基于自動控制的磨煤機系統(tǒng)(純屬原創(chuàng))

1、?？粕厴I(yè)設(shè)計(論文題 目:基于自動控制的磨煤機系統(tǒng)學(xué)生姓名:系 別:機械與控制工程學(xué)院專業(yè)年級:指導(dǎo)教師:2015年 6月 15 日摘 要自動控制磨煤機是火力電廠中廣泛采用的一種制粉設(shè)備。它具有能耗低、生產(chǎn)效 率高、研磨煤種范圍廣和不受異物影響等優(yōu)點,但是磨煤機運行時也存在一定的問題, 有時出力不均勻,功耗變大,甚至發(fā)生堵煤和乏煤現(xiàn)象。這是由煤位檢測設(shè)備精度低 造成的,而國外的煤位檢測設(shè)備雖然檢測精度高,但進口價格昂貴。因此自主進行檢 測設(shè)備的研發(fā)對于降低整體成本,具有重要意義。論文首先介紹了自動控制磨煤機的工作原理、特點及傳統(tǒng)的煤位檢測方法,針對 傳統(tǒng)的煤位檢測方法的不足,采用自動控制的原

2、理,并進行了有關(guān)試驗,結(jié)果表明改 造后的磨煤機控制系統(tǒng)能夠使磨煤機迅速調(diào)節(jié)負荷,使料位控制系統(tǒng)能真實反映磨煤 機內(nèi)煤位的高度,從而實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。關(guān)鍵字:自動控制磨煤機;自尋優(yōu)控制;料位壓差測量AbstractAutomatic control of coal mill is widely used in thermal power plant of a milling equipment. It has a low energy consumption, high efficiency, wide range of grinding coal and is not affected by

3、 foreign bodies, etc, but coal mill run time also has certain problem, sometimes uneven output, power consumption, even coal and FaMei blocked. This is caused by low coal testing equipment precision, and foreign coal testing equipment while detection precision is high, but expensive imports. So the

4、independent testing equipment research and development to reduce the overall cost, is of great significance.Paper firstly introduces the working principle of automatic control of coal mill, characteristics and the traditional coal detection methods, aiming at the shortcomings of the traditional coal

5、 detection methods, using the principle of automatic control, and the relevant test, the results showed that the modified coal mill control system to make the coal mill adjust the load quickly, and can reflect the material level control system in coal mill, the height, so as to realize the automatic

6、 control system.Key Words:Automatic control of coal mill; The optimal control; A differential pressure measurement目 錄第一章 緒論1.1 課題背景和意義我國現(xiàn)在正處于經(jīng)濟高速發(fā)展期,對電力的需求也在不斷地增長,這促進了電力 工業(yè)的飛速發(fā)展。我國的水利電站受到自然條件等的限制,難以大規(guī)模的興建,所以 新建的電站以火力電站為主。而磨煤機是火力發(fā)電廠機組一個必不可少的輔助設(shè)備, 受到人們越來越多的重視,對于如此一個耗能大戶,它的安全經(jīng)濟運行也直接決定著 電廠運行的經(jīng)濟性和安全性。國內(nèi)常

7、用的磨煤機包括風(fēng)扇磨煤機、中速磨煤機、鋼球 磨煤機和自動控制磨煤機等,與中速磨煤機相比鋼球磨煤機研磨煤種范圍廣,特別適 用于無煙煤。近年來,由于歐美等發(fā)達國家的大型發(fā)電機組對鋼球磨煤機出力要求越 來越高,以及無煙煤產(chǎn)量下降,鋼球磨煤機逐漸被中速磨煤機所取代。在我國,由于 4力發(fā)電廠鋼球磨煤機多達 3000多臺,并且在今后相當長的時間內(nèi)仍將繼續(xù)使用。而 在目前,自動控制磨煤機憑借其出力均勻,制作方便等特點,正在得到人們越來越廣 泛的關(guān)注。自動控制磨煤機在實際生產(chǎn)運行時, 常出現(xiàn)堵煤和乏煤的情況, 且與國外同類型的磨煤機相比, 電耗也偏高,經(jīng)濟性差。 其主要原因是磨煤機的煤位檢測設(shè)備不如國外的精度

8、高, 這使磨煤機難以 工作在理想的煤位上,煤位的高低決定著磨煤機的工作狀態(tài)。如果煤位過低,則磨煤機效率低、功 耗大、振動噪聲大,如果煤位過高,鋼球無法將煤粉砸碎,嚴重時造成堵煤,使系統(tǒng)崩潰。因此, 想要充分發(fā)揮磨煤機的高性能, 就要進口國外生產(chǎn)的磨煤機煤位檢測設(shè)備, 而國外的檢測設(shè)備進口 價格昂貴, 致使磨煤機整體設(shè)備造價偏高。急需一種自主研制的煤位檢測設(shè)備來代替此類產(chǎn)品, 以 求降低成本。 制粉系統(tǒng)作為火力發(fā)電廠一個重要輔助系統(tǒng), 其安全性、 經(jīng)濟性與企業(yè)利益密不可分。 而磨煤機作為制粉系統(tǒng)的一個主要設(shè)備, 其耗電量占到了整個制粉系統(tǒng)的 70%80%。 由于磨煤機 料位控制一直以來都是制約磨

9、煤機安全、經(jīng)濟運行的難題,因此,迫切希望找到一種方法,能實現(xiàn) 磨煤機長期處于最佳料位區(qū)間安全、 經(jīng)濟運行, 能夠產(chǎn)煤自動化, 從而實現(xiàn)自動控制的磨煤機系統(tǒng)。 1.2 自動控制磨煤機煤位檢測技術(shù)的發(fā)展狀況1929年以來的 70多年發(fā)展過程中, Foster Wheeler能源公司最終將自動控制磨 煤機設(shè)計得簡單而可靠,將磨煤機設(shè)計成兩端完全對稱,即磨煤機兩端燃料和空氣的 進出口在結(jié)構(gòu)外形上完全一樣,使得該磨煤機達到了較高的可用率。在磨煤機負荷減小時,煤粉的細度會增加。因此,該磨煤機的這些特點使其能在燃燒器任何組合的運 行方式和磨煤機的出力非常低時得到穩(wěn)定的燃燒火焰。在剛啟動和低負荷的運行條件 下

10、,煤粉的細度可以達到 100%通過 200號篩,從而可以大量減少點火和暖爐所需的燃 料。如果磨煤機兩端的兩臺給煤機同時停止工作,此時該磨煤機中所儲備的燃料量仍 足夠維持滿負荷的煤粉輸出量達 89分鐘。美國 SVEDALA 公司制造磨煤機的歷史已有一百多年。在全世界,己安裝的該公司 生產(chǎn)的自動控制鋼球磨煤機也有幾百臺, 我國大港電廠 (意大利托塞廠采用 SVEDALA 公 司的轉(zhuǎn)讓技術(shù) 、 岳陽電廠 (巴布科克采用 SVEDALA 公司的轉(zhuǎn)讓技術(shù) 和上安電廠均采用 該公司的自動控制磨煤機技術(shù)。 最近幾年, SVEDALA 公司又在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上, 對自 動控制磨煤機進行了改進,如把容易磨損的絞

11、龍去掉,改變了一次風(fēng)的入口等,從而 減少了維護費用。針對磨煤機的機理特點,根據(jù)制粉系統(tǒng)磨煤機的工作過程機理,研究了各輸入、 輸出之間的相互影響,通過集中參數(shù)方法建立了磨煤機的動態(tài)參數(shù)模型,用三輸入三 輸出的狀態(tài)方程表示。此模型很好地揭示了鋼球磨煤機的運行狀況及其非線性、強耦 合的特性,而且適合于不同類型的鋼球磨煤機。之后,他又針對鋼球磨煤機優(yōu)化控制 的問題提出了一種由優(yōu)化計算機、集散控制系統(tǒng) (DCS、儀表與執(zhí)行機構(gòu)的虛擬裝置以 及模擬現(xiàn)場制粉系統(tǒng)的對象計算機所組成的分布式仿真實驗平臺。該實驗平臺可以逼 真地模擬工業(yè)現(xiàn)場的控制情況,為開發(fā)鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)的智能解耦控制軟件產(chǎn)品 提供了原型控制

12、算法的工業(yè)驗證工具。在模糊控制理論的基礎(chǔ)上,以球磨機制粉系統(tǒng)為被控對象,提出了一種新型的多 變量模糊控制算法,它由解耦補償器和自組織模糊控制器組成,并對修正函數(shù)和控制 規(guī)則進行了行之有效的改進,同時為了更好的表征磨內(nèi)存煤量,研制了安裝在磨前軸 承上的拾音式負荷變送器,并且用仿真實驗結(jié)果驗證了這種方法的可行性和有效性; 并且將理論成果應(yīng)用于工程實際,研究了和某國產(chǎn) DCS 系統(tǒng)的接口問題。隨著研究的 不斷深入,華北電力大學(xué)的劉長良等人將模糊控制理論進一步發(fā)展,提出了自適應(yīng)模 糊控制算法和遞階模糊控制算法,解決了模糊控制理論中的穩(wěn)態(tài)控制精度和規(guī)則爆炸 的問題,進一步適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的實際應(yīng)用。同時華北

13、電力大學(xué)對制粉系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué) 模型、解耦算法進行了研究,將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、逆系統(tǒng)等先進的控制思想引入制粉系 統(tǒng)的控制過程,取得了一定的成績。1.3 本文研究內(nèi)容本文在磨煤機的控制方法上進行了研究,提出了新的思想和方法 , 為該系統(tǒng)的自 動控制提供了新的嘗試和途徑。(1查閱了相關(guān)文獻 ,認識到磨煤機在檢測技術(shù)和優(yōu)化控制方面的發(fā)展狀況, 對磨煤機的結(jié)構(gòu)、工作原理及特性、檢測技術(shù)、優(yōu)化控制進行分析。在進行相關(guān)分析 后對磨煤機自動控制進行深入研究,從而解決實際運行中出現(xiàn)的問題,如磨煤機工作 在人員缺少或勞務(wù)繁重時能實現(xiàn)自動化控制。(2 在磨煤機的煤位檢測問題得到改進后, 要對磨煤機的負荷料位進行自動控制

14、, 使磨煤機工作在最理想的煤位狀態(tài)下,以保證磨煤機的低功耗、低磨損。第二章 自動控制磨煤機的料位測量2.1 自動控制磨煤機的工作原理及特性 圖 2.1 自動控制磨煤機工作原理圖自動控制磨煤機工作原理:系統(tǒng)采用研華工業(yè)控制計算機為上位機, 采用 ADAM400系列模塊作為 A/D, D/A轉(zhuǎn)換器,同時采用性能可靠的變送器作為二次測量元件。連續(xù)作業(yè)率高,對鐵和大塊的敏感性較差;維修次數(shù)少,鋼瓦耐磨性較強, 5年內(nèi) 更換性少;出力和細度較穩(wěn)定,自動控制磨煤機的出力調(diào)整是通過調(diào)整一次風(fēng)量達到 , 因此在負荷較穩(wěn)定的情況下,出力和細度則相應(yīng)地較為穩(wěn)定;筒體內(nèi)具有較大的儲存 能力:在全斷煤情況下磨煤機可繼

15、續(xù)運行 15分鐘供給鍋爐煤粉;低負荷時煤粉細度增 加,利于燃燒穩(wěn)定;在較寬的負荷范圍內(nèi)有較快有響應(yīng)能力;風(fēng)煤比較低。投入生產(chǎn) 更加方便經(jīng)濟適用。2.2 自動控制磨煤機的測量方法 -料位壓差測量料位壓差測量裝置的工作原理是通過測量管路來測量磨煤機內(nèi)煤粉的濃度,它直 接反應(yīng)壓差的變化,濃度高表明壓差值大,濃度低表明壓差值低,裝置根據(jù)煤粉料位 的高低, 通過輸入的電流信號通過 PLC系統(tǒng)來控制給煤機的給煤量。 通過伸到旋轉(zhuǎn)的、 有壓力變化容器的內(nèi)部上、下兩個探頭進行測量,下探頭埋在被測量物料下邊,上探 頭設(shè)置在被測量物料上面。系統(tǒng)測量時通過管路向兩個探頭輸入衡定、微量氣流,再 用壓差變送器測量兩個探

16、頭之間壓力差值。將壓力差值通過換算,可測得出容器內(nèi)部 物料的厚度。與其它基礎(chǔ)原理不同的是, 自動控制磨煤機運行時筒體內(nèi)壓力較高并且不斷變化。 因而,在磨煤機筒體內(nèi)中空管的上端安裝了上探針,使輸出的檢測氣流與筒體內(nèi)壓力 同步變化,從而實現(xiàn)動態(tài)壓力下能夠準確測量料位。按其功能分為四個子系統(tǒng):(1 PID壓力控制子系統(tǒng):由調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)儀、壓差變送器、孔板 1、儲氣緩沖 罐組成。(2 檢測氣流產(chǎn)生和輸出子系統(tǒng):由孔板 1、孔板 2、輸送管路、上探針 P1、下探 針 P2組成。(3 磨煤機筒體內(nèi)壓力監(jiān)測前饋子系統(tǒng):由輸送管路、上探針 P1、孔板 1、壓差 變送器、調(diào)節(jié)儀組成。(4 檢測示值子系統(tǒng):由壓差

17、變送器(圖中用壓差高度示管表示 、管路組成。 2.3 料位測量遇到的問題及解決方法遇到的問題:(1鋼球變小和數(shù)量減少后,鋼球在磨煤機筒內(nèi)的容積比例下降,料位的下取樣 口相對于以前工況下被抬高了,所產(chǎn)生的壓差有不準現(xiàn)象;(2料位下取樣探針脫落,此長探針 133毫米、短探針 77毫米。它的脫落會導(dǎo) 致料位的下取樣口相對于正常工況被抬高了;(3采用小鋼球生產(chǎn)時,煤粉細度與設(shè)計值變化較大,導(dǎo)致實際中壓差壓與料位 的線性關(guān)系發(fā)生變化。解決辦法:(1恢復(fù)已脫落的下取樣探針,注意焊接質(zhì)量,防止再次脫落;(2關(guān)閉下雙探針中的短探針,等于把下取樣口下移 56mm 左右;(3如果能適度下移端襯板,并可能延長下探針

18、長度。第三章 自動控制的磨煤機系統(tǒng)3.1 自動控制磨煤機料位控制系統(tǒng)自動控制磨煤機煤位由給煤機轉(zhuǎn)速控制。另外磨煤機熱風(fēng)量、冷風(fēng)量都對煤位有 著直接的影響,當改變熱風(fēng)量或冷風(fēng)量時,磨煤機一次風(fēng)帶走的煤粉也隨著改變,致 使煤位產(chǎn)生變化,為了在熱風(fēng)量或冷風(fēng)量變化時給煤量也能隨著快速相應(yīng)地變化,在 煤位控制系統(tǒng)設(shè)計中把熱風(fēng)量與冷風(fēng)量作為前饋調(diào)節(jié)量,以使給煤量能跟隨風(fēng)量變化 快速做出相應(yīng)的調(diào)整,自動控制磨煤機正常運行時,冷風(fēng)量和熱風(fēng)量由磨煤機的容量 風(fēng)門調(diào)節(jié), 根據(jù)此控制方案可以得到自動控制磨煤機煤位控制系統(tǒng)簡圖 . 磨煤機的煤位 值取磨煤機驅(qū)動端和非驅(qū)動端煤位的平均值,煤位的指令值與煤位的測量值之間的

19、偏 差由控制系統(tǒng)主調(diào)節(jié)器 PID1 進行調(diào)節(jié)。 容量風(fēng)門開度的變化作為給煤機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的前 饋擾動直接送入給煤機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的執(zhí)行機構(gòu),這樣在磨煤機風(fēng)量改變時,給煤量能迅 速動作,便于保持磨煤機內(nèi)煤位不變。 PID2、 PID3 分別為驅(qū)動端和非驅(qū)動端給煤機調(diào) 節(jié)回路的調(diào)節(jié)器,通過它們實現(xiàn)對給煤機指令給煤量與實際給煤量進行調(diào)節(jié)。3.2 磨煤機料位優(yōu)化自動控制原理通過對自動控制磨煤機工作原理的分析可知,該類型的磨煤機出力主要靠調(diào)整通 過磨煤機的一次風(fēng)量進行控制,磨煤機內(nèi)風(fēng)煤比始終保持不變;也就是說在給定負荷 下,如果想增減磨煤機出力,只需增減一次風(fēng)量即可實現(xiàn)。為了保證磨煤機的正常運 行,必須保持磨煤機

20、內(nèi)有穩(wěn)定的煤量。為此自動控制磨煤機采用了一個單獨的測量控 制回路,即料位壓差測量裝置,通過測量磨煤機內(nèi)部壓差,跟蹤工況變化,自動調(diào)節(jié) 給煤量,使磨煤機維持在最佳工作點附近運行,這也是磨煤機優(yōu)化控制的重點和難點。 料位壓差測量裝置的工作原理是通過測量管路來測量磨煤機內(nèi)煤粉的濃度,它直接反 應(yīng)壓差的變化,濃度高表明壓差值大,濃度低表明壓差值低,裝置根據(jù)煤粉料位的高 低,通過輸入的電流信號通過 PLC系統(tǒng)來控制給煤機的給煤量。針對磨煤機負荷特性,改進常規(guī) PID 控制,采用磨煤機料位優(yōu)化模糊自適應(yīng)控 制:自適應(yīng)控制算法能夠在制粉系統(tǒng)對象發(fā)生改變時自動感知變化,根據(jù)對象的變化 實時調(diào)整控制器參數(shù),保證

21、磨煤機料位控制的性能;在控制特性改變時采用自尋優(yōu)算 法快速尋找到新的最佳設(shè)定值。3.3 自動控制磨煤機的料位自尋優(yōu)控制目前火電廠應(yīng)用的磨煤機制粉系統(tǒng)約占總量的 60%以上。 但是, 該類制粉系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 復(fù)雜且運行中存在諸多缺點,磨煤機利用自尋優(yōu)控制技術(shù),使其在最大出力工作點附 近工作,是降低單耗的關(guān)鍵。自尋最優(yōu)控制,不要求建立被控對象的數(shù)學(xué)模型,可直 接利用被控對象的極大值、極小值或其它非線性特性,用改變輸入?yún)?shù)以試探對控制 指標影響的方法,逐步搜索到最優(yōu)工作點。并且,當各種不定因素使對象特性產(chǎn)生漂 移時,能自動搜索使控制指標重新達到新工況下的最優(yōu)狀態(tài),可提高磨煤機產(chǎn)量。自 尋優(yōu)控制的工作過程可

22、以概括的表示為:調(diào)節(jié)被控對象的輸入量,試探其對輸出的影 響,將表征輸出偏離最優(yōu)點的信號反饋到控制輸入量的執(zhí)行機構(gòu),改變輸入量的調(diào)節(jié) 方向,使輸出量接近最優(yōu)點。磨煤機筒內(nèi)料位是一個受多種因素影響的成復(fù)雜關(guān)系的 變量,雖然通過軟測量技術(shù)能夠直觀的測量料位變化,但是它卻無法反映磨煤機何時 達到出力最大。因此需要融合多種能反映磨煤機運行狀態(tài)的參數(shù),才能在閉環(huán)控制下 將料位調(diào)控到最大出力點。磨煤機投入運行后,給煤機不斷向筒內(nèi)給煤,隨著筒內(nèi)存煤量的加大,電動機的 功率亦不斷增大,但當電動機功率增大到極大值時,磨煤機的出力并未達到最大,磨 煤機的出力最大點在功率最大點的右邊。所以,如果能將磨煤機的運行工作點

23、推向最 大出力點附近,既可節(jié)約用電,又可提高磨煤機產(chǎn)量。因此,采用磨煤機來判斷最佳 料位。方法是,在給定通風(fēng)量下,從零位向磨煤機充煤,隨著給煤量增加,磨煤機功 率會逐漸上升至峰值,繼續(xù)充煤,功率將將從峰值開始下降,當降至小于峰值功率時, 料位為最佳料位。動態(tài)自尋優(yōu)控制是解決控制對象具有時變特性的一種有效方法?？刂粕喜捎迷谶\ 行過程中連續(xù)測量和不斷理解的辦法,由系統(tǒng)本身探測當時系統(tǒng)的運行條件,做出正 確決策。這樣,當控制對象特性發(fā)生漂移時,能夠在系統(tǒng)運行中通過連續(xù)測量和不斷 修正控制作用,使被控對象運行在一個最優(yōu)的工作狀態(tài)。動態(tài)自尋優(yōu)控制需要在線尋找當前的最佳負荷水平,控制球磨機運行在最佳的出力

24、狀態(tài),其尋找的最優(yōu)工作點既 不是固定的,也不是一個預(yù)設(shè)值,在實際生產(chǎn)過程是變化的,需要通過在線自動搜索 得到。為此,提出的動態(tài)自尋優(yōu)策略即在保證系統(tǒng)安全運行的前提下,通過不斷改變 負荷設(shè)定值,尋找磨煤機最大出力點,從而保持系統(tǒng)長期工作在最佳出力狀態(tài)。 因此,針對火電廠磨煤機進行優(yōu)化控制,以達到節(jié)能降耗、安全生產(chǎn)和保護環(huán)境 的目的,對確保發(fā)電企業(yè)的安全、經(jīng)濟運行,具有十分重要的意義。針對火電廠磨機的負荷控制 , 本文提出了自尋優(yōu) -采樣控制策略相結(jié)合的雙層控 制結(jié)構(gòu) , 對于磨煤機料位的控制,采用分段控制策略 , 即料位在規(guī)定的范圍內(nèi)時,認為 磨煤機工作在正常的工況下,為提高經(jīng)濟性采用自尋優(yōu)控制

25、;當料位超出規(guī)定范圍, 認為磨煤機工作在非正常工況,控制切換成異常工況控制系統(tǒng),整個控制系統(tǒng)由兩個 回路組成,正常工況以及異常工況。系統(tǒng)首先從現(xiàn)場采集各個相關(guān)信息,例如磨進出 口壓差、出口溫度筒內(nèi)料位等信息,送入制粉系統(tǒng)運行工況判別單元,該單元主要是 根據(jù)進出口壓差、料位、出口溫度以及磨煤機電流信號,判斷系統(tǒng)的運行狀態(tài)出力系 統(tǒng),進行及時的調(diào)整路。系統(tǒng)向自尋優(yōu)系統(tǒng)輸入信息模糊 -PID 控制系統(tǒng)提供目標值, 當判斷系統(tǒng)出現(xiàn)異常工況,控制切換到異常工當系統(tǒng)處于正常工況,控制切換為自尋 優(yōu)控制回路,自尋優(yōu)根據(jù)所來信號給出料位的最優(yōu)值,對磨煤機系統(tǒng)測量信號的局限 節(jié)回路的被調(diào)量都進行了一定的濾波,以

26、及磨煤機本身運行特性因素的影響。磨煤機內(nèi)煤粉的濃度,它直接反應(yīng)壓差的變化,濃度高表明壓差值大,濃度低表 明壓差值低,裝置根據(jù)煤粉料位的高低,通過輸入的電流信號通過 PLC系統(tǒng)來控制給 煤機的給煤量。利用這個特性可以有效監(jiān)測到磨煤機負荷量變化的趨勢,在此基礎(chǔ)上 實現(xiàn)給煤量的自動控制。采樣控制是解決對象反饋滯后問題的一種有效方法,在采樣 控制中 , 每一個采樣周期被分為兩段 , 在采樣階段 , 采樣開關(guān)接通 , 控制器按積分作 用輸出控制信號 , 這段時間控制的動作可以稱為 “調(diào)一調(diào)” ; 為避免不必要的超調(diào) , 在 下一個等待階段 , 控制器不再接受偏差信號 , 而是保持控制器的輸出不變 , 這

27、是“等 一等”的階段; 在純滯后 時刻后 , 系統(tǒng)的輸出發(fā)生變化 , 控制器根據(jù)偏差的大小 和方向做下一步的調(diào)整 , 這是“看一看”的時刻。如此重復(fù)上述調(diào)整過程 , 就可以使 系統(tǒng)趨于新的穩(wěn)態(tài)值。根據(jù)控制器所采用的控制規(guī)律的不同 , 采樣控制方案可以分為積分型、積分保持型二作用、及輸出保持二作用型三類。本文采用的是積分型采樣控 制規(guī)律 , 即在采樣控制 0t e 時刻 , 控制器按偏差的積分值輸出。在 t e 時刻 , 控 制器輸出保持在 t e 時刻的值上。同時 , 磨煤機運行狀態(tài)的穩(wěn)定性很重要 , 由于只需要控制磨煤機運行在一個負荷 水平下 , 即在一個區(qū)域里面 , 如果磨煤機已經(jīng)在理想的

28、負荷范圍里穩(wěn)定運行 , 就不應(yīng) 該再進行頻繁的控制動作 , 因此必須引入帶死區(qū)的 PID 控制算法。 當誤差位于這個死 區(qū)內(nèi)時 , PID 控制器不做調(diào)節(jié)動作。死區(qū)的設(shè)置應(yīng)當合適 , 如果設(shè)的過大 , 系統(tǒng)會出 現(xiàn)較大的滯后 , 太小則會導(dǎo)致過于頻繁的控制動作 , 不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。料位的自尋優(yōu)算法可以理解為:設(shè)定一個磨煤機負荷最佳區(qū)域 , 如果檢測計算到的 實際負荷低于區(qū)域下限,說明當前出力仍然小于最佳出力點,自尋優(yōu)算法會適當增大 設(shè)定值;如果檢測到的實際負荷高于區(qū)域上限,說明當前出力超過了最佳出力點,自 尋優(yōu)算法會適當減小設(shè)定值在不斷尋優(yōu)中,設(shè)定值逐步接近最佳出力點,從而實現(xiàn)節(jié) 能。為

29、保證系統(tǒng)有足夠的時間進行穩(wěn)定,負荷設(shè)定值修改,不能過于頻繁,因此要求 自尋優(yōu)算法應(yīng)該選定一個合適的采樣周期間隔地進行。常規(guī)控制方式將維持料位運行在給定值下,但是對于磨煤機系統(tǒng)最佳料位并不是 一成不變的,磨煤機工作時的運行特性會因周圍環(huán)境和煤質(zhì)的變化而變化,鋼球的磨 損、煤種的變化等都會使最佳料位產(chǎn)生漂移,因此控制系統(tǒng)采用料位自動跟蹤變化, 在運行中不斷修正參數(shù),使控制對象始終運行在最佳工作狀態(tài)。此時料位設(shè)定值 R 也 應(yīng)相應(yīng)改變,本文采用自尋優(yōu)算法對設(shè)定值進行實時調(diào)整。該算法在運行過程中不斷 測量比較,實時跟隨磨煤機的最佳工作點,在控制特性改變時快速尋找到新的最佳設(shè) 定值。料位的自尋優(yōu)控制方案

30、具體步驟為 :(1將采樣得到的樣本進行模糊控制,若判斷其位于最佳區(qū)域,說明當前出力在 最佳出力點附近,滿足要求,保持設(shè)定值不變;(2若樣本位于低料位區(qū)域,說明當前出力小于最佳出力點,自尋優(yōu)算法會適當 增大設(shè)定值;(3若樣本位于堵磨工作區(qū),說明當前出力超過了最佳出力點,自尋優(yōu)算法會適 當減小設(shè)定值。在這一過程中,設(shè)定值逐步接近最佳出力點,從而提高磨煤機的效率。另外料位設(shè)定值的修改不能過于頻繁以保證系統(tǒng)有足夠的時間進行穩(wěn)定,因此需 要根據(jù)實際情況選定合適的采樣周期間隔地進行采樣計算。自尋優(yōu)控制的功能框圖如 圖 3.5所示 :采用模糊自適應(yīng)自尋優(yōu)控制策略對磨煤機料位壓差測厚裝置改進后,于機組運行 期間拍攝的料位優(yōu)化試驗效果如圖 3.6所示,從料位的變化曲線可以看出,函數(shù)前饋 對料位控制效果顯著,給煤機接受負荷前饋響應(yīng)能及時控制出力,按料位的升降趨勢 超前調(diào)節(jié)磨煤機料位; 試驗期間在 AGC (自動發(fā)電控制 工況下料位未出現(xiàn)影響負荷控 制的現(xiàn)象,且在 AGC 工況下,各項指標都達到優(yōu)秀。改造后制粉系統(tǒng)達到的技術(shù)經(jīng)濟指標:(1 系統(tǒng)在設(shè)計條件下運行,料位差壓達到 1 100 Pa;(2 系統(tǒng)在設(shè)計條件下料位控制誤差:±2