中储式球磨机制粉系统的全程优化控制

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1、中储式球磨机制粉系统的全程优化控制摘要：本文介绍了一种实用的中储式球磨机制粉优化控制系统，此系统分为稳态优化控制和制粉系统启停优化控制。稳态控制采用三层控制方式，将控制分为模糊回路控制层、解耦系数控制层和目标优化控制层。系统启停控制将过程控制、调节控制、协调控制相结合，实现优化复杂系统过程控制。系统的实际实施表明，该优化控制系统实现了制粉系统的全自动控制、运行稳定可靠、节能效果显著，可自动适用于各种不同煤质。关键词：制粉系统、优化控制、全程控制。一、引言在燃煤机组中，中储式球磨机制粉系统是常见的制粉系统。此类系统被控量的非线性、强耦

2、合、系统特性的时变性和球磨机内煤量无法测定，长期以来难以找到一个可靠的自动控制方案。现在多数电厂仍使用手动制粉系统控制，此方式下，系统无法稳定于经济运行工况，造成制粉单耗高，甚至时常出现空磨运行和跑粉现象，产生巨大浪费。另一方面，球磨机制粉系统的启动和停止操作，对于运行机组的安全性和经济性有较大的影响，中储式球磨机制粉系统的启停操作较制粉系统的平稳运行控制更为复杂，控制难度更大。至今虽然许多DSC系统中设计了中储式制粉系统的自动启停程控操作，但在实际制粉运行运行中，这些控制方案都达不到实际运行要求而很少使用。本文是在利用MECS20

3、03制粉稳态优化控制的基础上【1】，介绍一种中储式球磨机制粉系统的MECS2003P全程优化控制的设计方案和其实施效果。二、中储式球磨机制粉系统全程优化控制的总体方案中储式球磨机制粉系统MECS2003P全程优化控制由制粉系统稳态优化控制和制粉系统启停过程优化控制两部分组成，这两部分共同完成制粉系统运行的全过程控制，在此控制方案实施后，锅炉监控人员只需根据运行机组的要求，对制粉系统发出制粉系统启动或停止命令，就可实现制粉系统全过程优化控制。二、制粉系统稳态控制方案和原理：球磨机制粉系统为多变量、强耦合、强时变性的复杂系统，由于被控系

4、统的这些特性，简单的单回路控制或单回路耦合控制方案都被实践否定。因此在我们的实际系统中，采用了三层控制方式。如图3所示。此3层分别为：1、模糊解耦控制层：此层为系统控制的基层，对各个被控变量实施模糊调节，并通过解耦器和控制器实施对所有系统执行机构的实时控制。为方便于将实际运行人员的经验归纳为对各被控制量调节方案，的调节本层SISO模糊调节器组作为基本调节手段，SISO模糊控制器主要包括3个部分：（1）模糊量化处理：是将实测的物理量转化为能被规则所理解和应用的模糊量的过程。图1：制粉系统3层智能优化控制方案图2：SISO模糊调节器（2

5、）模糊控制规则：它往往是由一组根据人们在实际工作中的经验总结归纳出来的规则，这些规则是用模糊语言来描述的，可用不同的模糊规则表表示图3：系统工况识别器原理图（3）非模糊化处理：是将模糊决策的结果转化为一个确定的，被控制对象所能接受的控制量过程。2、解耦系数控制层：制粉系统作为多入多出强耦合系统，控制系统对其中任何一个控制量的调整，都会引风多个被控量的变动，这就要求对系统采用解耦控制。但是对于具有强烈非线性特征的多入多出系统，利用简单的不变的解耦系数矩阵来控制系统，只能使用于单一工况小范围控制。不可能适应所有工况。为实现对被控系统所有

6、工况实现稳定控制，必须根据系统的工况调整耦合系数矩阵，以适应不同控制区域的要求。系统的解耦参量集为W{w11,w12,….wi,w21,w22,….wij}W=KC（3）其中K{k1,k2,….km}知识库项集，给出不同工况的解耦系数矩阵；C{c1,c2,….cp}辨识器系统状态特征输出集，为实时被控系统对各个工况的隶属度。在此层中，系统工况识别模块通过模糊识别技术对系统工况进行鉴别，其原理见图5所示。其功能为通过被控系统控制量U和被控参量Y和工况特征库Z给出个工况的隶属度C，即：C=F(U,Y,Z)（4）3、系统优化控制层：中储式

7、制粉系统自动控制的目的主要为两个，一是使被控系统的运行参量长期平稳地运行于规定的范围内；二是尽可能提高磨煤机的制粉效率，降低制粉单耗。对于多入多出复杂的非线性系统，系统输入量集U和输出量集Y的关系可表为：dY/dt=G(U,Y)（5）G代表非线性的函数关系。欲使其系统稳定，需要dY/d＝0，即：G(U,Y)＝0，（6）（6）式代表一个非线性的多项式方程组，在强烈的非线性条件下，并非所有的Y值都可通过找到相对的U值满足(6)式，即被控系统可能只能在一定范围内可以实现稳定控制，由此控制目标的选定对于系统实现稳定控制十分重要。在中储式制粉

8、系统这样的复杂系统中，系统煤质、钢球量等因素，也会随时改变其系统传递特性G。其稳态控制区域控制也会发生变化。系统优化控制层的主要功能有3个：1、系统特性分析：此模块主要是分析在不同控制目标下的系统运行特性，其中包括被控参量稳定系数、参