一種火電廠多自動(dòng)調(diào)節(jié)回路評(píng)價(jià)診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)控制領(lǐng)域，具體涉及一種火力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)調(diào)節(jié)回路控制性能的 評(píng)價(jià)診斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，工業(yè)控制系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)越大，一個(gè)大型的工業(yè)控 制系統(tǒng)有成百套控制回路，過(guò)程控制技術(shù)面臨的重要任務(wù)之一就是對(duì)控制系統(tǒng)的監(jiān)視和維 護(hù)。在控制系統(tǒng)的使用過(guò)程中，有很多原因會(huì)導(dǎo)致控制器性能下降，比如設(shè)備的老化、非線 性的作用等，為了確?？刂破髂茉谠O(shè)計(jì)的性能下工作，就需要對(duì)大量的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 來(lái)判斷控制器在工作過(guò)程中性能如何。一個(gè)大的自動(dòng)化系統(tǒng)控制回路眾多，人工來(lái)分析數(shù) 據(jù)并判斷控制器性能的好壞工作量相當(dāng)大，這種人工監(jiān)視評(píng)價(jià)控制器的性能的方法難以適 應(yīng)當(dāng)前的高度自動(dòng)化水平。研究控制系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，形成與當(dāng)前自動(dòng)化水平相適應(yīng) 的控制系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)體系，對(duì)實(shí)際的控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，確?？刂破髟诠ぷ鬟^(guò)程中性能良 好有很重要的意義。
[0003] 火電機(jī)組中，機(jī)組熱工性能取決于各個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的性能。執(zhí)行機(jī)構(gòu)狀態(tài)、傳感 器狀態(tài)、以及控制器參數(shù)選取這三個(gè)環(huán)節(jié)是一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路關(guān)鍵的要素。在工業(yè)控制領(lǐng) 域，生產(chǎn)過(guò)程的控制回路不斷增加，生產(chǎn)工藝對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制要求日益提高，而我們往往 只關(guān)注采用怎樣的控制器，采取怎樣的控制策略，對(duì)于控制系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)雖有很多有益 的探討和研究，但還存在著一些缺點(diǎn)和不足。
[0004] 通常是針對(duì)個(gè)別指定的自動(dòng)調(diào)節(jié)回路，針對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程數(shù)據(jù)的變化過(guò)程，套用理論 公式得到動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)指標(biāo)。但這種方法在實(shí)際中對(duì)于調(diào)節(jié)過(guò)程要求較高，需要嚴(yán)格的數(shù)據(jù)趨 勢(shì)。另外以往的評(píng)價(jià)方法沒(méi)有與故障診斷相結(jié)合，沒(méi)有對(duì)故障情況下進(jìn)行排除。同時(shí)，通常 的評(píng)價(jià)診斷方法只是針對(duì)個(gè)別自動(dòng)調(diào)節(jié)回路進(jìn)行，缺少在工業(yè)控制過(guò)程中的多控制回路綜 合應(yīng)用。
[0005] 另外，本發(fā)明的評(píng)價(jià)診斷方法都是基于在線運(yùn)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，比通常的 離線分析系統(tǒng)具有更重要的實(shí)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種火電廠多自動(dòng)調(diào)節(jié) 回路評(píng)價(jià)診斷方法。
[0007] 本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案。
[0008] -種火電廠多自動(dòng)調(diào)節(jié)回路評(píng)價(jià)診斷方法，所述方法針對(duì)火電廠多個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)回 路進(jìn)行控制性能的評(píng)價(jià)并對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路中的傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行故障診斷；其特征在 于，所述方法包括以下步驟：
[0009] 步驟一：通過(guò)火電廠熱工錄波分析裝置采集火電廠多個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路數(shù)據(jù)，包括 機(jī)組負(fù)荷、自動(dòng)調(diào)節(jié)回路中被控對(duì)象的設(shè)定值、傳感器采集的測(cè)量值以及執(zhí)行器開(kāi)度指令、 開(kāi)度反饋值；
[0010] 步驟二：以30秒為周期，由火電廠熱工錄波分析裝置對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成 comtrade錄波文件，內(nèi)容包含30秒內(nèi)采集的數(shù)據(jù)信息，形成錄波文件之后，將其發(fā)送至作 為診斷裝置的電腦；
[0011] 步驟三：在診斷裝置中，以30秒為周期解析由火電廠熱工錄波分析裝置生成的 comtrade錄波文件，得到火電廠多個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的數(shù)據(jù)信息，并存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0012] 步驟四：將需要進(jìn)行評(píng)價(jià)診斷的火電廠自動(dòng)調(diào)節(jié)回路做排列，依據(jù)采集的自動(dòng)調(diào) 節(jié)回路的數(shù)據(jù)信息以周期形式依次對(duì)單個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路進(jìn)行診斷、性能評(píng)價(jià)，其中對(duì)傳感 器、執(zhí)行器的診斷周期為60秒，即60秒內(nèi)，依次對(duì)所有自動(dòng)調(diào)節(jié)回路中的傳感器、執(zhí)行器進(jìn) 行診斷；對(duì)所述多個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的控制性能評(píng)價(jià)的周期為10分鐘，即10分鐘內(nèi)，依次對(duì) 所有自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的控制性能進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算。
[0013] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選包括以下方案：
[0014] 在步驟四中，對(duì)傳感器、執(zhí)行器故障診斷過(guò)程如下：
[0015] (1)以60秒為周期，從歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中提取待診斷的傳感器、執(zhí)行器所屬的自動(dòng)調(diào) 節(jié)回路的數(shù)據(jù)信息，包括60秒內(nèi)待診斷的傳感器采集的測(cè)量值歷史記錄、執(zhí)行器的開(kāi)度指 令和開(kāi)度反饋值歷史記錄，并形成CSV格式文本文件；
[0016] (2)根據(jù)生成的csv格式文本文件的內(nèi)容得到60秒內(nèi)待診斷的傳感器采集的測(cè)量 值，基于所述測(cè)量值實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的診斷；
[0017] 當(dāng)傳感器測(cè)量值超出了其高低限值范圍，則認(rèn)為傳感器發(fā)生了測(cè)量值超限故障；
[0018] 計(jì)算傳感器所采集的測(cè)量值的變化速率，將所述測(cè)量值的變化速率與設(shè)定的變化 率閾值比較，如果超限，則判斷傳感器存在變化速率超限故障；
[0019] 兩個(gè)傳感器冗余設(shè)置時(shí)，先比較兩個(gè)冗余設(shè)置的傳感器在同一時(shí)刻的測(cè)量值偏 差，若超過(guò)了偏差限值，則說(shuō)明其中有一個(gè)發(fā)生了故障的，然后判斷這兩個(gè)冗余設(shè)置的傳感 器是否發(fā)生了測(cè)量值超限故障或變化率超限故障，如果兩個(gè)冗余設(shè)置的傳感器均沒(méi)有發(fā)生 測(cè)量值超限故障以及變化率超限故障，則認(rèn)為這兩個(gè)冗余傳感器存在冗余故障；
[0020] 三冗余及三個(gè)以上冗余設(shè)置的傳感器，比較每?jī)蓚€(gè)傳感器間測(cè)量值的偏差，如果 偏差超過(guò)了偏差限值，則認(rèn)為此兩個(gè)傳感器中某個(gè)傳感器發(fā)生了故障，再與另一個(gè)傳感器 的測(cè)量值相比較，判斷偏差大者為發(fā)生故障的那個(gè)傳感器。
[0021] 對(duì)于兩個(gè)傳感器冗余設(shè)置時(shí)，可以通過(guò)判斷出冗余的傳感器存在故障，但不能直 接定位具體的故障傳感器，對(duì)于三個(gè)余傳感器冗余設(shè)置時(shí)，可以通過(guò)兩兩對(duì)比定位具體的 故障傳感器。
[0022] (3)根據(jù)生成的csv文件內(nèi)容，得到執(zhí)行器開(kāi)度指令和開(kāi)度反饋歷史記錄，判斷執(zhí) 行器是否存在卡死故障、增益故障和死區(qū)故障；
[0023] 當(dāng)滿足如下兩個(gè)判據(jù)中的任一個(gè)，則判斷執(zhí)行器出現(xiàn)了卡死故障：
[0024] 判據(jù)1 :在60秒內(nèi)，執(zhí)行器開(kāi)度指令發(fā)生變化，而開(kāi)度反饋不隨執(zhí)行器開(kāi)度指令變 化；
[0025] 判據(jù)2 :當(dāng)執(zhí)行器開(kāi)度指令不變化時(shí)，開(kāi)度反饋也不變化，但是開(kāi)度反饋和執(zhí)行器 開(kāi)度指令之間存在偏差，偏差范圍超過(guò)開(kāi)度反饋量程的5% ;統(tǒng)計(jì)60秒內(nèi)執(zhí)行器開(kāi)度反饋 的變化程度與執(zhí)行器開(kāi)度指令變化程度均值的比值，作為執(zhí)行器增益的估計(jì)值；如果這個(gè) 增益值超過(guò)了預(yù)設(shè)的增益閾值，則認(rèn)為執(zhí)行器發(fā)生了增益故障，此閾值為I. 05~I. I ;
[0026] 根據(jù)執(zhí)行器在正常情況下的往返行程中X-Y特性圖選擇最大寬度為正常死區(qū)范 圍。
[0027] 在步驟四中，對(duì)所述多個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的控制性能評(píng)價(jià)過(guò)程如下：
[0028] (1)以10分鐘為周期執(zhí)行，對(duì)已排序的多個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路依次計(jì)算，首先要檢查 該控制回路是否存在執(zhí)行器或者傳感器故障，如果存在故障則將此回路跳過(guò)，不進(jìn)行控制 評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算，進(jìn)行下一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的計(jì)算過(guò)程，如無(wú)故障則進(jìn)入下一個(gè)流程；
[0029] (2)將10分鐘內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路中傳感器測(cè)量值、執(zhí)行器開(kāi)度指令、自動(dòng)調(diào)節(jié)回路 中被控對(duì)象的設(shè)定值以及機(jī)組負(fù)荷的歷史值寫入csv格式文件中；
[0030] (3)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路中被控對(duì)象的設(shè)定值發(fā)生變化，則認(rèn)為該自動(dòng)調(diào)節(jié)回路開(kāi)始一 個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，否則，則認(rèn)為該自動(dòng)調(diào)節(jié)回路處于一個(gè)隨機(jī)過(guò)程；如果自動(dòng)調(diào)節(jié)回路處于動(dòng)態(tài) 過(guò)程，則計(jì)算該自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的確定性調(diào)節(jié)指標(biāo)，包括調(diào)節(jié)時(shí)間、上升時(shí)間、超調(diào)量；如果自 動(dòng)調(diào)節(jié)回路處于隨機(jī)過(guò)程，則進(jìn)行隨機(jī)性指標(biāo)即最小方差指標(biāo)計(jì)算。
[0031] 調(diào)節(jié)時(shí)間：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)首次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的5% (或2% )的誤差帶并保持的時(shí) 間。
[0032] 上升時(shí)間：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)從穩(wěn)態(tài)值的10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%，所需要的時(shí)間。 對(duì)于系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)單調(diào)變化的系統(tǒng)如此，而對(duì)有震蕩的系統(tǒng)，可以被定義為從初始值 到第一次到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間。上升時(shí)間，反應(yīng)的是系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
[0033] 超調(diào)量：當(dāng)系統(tǒng)的單位階躍有超調(diào)時(shí)，其單位階躍響應(yīng)的最大峰值減去穩(wěn)態(tài)值的 差與穩(wěn)態(tài)值之比的百分?jǐn)?shù)。
[0034] 最小方差指標(biāo)：系統(tǒng)理論最小方差與實(shí)際方差的比值。
[0035] 本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：
[0036] 1)可以針對(duì)火電廠多個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路進(jìn)行評(píng)價(jià)診斷；
[0037] 2)實(shí)現(xiàn)了在線評(píng)價(jià)與診斷；
[0038] 3)在進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)回路控制評(píng)價(jià)時(shí)，考慮傳感器、執(zhí)行器故障狀態(tài)對(duì)其的影響，將 故障診斷與控制評(píng)價(jià)相結(jié)合；
[0039] 4)可以對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程進(jìn)行確定性指標(biāo)評(píng)價(jià)和隨機(jī)性指標(biāo)評(píng)價(jià)。
【附圖說(shuō)明】
[0040] 圖1為本發(fā)明火電廠多回路自動(dòng)調(diào)節(jié)回路評(píng)價(jià)診斷方法實(shí)現(xiàn)過(guò)程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)介紹。如附圖1所示為本 發(fā)明公開(kāi)的火電廠多回路自動(dòng)調(diào)節(jié)回路評(píng)價(jià)診斷方法實(shí)現(xiàn)過(guò)程方案示意圖。
[0042] 附圖1中的設(shè)備代表火電機(jī)組所配置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置。
[0043] 附圖1中的熱工數(shù)據(jù)采集裝置通過(guò)接收轉(zhuǎn)發(fā)裝置送來(lái)的數(shù)據(jù)，并形成comtrade格 式錄波