合評價函數(shù)，出力綜合評價函數(shù)等于磨煤出力、干燥出力和通風出力的加權平均值，即P=k1·pmm+k2·pgz+k1·ptfk1+k2+k3]]>式中P為出力綜合評價函數(shù)，pmm為磨煤出力，pgz為干燥出力和ptf為通風出力，k1、k2和k3分別為磨煤出力系數(shù)、干燥出力系數(shù)和為通風出力系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及是火力發(fā)電廠鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)的自動控制方法。該方法采用雙層控制結構，上層是自尋優(yōu)算法而下層采用的是多維模糊控制算法。上層自尋優(yōu)算法找出最佳的磨煤機內(nèi)存煤量值、最佳的磨煤機出口溫度值和最佳的磨煤機入口負壓值，并以這三個最優(yōu)值為控制設定值，通過多維模糊控制算法同時對給煤量，熱風門開度和再循環(huán)風門開度或冷風門開度進行自動調(diào)節(jié)，使得火電廠鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)安全可靠的運行提供了有效保證，而且可以使制粉系統(tǒng)下一直在最佳方式下運行，可有效降低磨煤機震動、防止磨煤機滿灌和斷料，杜絕事故的發(fā)生，減輕工人勞動強度，減少維護量，改善工作環(huán)境，并使粉塵污染和噪聲污染有所改善，具有顯著的社會和經(jīng)濟效益。
文檔編號B02C17/00GK1836785SQ20061004271
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月24日 優(yōu)先權日2006年4月24日
發(fā)明者張彥斌, 賈立新, 曹暉, 司剛?cè)? 趙德生 申請人:西安交通大學, 西安桑瑞自動化有限責任公司