及利時(shí)流化床鍋爐膜片

典型應(yīng)用工程研究——杭州自動(dòng)化有限公司HOLLYSYS循環(huán)流化床鍋爐的先進(jìn)控制策略及工程應(yīng)用研究2/5/20231循環(huán)流化床鍋爐（CFBB）介紹——煙氣送至尾部受熱面旋風(fēng)分離器立管返料機(jī)構(gòu)水冷壁爐膛二次風(fēng)燃料脫硫劑一次風(fēng)排渣2/5/20232研究的意義和價(jià)值——循環(huán)流化床鍋爐正成為鍋爐發(fā)展的方向

高效、清潔、低污染燃料適應(yīng)性廣負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好灰渣易于綜合利用商業(yè)化的迅速發(fā)展對(duì)自控的高要求自控水平低，一般采用手控，效果差本工程研究的理論意義和實(shí)用價(jià)值2/5/20233CFBB控制上的特點(diǎn)和難點(diǎn)1——2/5/20234CFBB控制上的特點(diǎn)和難點(diǎn)2——分布參數(shù)、非線性、時(shí)變、大滯后、多變量耦合嚴(yán)重受控變量和操縱變量多過(guò)程復(fù)雜，難于建模相同控制手段的不同控制效果易發(fā)生結(jié)焦、熄火等安全事故國(guó)內(nèi)鍋爐經(jīng)常出現(xiàn)的堵煤、堵灰情況檢測(cè)元件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的限制2/5/20235國(guó)內(nèi)外模型化及控制現(xiàn)狀——模型化

尚未出現(xiàn)用于實(shí)時(shí)控制的模型控制現(xiàn)狀采用煤粉爐的控制方案，簡(jiǎn)單分解組成多個(gè)單回路——主蒸汽壓力控制系統(tǒng)——料床溫度控制系統(tǒng)控制水平實(shí)驗(yàn)室成功仿真，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用不理想國(guó)內(nèi)基本采用操作人員手動(dòng)操作2/5/20236控制水平低原因分析——忽視耦合嚴(yán)重性，簡(jiǎn)單搬用煤粉爐方案沒(méi)有有效克服大滯后的方法控制主次目標(biāo)掌握不好只控料床溫度，忽視整個(gè)爐膛溫度分布沒(méi)有考慮頻繁出現(xiàn)的堵煤、堵灰等事件的自動(dòng)處理，控制系統(tǒng)無(wú)法長(zhǎng)期投運(yùn)結(jié)論：常規(guī)控制無(wú)法達(dá)到滿意效果學(xué)習(xí)熟練操作工，采用專家智能控制2/5/20237專家智能控制——智能控制相對(duì)常規(guī)控制的擴(kuò)展功能(1)可以處理非數(shù)字化的、不精確的操作經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行復(fù)雜控制，提高控制質(zhì)量(2)模仿人的行為，采用專家經(jīng)驗(yàn)，自動(dòng)修改參數(shù)和算法，形成各種性質(zhì)算法的選擇和組合(3)當(dāng)部件失效、系統(tǒng)大擾動(dòng)或出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)仍能進(jìn)行有效處理仿人智能控制專家控制2/5/20238面向CFBB的實(shí)時(shí)專家控制——專家系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性問(wèn)題

——過(guò)程控制對(duì)專家系統(tǒng)的挑戰(zhàn)實(shí)時(shí)專家控制系統(tǒng)

——能表示與時(shí)間有關(guān)的知識(shí)——?jiǎng)討B(tài)數(shù)據(jù)采集功能——進(jìn)行限時(shí)推理、中斷功能——數(shù)據(jù)可靠性判斷——人機(jī)對(duì)話、交互能力并行推理級(jí)進(jìn)推理2/5/20239燃燒系統(tǒng)的實(shí)時(shí)專家控制結(jié)構(gòu)——控制器用戶接口知識(shí)層3知識(shí)層2知識(shí)層1數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)靜態(tài)短期長(zhǎng)期u1u2u3推理機(jī)構(gòu)前向推理后向推理過(guò)程r(n)y(n)u(n)2/5/202310燃燒系統(tǒng)的實(shí)時(shí)專家控制——基于級(jí)進(jìn)推理的燃燒系統(tǒng)實(shí)時(shí)專家控制第一層基于狀態(tài)模糊區(qū)分的多變量規(guī)則控制器第二層調(diào)整狀態(tài)模糊區(qū)分的模糊邊界值LhT床=g1(M，D，ΔD)LLT床=g2(M，D，ΔD)等第三層操作提示及監(jiān)控并行推理的實(shí)現(xiàn)2/5/202311實(shí)時(shí)專家汽水控制結(jié)構(gòu)——專家系統(tǒng)控制器操作人員輸入輸出過(guò)程負(fù)荷、壓力K11K22/5/202312面向CFBB的仿人智能采樣控制——問(wèn)題：CFBB對(duì)象的大滯后特性SMITH預(yù)估對(duì)模型的要求操作人員：“等等、看看、調(diào)調(diào)”思想2/5/202313仿人智能采樣控制結(jié)構(gòu)——Gc(s)Gp(s)e-LsY(s)R(s)F(s)K+_++Gc(s)Gp(s)e-LsY(s)R(s)F(s)K+_++ECD(s)2/5/202314CFBB仿人智能采樣控制——F(s)KR(s)+_EC3Gp(s)e-LsY(s)++EC2D(s)EC1專家智能控制器2/5/20231575t/h循環(huán)流化床鍋爐流程——2/5/202316CFBB自動(dòng)控制回路——汽包水位控制主蒸汽溫度控制料層差壓控制爐膛負(fù)壓控制燃燒控制（給煤、一次風(fēng)、二次風(fēng)、二次返料）主蒸汽壓力控制2/5/202317爐膛負(fù)壓控制——2/5/202318料層差壓控制——2/5/202319料層差壓限——負(fù)荷2/5/202320CFBB汽包水位過(guò)程特性——問(wèn)題：“虛假水位”的克服——負(fù)荷大擾動(dòng)——母管給水大擾動(dòng)——煤質(zhì)變化等燃燒不穩(wěn)定解決方法：專家PID控制WDW1W2汽水汽包2/5/202321CFBB汽包水位專家PID控制——圖6.4CFB鍋爐汽包水位專家PID控制原理圖

COUT

CIN

Gp1HrECOperatorGp2PwPdWDH+

FDPK2/5/202322CFBB汽包水位專家PID控制原理——取負(fù)荷變化量ΔD負(fù)荷變化趨勢(shì)判斷負(fù)荷取偏差專家規(guī)則控制低負(fù)荷專家規(guī)則控制限值內(nèi)前饋系數(shù)K較大前饋系數(shù)K較小限值外大限值外PID1組PID2組控制輸出專家規(guī)則控制低中、高>負(fù)荷限<負(fù)荷限大小2/5/202323主蒸汽溫度控制——2/5/202324CFBB汽水系統(tǒng)智能協(xié)調(diào)控制——問(wèn)題：水位控制與主汽溫度控制會(huì)出現(xiàn)矛盾。解決方法：智能協(xié)調(diào)控制

2/5/202325智能協(xié)調(diào)控制原理——正常控制狀態(tài)時(shí)，水位控制和主蒸汽溫度控制獨(dú)立按各自的控制方案進(jìn)行控制，專家協(xié)調(diào)控制層監(jiān)控系統(tǒng)行為；一旦兩個(gè)控制系統(tǒng)出現(xiàn)矛盾時(shí)則啟動(dòng)智能協(xié)調(diào)方案。水位控制器汽包水位系統(tǒng)汽溫控制器主汽溫度系統(tǒng)專家協(xié)調(diào)控制層2/5/202326智能協(xié)調(diào)控制方案——輸入輸出變量重新配對(duì)——給水閥、減溫水閥、二次水閥整體控制品質(zhì)協(xié)調(diào)

——主汽溫度在范圍內(nèi)，水位偏差大，主要考慮水位控制，犧牲主汽溫度。——水位偏差不大，主汽溫度偏差較大，主要考慮主汽溫度控制，犧牲水位控制應(yīng)用效果：滿足工藝要求，提高自控投運(yùn)率2/5/202327CFBB燃燒控制的目標(biāo)——安全、穩(wěn)定的燃燒維持主蒸汽壓力基本恒定，保證主蒸汽品質(zhì)?？刂圃O(shè)計(jì)中基本圍繞上述兩個(gè)目標(biāo)進(jìn)行，采用規(guī)則控制實(shí)現(xiàn)。2/5/202328CFBB燃燒系統(tǒng)專家智能控制1——2/5/202329CFBB燃燒系統(tǒng)專家智能控制2——目標(biāo)參數(shù)的模糊化把料床溫度、爐膛出口溫度模糊化量為五個(gè)值HH，H，M，L，LL床溫及爐膛出口溫度的變化率并模糊化為七個(gè)量HR，F(xiàn)R，SR，ST，SD，F(xiàn)D，LD 系統(tǒng)狀態(tài)的獲取控制規(guī)則庫(kù)、故障判斷及事件處理規(guī)則、正常狀態(tài)控制規(guī)則庫(kù)2/5/202330燃燒系統(tǒng)專家智能控制規(guī)則庫(kù)——規(guī)則舉例：煙氣氧含量增大超過(guò)1（或ΔT出口快降且ΔT床平穩(wěn)、緩降或快降）

判斷：斷煤操作：…...

T床＜820℃且ΔT床緩降、快降T床＞970℃且ΔT床緩升、快升

操作：報(bào)警，……

…...

爐膛出口溫變化率返料量二次風(fēng)量一次風(fēng)量給煤量床溫床溫變化率爐膛出口溫度

模糊規(guī)則庫(kù)T出口ΔT床ΔT出口T床2/5/202331燃燒規(guī)則的獲取途徑——熱電廠運(yùn)行工程師熟練操作工人鍋爐制造廠家設(shè)計(jì)工程師現(xiàn)場(chǎng)具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家、高級(jí)工程師現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)摸索、歸納、總結(jié)及試驗(yàn)2/5/202332燃燒系統(tǒng)專家智能控制規(guī)則表——2/5/202333燃燒系統(tǒng)專家智能控制——長(zhǎng)期量和暫時(shí)量規(guī)則表達(dá)規(guī)則修改規(guī)則庫(kù)知識(shí)獲取推理機(jī)2/5/202334控制效果及實(shí)現(xiàn)指標(biāo)——采用HOLLYSYSMACS為平臺(tái)，在浙江省嵊州市熱電廠成功投運(yùn)，達(dá)到下列指標(biāo)：自控投運(yùn)率大于90%斷煤報(bào)警正確率不低于95%正常工況下汽包水位控制在20mm料床溫度控制在較好的850-950℃之間正常工況下主汽溫度控制在44510℃、主汽壓力控制在3.50.2Mpa2/5/202335規(guī)則的實(shí)時(shí)修改——2/5/202336結(jié)論——本工程研究針對(duì)國(guó)內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)象存在的強(qiáng)非線性、不確定性、時(shí)變和大滯后、多變量耦合嚴(yán)重及建模困難等復(fù)雜特性，采用面向CFBB對(duì)象的實(shí)時(shí)專家系統(tǒng)來(lái)控制循環(huán)流化床鍋爐對(duì)象，并在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)取得了良好的控制效果，