及利时流化床锅炉膜片

典型应用工程研究——杭州自动化有限公司HOLLYSYS循环流化床锅炉的先进控制策略及工程应用研究2/5/20231循环流化床锅炉（CFBB）介绍——烟气送至尾部受热面旋风分离器立管返料机构水冷壁炉膛二次风燃料脱硫剂一次风排渣2/5/20232研究的意义和价值——循环流化床锅炉正成为锅炉发展的方向

高效、清洁、低污染燃料适应性广负荷调节性能好灰渣易于综合利用商业化的迅速发展对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论意义和实用价值2/5/20233CFBB控制上的特点和难点1——2/5/20234CFBB控制上的特点和难点2——分布参数、非线性、时变、大滞后、多变量耦合严重受控变量和操纵变量多过程复杂，难于建模相同控制手段的不同控制效果易发生结焦、熄火等安全事故国内锅炉经常出现的堵煤、堵灰情况检测元件及执行机构的限制2/5/20235国内外模型化及控制现状——模型化

尚未出现用于实时控制的模型控制现状采用煤粉炉的控制方案，简单分解组成多个单回路——主蒸汽压力控制系统——料床温度控制系统控制水平实验室成功仿真，实际现场应用不理想国内基本采用操作人员手动操作2/5/20236控制水平低原因分析——忽视耦合严重性，简单搬用煤粉炉方案没有有效克服大滞后的方法控制主次目标掌握不好只控料床温度，忽视整个炉膛温度分布没有考虑频繁出现的堵煤、堵灰等事件的自动处理，控制系统无法长期投运结论：常规控制无法达到满意效果学习熟练操作工，采用专家智能控制2/5/20237专家智能控制——智能控制相对常规控制的扩展功能(1)可以处理非数字化的、不精确的操作经验，进行复杂控制，提高控制质量(2)模仿人的行为，采用专家经验，自动修改参数和算法，形成各种性质算法的选择和组合(3)当部件失效、系统大扰动或出现突发事件时仍能进行有效处理仿人智能控制专家控制2/5/20238面向CFBB的实时专家控制——专家系统的实时性问题

——过程控制对专家系统的挑战实时专家控制系统

——能表示与时间有关的知识——动态数据采集功能——进行限时推理、中断功能——数据可靠性判断——人机对话、交互能力并行推理级进推理2/5/20239燃烧系统的实时专家控制结构——控制器用户接口知识层3知识层2知识层1数据库动态静态短期长期u1u2u3推理机构前向推理后向推理过程r(n)y(n)u(n)2/5/202310燃烧系统的实时专家控制——基于级进推理的燃烧系统实时专家控制第一层基于状态模糊区分的多变量规则控制器第二层调整状态模糊区分的模糊边界值LhT床=g1(M，D，ΔD)LLT床=g2(M，D，ΔD)等第三层操作提示及监控并行推理的实现2/5/202311实时专家汽水控制结构——专家系统控制器操作人员输入输出过程负荷、压力K11K22/5/202312面向CFBB的仿人智能采样控制——问题：CFBB对象的大滞后特性SMITH预估对模型的要求操作人员：“等等、看看、调调”思想2/5/202313仿人智能采样控制结构——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仿人智能采样控制——F(s)KR(s)+_EC3Gp(s)e-LsY(s)++EC2D(s)EC1专家智能控制器2/5/20231575t/h循环流化床锅炉流程——2/5/202316CFBB自动控制回路——汽包水位控制主蒸汽温度控制料层差压控制炉膛负压控制燃烧控制（给煤、一次风、二次风、二次返料）主蒸汽压力控制2/5/202317炉膛负压控制——2/5/202318料层差压控制——2/5/202319料层差压限——负荷2/5/202320CFBB汽包水位过程特性——问题：“虚假水位”的克服——负荷大扰动——母管给水大扰动——煤质变化等燃烧不稳定解决方法：专家PID控制WDW1W2汽水汽包2/5/202321CFBB汽包水位专家PID控制——图6.4CFB锅炉汽包水位专家PID控制原理图

COUT

CIN

Gp1HrECOperatorGp2PwPdWDH+

FDPK2/5/202322CFBB汽包水位专家PID控制原理——取负荷变化量ΔD负荷变化趋势判断负荷取偏差专家规则控制低负荷专家规则控制限值内前馈系数K较大前馈系数K较小限值外大限值外PID1组PID2组控制输出专家规则控制低中、高>负荷限<负荷限大小2/5/202323主蒸汽温度控制——2/5/202324CFBB汽水系统智能协调控制——问题：水位控制与主汽温度控制会出现矛盾。解决方法：智能协调控制

2/5/202325智能协调控制原理——正常控制状态时，水位控制和主蒸汽温度控制独立按各自的控制方案进行控制，专家协调控制层监控系统行为；一旦两个控制系统出现矛盾时则启动智能协调方案。水位控制器汽包水位系统汽温控制器主汽温度系统专家协调控制层2/5/202326智能协调控制方案——输入输出变量重新配对——给水阀、减温水阀、二次水阀整体控制品质协调

——主汽温度在范围内，水位偏差大，主要考虑水位控制，牺牲主汽温度。——水位偏差不大，主汽温度偏差较大，主要考虑主汽温度控制，牺牲水位控制应用效果：满足工艺要求，提高自控投运率2/5/202327CFBB燃烧控制的目标——安全、稳定的燃烧维持主蒸汽压力基本恒定，保证主蒸汽品质。控制设计中基本围绕上述两个目标进行，采用规则控制实现。2/5/202328CFBB燃烧系统专家智能控制1——2/5/202329CFBB燃烧系统专家智能控制2——目标参数的模糊化把料床温度、炉膛出口温度模糊化量为五个值HH，H，M，L，LL床温及炉膛出口温度的变化率并模糊化为七个量HR，FR，SR，ST，SD，FD，LD 系统状态的获取控制规则库、故障判断及事件处理规则、正常状态控制规则库2/5/202330燃烧系统专家智能控制规则库——规则举例：烟气氧含量增大超过1（或ΔT出口快降且ΔT床平稳、缓降或快降）

判断：断煤操作：…...

T床＜820℃且ΔT床缓降、快降T床＞970℃且ΔT床缓升、快升

操作：报警，……

…...

炉膛出口温变化率返料量二次风量一次风量给煤量床温床温变化率炉膛出口温度

模糊规则库T出口ΔT床ΔT出口T床2/5/202331燃烧规则的获取途径——热电厂运行工程师熟练操作工人锅炉制造厂家设计工程师现场具有丰富经验的专家、高级工程师现场经验摸索、归纳、总结及试验2/5/202332燃烧系统专家智能控制规则表——2/5/202333燃烧系统专家智能控制——长期量和暂时量规则表达规则修改规则库知识获取推理机2/5/202334控制效果及实现指标——采用HOLLYSYSMACS为平台，在浙江省嵊州市热电厂成功投运，达到下列指标：自控投运率大于90%断煤报警正确率不低于95%正常工况下汽包水位控制在20mm料床温度控制在较好的850-950℃之间正常工况下主汽温度控制在44510℃、主汽压力控制在3.50.2Mpa2/5/202335规则的实时修改——2/5/202336结论——本工程研究针对国内循环流化床锅炉对象存在的强非线性、不确定性、时变和大滞后、多变量耦合严重及建模困难等复杂特性，采用面向CFBB对象的实时专家系统来控制循环流化床锅炉对象，并在实际工业现场取得了良好的控制效果，