CN106765022B - 基于锅炉能效的多判据多炉协调优化控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及母管制锅炉多炉协调优化控制技术领域，公开了基于锅炉能效的多判据多炉协调控制系统，其设有锅炉能效统计修正模块，协调优化控制模块，燃料系统先进控制模块和燃料调节控制器，有效解决了母管制锅炉系统内管网压力波动大，锅炉之间协调性差和因锅炉之间相互压制而导致的锅炉效率得不到充分利用的情况，实现锅炉更经济高效的运行。

Description

基于锅炉能效的多判据多炉协调优化控制系统
技术领域
本发明涉及锅炉优化控制技术领域，尤其涉及锅炉多炉协调优化控制系统。
背景技术
随着科技的进步，工业迅速发展，锅炉已经成为热电、化工、冶金等行业中重要的动力设备。为使锅炉更加安全、稳定和经济地运行，锅炉控制的品质和效果就显得非常重要。蒸汽母管作为并列运行母管制锅炉的核心装置之一，母管压力的控制效果直接影响锅炉运行状况和燃料利用率，然而母管压力参数具有滞后时间长、内外干扰大等特点，控制难度较大，多台锅炉之间负荷偏差较大相互压制，造成能源浪费的问题，已成为广大锅炉系统的主要攻关课题。
发明内容
针对母管制锅炉及运行特点，母管制锅炉系统负荷协调优化控制系统将全厂母管制锅炉作为一个整体进行控制，使并列运行的锅炉同时响应控制要求，确保并列运行锅炉快速、稳定地满足主蒸汽母管中压力的变化，并保持锅炉经济、安全、稳定运行。该控制系统解决了现有人工调节母管制锅炉系统的母管压力不稳定的问题，各台锅炉之间负荷偏差较大的问题，实现了母管压力及负荷的自动调节，使下一级用汽设备稳定。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
基于锅炉能效的多判据多炉协调优化控制系统，其设有锅炉能效统计修正模块，协调优化控制模块，燃料系统先进控制模块和燃料调节控制器。
锅炉能效统计修正模块
数据采集系统按最佳工况要求实时采集锅炉运行负荷和出口蒸汽压力，并统计分析波动范围，在锅炉运行稳定的情况下，调整燃料量后对锅炉运行负荷、主蒸汽压力、汽包压力、炉膛温度及排烟温度进行数据统计，分析计算获得锅炉能效，并根据锅炉原有能效统计数据进行修正。
协调优化控制模块
协调优化控制模块是将参与协调队列内的锅炉运行指标进行排序，综合交叉比对，采用预测控制和模糊控制，对队列内锅炉运行指标进行修正，以平稳管网的负荷波动和压力波动，使每台锅炉均达到最大利用率。
燃料系统先进控制模块
燃料系统先进控制模块的控制指标来源于协调优化控制模块的修正值，通过对测量信号的坏值处理、滤波处理及预测控制，将各锅炉实际运行指标进行排序，进行多判据综合分析后输出到下一级控制系统，实现锅炉运行指标的快速稳定。
燃料调节控制器
燃料调节控制器输入为燃料量设定值和燃料量测量值，其中燃料量设定值由燃料系统先进控制模块输出燃料量、负荷控制模块输出燃料量、主汽温度控制模块输出燃料量和基本燃料量组成，燃料调节控制器输出为燃料量调节阀，燃料量调节控制器采用PID控制算法或神经网络控制算法或模糊控制算法。
通过以上技术手段，本发明有效解决因设备差异性不同，导致锅炉利用率不存在统一标准，人工难以实时判定，有些资源没有充分利用甚至浪费的问题。母管制锅炉系统中，各锅炉之间负荷差异较大，出汽压力波动大，相互之间存在相互压制的情况，造成管网压力不稳定，影响下一级用汽设备。通过实时锅炉能效修正，最大限度地利用锅炉效率，通过协调优化控制消除各锅炉之间的相互压制的情况，让资源分配更合理、经济。
附图说明
附图1基于锅炉能效的多判据多炉协调优化控制系统总体框图。
附图2锅炉协调优化控制模块框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
锅炉能效统计修正模
根据当前锅炉负荷、汽包压力、出口蒸汽压力、炉膛温度和排烟温度实时采集，经过一个判断周期T1，在锅炉相对稳定的条件下，统计当前锅炉能效η1，令ηmax=η1，增加燃料量∆F1，再经过一个判断周期T2后，再统计锅炉能效η2，若η2>η1则ηmax=η2；若η2<η1则ηmax=η1,如此连续经过四个判断周期后，若η2、η3、η4、η5均小于η1，则ηmax=avg(η1、η2、η3、η4、η5）。
协调优化控制模块
以4台锅炉参与协调优化为例，在ηn<=ηmaxn(n=1、2、3、4）的情况下，对4台锅炉的负荷FHn，蒸汽压力ZQ_Pn，汽包压力QB_Pn进行排序，
若ZQ_Pn>MG_P且QB_Pn>avg(QB_P1,QB_P2,QB_P3,QB_P4)，则减少燃料量输出∆Fn，
∆Fn=Kn*(ZQ_Pn-MG_P)*(QB_Pn-QB_Pavg)；
若ZQ_Pn<MG_P且QB_Pn<avg(QB_P1,QB_P2,QB_P3,QB_P4)，则增加燃料量输出∆Fn，
∆Fn=Km*(ZQ_Pn-MG_P)*(QB_Pn-QB_Pavg)；
若ZQ_Pn<MG_P且QB_Pn>avg(QB_P1,QB_P2,QB_P3,QB_P4），则进入调整等待阶段，其中，MG_P为蒸汽母管压力，QB_Pavg为汽包压力均值，Kn,Km为偏差系数。
燃料系统先进控制模块
燃料系统先进控制模块采用周期性采样，统计锅炉运行数据，数据统计器通过与T时间之前的统计数据进行对比，采用预测控制算法，给出各控制指标变化趋势，燃料量在Tm周期内改变了∆Fm，经过滞后时间T2，负荷和压力均有一个改变量，燃料先进控制模块通过预测控制及模糊控制，快速实现主汽管网压力的稳定。
燃料调节控制器
燃料调节控制器输入为燃料量设定值和燃料量测量值，其中燃料量设定值由燃料系统先进控制模块输出燃料量、负荷控制模块输出燃料量、主汽温度控制模块输出燃料量和基本燃料量共同组成，调节控制器输出为燃料量调节阀，燃料量调节控制器采用PID控制算法，其中比例常数P取值范围200～400，积分常数I取值范围20～50，微分D取值0～3。

Claims (1)

1.基于锅炉能效的多判据多炉协调优化控制系统，其特征在于设有锅炉能效统计修正模块，协调优化控制模块，燃料系统先进控制模块和燃料调节控制器，
锅炉能效统计修正模块
数据采集系统按最佳工况要求实时采集锅炉运行负荷和出口蒸汽压力，并统计分析波动范围，在锅炉运行稳定的情况下，调整燃料量后对锅炉运行负荷、主蒸汽压力、汽包压力、炉膛温度及排烟温度进行数据统计，分析计算获得锅炉能效，并根据锅炉原有能效统计数据进行修正，
协调优化控制模块
协调优化控制模块是将参与协调队列内的锅炉运行指标进行排序，综合交叉比对，采用预测控制和模糊控制，对队列内锅炉运行指标进行修正，以平稳管网的负荷波动和压力波动，使每台锅炉均达到最大利用率，
燃料系统先进控制模块
燃料系统先进控制模块的控制指标来源于协调优化控制模块的修正值，通过对测量信号的坏值处理、滤波处理及预测控制，将各锅炉实际运行指标进行排序，进行多判据综合分析后输出到下一级控制系统，实现锅炉运行指标的快速稳定，
燃料调节控制器
燃料调节控制器输入为燃料量设定值和燃料量测量值，其中燃料量设定值由燃料系统先进控制模块输出燃料量、负荷控制模块输出燃料量、主汽温度控制模块输出燃料量和基本燃料量组成，燃料调节控制器输出为燃料量调节阀，燃料量调节控制器采用PID控制算法或神经网络控制算法或模糊控制算法。
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