cfb锅炉汽包水位的专家pid控制

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1、CFB锅炉汽包水位的专家PID控制

2、第1摘要：讨论了一种专家系统与实时控制相结合的实时专家PID控制方法，并用此方法控制热电厂循环流化床锅炉(CirculatingFluidizedBedBoiler,简称CFB锅炉)的汽包水位，使得锅炉水位即使在扰动幅度较大的情况下仍能保持自控，现场投运获得了良好的控制效果。关键词：循环流化床锅炉(CFB锅炉)；专家PID控制；实时专家系统l问题的提出汽包水位是锅炉运行的主要指标之一，它间接地反映了锅炉负荷和给水的平衡关系。维持汽包水位是保持汽机和锅炉安全运行的重要条件。锅炉汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽中水分过多，

3、结果使过热器受热面结垢而导致过热器烧坏，同时会使过热蒸汽汽温产生急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性；汽包水位过低，则由于汽包内的水量较少，当负荷很大时，水的汽化速度很快，因而汽包内的水量变化速度很快，如不及时有效控制，就会使汽包内的水全部汽化，导致锅炉被烧坏或爆炸。因此，锅炉汽包水位控制是维持锅炉安全运行的重要控制回路。锅炉汽包水位控制策略己进行了多年的理论研究，也已形成了包括单冲量、双冲量、三冲量在内的多种成熟的控制方法。但在具体的工业现场，却仍不能保证水位控制的自控高投运率，其中的一个原因恐怕是近年来锅炉参数的提高和容量的扩大，对给水系统提出了更高的要求，这种要求具体表现

4、在：(1)汽包的个数和体积减少，使汽包的蓄水量和蒸发面积减少，从而加快了汽包水位的变化速度；(2)锅炉容量的增大，显著地提高了锅炉蒸发受热面的热负荷，使锅炉负荷变化对水位的影响加剧了；(3)提高了锅炉的工作压力，使给水调节阀和给水管道系统相应复杂，调节阀的流量特性更不易满足控制系统的要求。从工业现场的应用来看，对于负荷比较稳定、媒质比较固定、燃烧比较平稳的锅炉(尤其是火电厂的煤粉锅炉)，锅炉汽包水位的自动控制系统在稳定的工况下一般可以投入自动，但在系统动态特性大幅度变化的情况下，却仍然需要熟练操作人员的手动控制，分析原因，我们认为可能有下面几个方面：(1)母管制给水，来自其它锅炉给水

5、系统及给水泵的扰动，导致锅炉给水压力不断变化，有时不能达到正常的给水压力值；(2)热电厂供热、供汽用户的负荷扰动往往过于剧烈，导致蒸汽压力的不断变化。(3)由于煤种、煤质的变化或其它因素导致的燃烧系统的不稳定导致汽包水位的经常变化。以上几方面的扰动往往不同程度的导致汽包水位出现“虚假水位”的现象，在不同的负荷下还会出现不同程度的时滞和非最小相位特性。汽包水位的这种在不同阶段动态特性不断变化的特性使得采用单一结构和参数的三冲量控制方法达不到满意的控制效果。若考虑采用各种自适应或参数自校正的算法会使系统结构复杂、整定困难，在现场工况变化的情况下无法得到理想的使用效果。本文基于现场操作经验

6、，采用实时专家控制系统的思路，构造了一种专家系统与实时控制相结合的实时专家PID控制方法来控制热电厂CFB锅炉的汽包水位，使得锅炉水位即使在扰动幅度较大的情况下仍能保持自控，获得了良好的控制效果。2CFB锅炉汽包水位过程特性图1是锅炉汽包的一个简单示意图，水位控制的要求就是维持汽包内水位在某个要求的范围内(一般要求稳定工况在±30mm内，特殊波动在±50mm)。主要通过调节给水量来控制水位的稳定。500)this.style.ouseg(this)">从质量平衡的观点来看，在调节过程中如能一直保证静态平衡，给水量=蒸发量，即1，M2，M3为模糊限值。实时控制中用产生式规则方式实现：I

7、FF(E，△E，P，D，△D)＜M1THENPID三冲量串级控制控制参数为内环：P1IN，I1IN，D1IN外环：P1OUT，I1OUT，D1OUTIFF(E，△E，P，D，△D)＜M2THEN……IFF(E，△E，P，D，△D)＞M2THEN基于经验的规则控制ENDIF图5为CFB锅炉汽包水位专家PID控制结构详图，图中详细描述了控制方式及控制参数的专家调整原则。500)this.style.ouseg(this)">锅炉在只供热、供汽时负荷可能很低，这时调节阀开度一般都很小，工作在强非线性区，常规的PID控制效果不好，此时采用专家规则控制。锅炉在突然停热(汽)负荷或发电机甩负荷时

8、，锅炉动态变化很大，从给水量=蒸发量静态平衡观点看，此时调节水阀应立即大幅度关小，常规PID控制输出增量较小达不到操作要求，此时亦仿人工操作，切为专家控制，迅速减小流量设定或直接关小阀门。水位偏差太大时，利用专家经验直接设定流量值或直接开关阀门，以使水位迅速回到正常值。3．2专家规则控制主要有两种方式：(1)直接以产生式规则方式作用于调节阀。如：IF水位≥报警高限THEN给水调节阀=全关(2)规则调节副环给水流量的设定值，内环仍进行PID控制，控制结构由三