#3炉磨煤机模糊控制系统分析与优化

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摘要：下花园发电厂中储式制粉系统控制系统采用模糊控制系统。本文通过对模糊控制系统优化，使制粉效率大为提高，制粉单耗显著降低，锅炉燃烧更加稳定。

关键词：模糊控制 优化 节能

1.前言

下花园发电厂#3机组为200MW火力发电机组，#3炉额定蒸发量为670t/h，采用四台钢球磨，磨煤机控制采用常规PID和模糊控制系统（以下简称MECS）并行运行， MECS系统通过MODBUS板串行接口与日立控制系统连接。通过MECS系统实现对制粉系统的调节，运行人员通过DCS对制粉系统进行监控。

2.优化控制解决的必要性

2.1.系统目前存在的问题

2.1.1.丁磨有时出现磨煤机差压瞬间速度飞升过快的现象

2.1.2.锅炉用煤的品质不稳定，煤的水分含量、可磨性等指标经常在短期内产生较大变化，更要求系统具有更快的学习速度和更宽泛的煤质适应性。

2.1.3.锅炉用煤因参杂了大量煤泥，使煤的含水量大量增加，造成制粉系统加热能力严重不足，严重时给煤量下降到正常给煤量50%时，仍无法将磨煤机出口温度提高到正常值。

3.控制系统优化的目标性能

3.1.提高磨煤机负荷自动测量能力；

3.2.提高制粉系统控制品质；

3.3.增加磨煤机制粉系统控制目标优化功能；

3.4.增加优化控制系统的煤质自识别和适应功能，保证在煤质变化时，能得到此煤质下的最佳出力；

3.5.将原有单一自学习系统升级为双重自学习系统，在双重学习系统中，一级学习模块具备快速学习能力，可迅速感知系统性能和煤质变化，改变控制策略；二级学习模块具备精确学习功能，可在系统性能稳定时，精确估算最佳运行工况，保证制粉系统处于最佳运行区域。

增加远方协助调试功能，以便长期运行和维护中，在用户需要并许可时，厂家可提供免费远方维护协助。

3.6.增加远方协助调试功能，根据用户需要随时得到厂家免费远方协助。

4.控制系统程序优化升级及效果分析

将原有控制系统全面优化升级。优化控制模块MecsRun.exe，增设系统性能自动统计分析软件REPROT.exe。图1-3所示（以甲号制粉系统为例），升级后的给煤量预估程序中增加了制粉系统出口变化、磨煤机负荷变化和磨煤机出入口差压变动，对磨煤机给煤量预估值进行快速运行，同时采用双给煤预估计算方法，将制粉系统综合制粉与加热能力分别计算，已适应煤种的含水量频繁大幅度变化的工况。

4.1.MECS程序调试分析

4.1.1.提高热风使用效率

由于煤的含水量较大，为提高制粉效率必须充分利用现有系统最大的加热能力，在磨出口温度最低限同时尽可能提高制粉量，保证了系统保持最大的可能给煤量。

4.1.2.提高煤质变动下的响应速度

煤质变化时，如果给煤量不及时调整，就可能造成磨煤机超温或温度过低，造成制粉系统热出力浪费或制粉配置降低，新升级控制逻辑响应迅速及时，如图1-5丁磨的运行曲线，在椭圆标出位置显示优化制粉控制，在煤质慢变和快变时给煤量的控制响应，在较后的标记内10分钟给煤量从23%提高49%，保证用煤含水量快速下降后，制粉能力迅速提高和磨出口温度平稳。

4.1.3.另外针对控制系统程控启停中的缺陷，对制粉系统的启停过程控制进行了改进，在制粉系统启动过程中，提高了压力冷风门关闭速度，和在制粉系统停止过程中，提高热风门的关闭速度，之后程控系统的启停控制变得更为平顺。

4.1.4.调试结果综合分析

尽管采用了人工智能优化算法，但是系统错误信号扰动也可能造成智能算法计算偏差，因此对所有优化目标都限定了一定范围，当系统对目标的计算超出规定的范围时，系统则不予承认。在制粉系统的长期运行中，实际优化目标变化范围相当大，有时超出限定范围，造成无法得到真实的优化控制目标。升级后的优化控制智能算法的抗错误信息干扰能力有了极大的提高，因此可以充分放开对各种优化参量限制，以适应所有可能遇到的煤质和系统性能改变。

4.2.效益评估

4.2.1.在运行控制方面

4.2.1.（1）自动控制运行稳定，不受煤种影响，自动投入率为100%。

4.2.1.（2）磨煤机模糊控制投入运行后，经过控制参数优化、系统完善，实现了磨负荷、磨温度、磨负压控制系统的自动调节，制粉系统风压、风温控制平稳，人机界面友好，画面直观、生动，功能齐全，方便了运行人员的操作。

4.2.1.（3）给煤量在对磨煤机负荷作为主调的同时，参与对温度和差压的调节，有效地提高了温度和差压的稳定性。

4.2.1.（4）模糊神经网络控制软件包由四种相互独立的软件构成，分别为控制软件FUZPLAY.EXE、组态软件FUZEDIT.EXE、显示软件VIEW.EXE和负荷测量软件MFH.EXE。将被控量参数、定值、解偶系数、自动指令以及模糊规则、控制功能组态以数据库的形式显示并存于软件ZEDIT.EXE，并可随时在线调整。

4.3.在经济效益方面

通过以上表可以看出，控制系统优化升级后，与升级前2009年同期相比制粉单耗降低了4.30 kWh/t。4套磨煤机系统每年可节电1万千瓦时，磨煤机控制系统的改造后，经济效益明显。

5.结论

通过软件升级四套制粉系统的单耗均有明显降低，并且消除了制粉系统跑粉现象。升级后磨煤机负压、差压、温度、给煤量稳定于最佳工作状态，自动投入率达到了100%。保证了制粉颗粒均匀，达到最佳制粉出力，起到了节能降耗、稳定燃烧的作用。证明对用DTM-320/580型钢球磨煤机中间储仓制粉的控制系统改是成功的，为同类的磨煤机控制系统的改造和完善提供了有效的借鉴经验。

参考文献：

[1].汤兵勇.模糊控制理论与应用[M]，北京：清华大学出版社，2002

[2].日立控制系统工程师站说明书，北京：日立控制系统有限公司，2003