基于Honeywell DCS的鍋爐燃燒穩(wěn)態(tài)優(yōu)化控制

在優(yōu)化程序中，使用主蒸汽壓力和送風(fēng)量、引風(fēng)量、給煤量以及主蒸汽流量之間的關(guān)系模型作為一個(gè)結(jié)束參加優(yōu)化。同時(shí)在獲得了模型的優(yōu)化結(jié)果以后，為了同底層控制系統(tǒng)連接，通過建立含量和送風(fēng)量、引風(fēng)量、給煤量以及主蒸汽流量之間的關(guān)系模型，爐膛負(fù)壓和給煤量、引風(fēng)量、送風(fēng)量以及主蒸汽流量之間的關(guān)系模型獲得底層控制系統(tǒng)的給定值。這兩個(gè)模型也是使用同樣的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來表示的。算法完成一樣，僅僅是輸入輸出數(shù)據(jù)不一樣，訓(xùn)練出來的模型表示了不同的關(guān)系。

3 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)及其穩(wěn)態(tài)優(yōu)化

實(shí)時(shí)控制部分由Honeywell系統(tǒng)構(gòu)成。為了保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行，燃燒控制采用模糊控制律。系統(tǒng)框圖如圖1所示。主蒸汽壓力控制采用壓控制方式；送風(fēng)量控制保證空氣預(yù)熱后送風(fēng)壓力在一定范圍內(nèi)，在送風(fēng)壓力允許的條件下，按照風(fēng)煤比偏差調(diào)節(jié)送風(fēng)量，維持煙氣氧含量在一定的范圍內(nèi)，風(fēng)煤比根據(jù)負(fù)荷的變化而變化，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒；引風(fēng)量控制使?fàn)t膛負(fù)壓保持常值。其中，隨負(fù)荷變化的最優(yōu)風(fēng)煤比是通過鍋爐穩(wěn)態(tài)優(yōu)化程序計(jì)算再加上實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得到的。

圖1 鍋爐燃燒控制框圖

在控制算法的選擇上，為了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，使用了模糊控制算法。實(shí)際控制作用有三種形式：（1）手動操作，在這種情況下，基準(zhǔn)控制量跟隨閥位信號變化；（2）設(shè)置偏差死區(qū)及變化率死區(qū)，當(dāng)被控制參數(shù)偏差及其變化率在死區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，投入后自動按照前饋?zhàn)兞窟M(jìn)行控制；（3）偏差或者偏差變化率超過死區(qū)以后，進(jìn)行模糊控制。所有控制方式在計(jì)算實(shí)際輸出時(shí)都采用加權(quán)輸出，即按照下式計(jì)算：

Xc=Xco+KeXce+KcXcc+KfXt （3）

式中，Xc為控制變量；Ke為偏差權(quán)值；Kc為變化率權(quán)值；Kf為前饋權(quán)值；Xce、Xcc、Xt分別為按偏差、變化率及前饋?zhàn)兞坎檎铱刂票砀袼玫目刂谱兞俊?p>采用設(shè)置偏差死區(qū)及其變化率死區(qū)措施，使系統(tǒng)允許被控制量參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)避免不必要的頻繁動作；采用權(quán)值輸出，使系統(tǒng)可以進(jìn)一步設(shè)置權(quán)值表，針對不同情況進(jìn)行處理，改善控制品質(zhì)。

4 鍋爐燃燒系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)參數(shù)優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果

鍋爐燃燒系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)參數(shù)優(yōu)化程序具備如下功能：

?建立爐膛負(fù)壓風(fēng)送風(fēng)量、引風(fēng)量、給煤量和主蒸汽流量之間的關(guān)系模型；

?建立煙汽氧含量同送風(fēng)量、引風(fēng)量、給煤量和主蒸汽流量之間的關(guān)系模型；

?建立主蒸汽壓力風(fēng)送風(fēng)量、引風(fēng)量、給煤量和主蒸汽流量之間的關(guān)系模型；

?鍋爐穩(wěn)態(tài)參數(shù)優(yōu)化。

鍋爐燃燒穩(wěn)態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)自2000年4月投運(yùn)以來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果顯著。經(jīng)有關(guān)專家鑒定，節(jié)能效果高達(dá)4%。基本杜絕了冒黑煙現(xiàn)象，減輕了對環(huán)境的污染。該系統(tǒng)離線優(yōu)化程序?yàn)檫M(jìn)一步掌握鍋爐燃燒狀態(tài)、提高運(yùn)行水平提供了有力的支持，是一個(gè)易于操作、易于使用的程序。