磨煤机控制系统的作用,2009

该系统是典型的多输入多输出系统,具有强耦合性、大时滞、慢时变、强非线性等综合复杂性,常规控制策略难以投入自动运行,因此,如何将解耦控制技术应用于钢球磨煤机制粉系统成为热点研究问题。 本文依托东北大学“985工程”流程工业综合自动化科技创新平台建设,开展了钢球磨煤机解耦控制实验系统的软件平台的设计与开发,为钢球磨煤机制粉系统的解耦控制技术的深入研究和工程化验证提供了实用有效的研究平台。

本文的主要工作如下： (1)采用模块化的设计思想,对钢球磨煤机解耦控制实验系统软件平台进行了包括对象子平台和解耦控制子平台在内的总体架构设计。

2009年

对象子平台用于模拟钢球磨煤机的动静态特性及耦合关系,并设计了模型库管理模块,实现对钢球磨煤机对象模型的添加、删除及选择功能,在模型库中设计了钢球磨煤机的实验模型模块和机理模型模块。 解耦控制子平台用于对各种解耦控制算法进行实验研究,设计了算法库管理模块实现对算法的添加、删除及选择功能,在算法库中设计了静态解耦控制算法模块和动态解耦控制算法模块。

并且设计了实现用户管理和数据管理的辅助功能模块。 (2)基于LabVIEW软件,从对象子平台和解耦控制子平台两部分对钢球磨煤机解耦控制实验系统的软件平台进行了开发。

在对象子平台,通过名字和路径对模型进行动态调用实现了模型库的管理功能,对传递函数离散化实现了钢球磨煤机的实验模型的数值求解,ODE库塔四阶方法实现了钢球磨煤机的机理模型微分方程组的循环求解。

在解耦控制子平台中,开发了包括静态解耦控制算法模块和动态解耦控制算法模块在内的解耦控制算法库,对算法名字和路径的动态调用来实现算法库的管理功能。

磨煤机系统

并且开发了用户管理和数据管理辅助功能模块。 (3)在钢球磨煤机解耦控制实验系统的软件平台上进行了功能验证和实验研究。 对非解耦单回路控制、静态解耦控制和动态解耦控制的实验研究,验证了实验平台的有效性和实用性。 磨煤机是电厂的用电大户之一,它消耗了火电厂厂用电的15%～25%左右,所以磨煤机也是一个潜在的节能大户。 双进双出钢球磨煤机已广泛应用于300MW及其以上的机组,但是目前很难找到一个比较准确的双进双出钢球磨煤机的数学模型,有关于双进双出钢球磨煤机有效、好用的控制方案有待进一步的研究和开发。 目前火电厂的双进双出钢球磨煤机大多数投不上自动,处于手动运行状态。

本文分析了双进双出钢球磨煤机控制系统现有的常规PID控制方案。 在前面已建立的磨煤机数学模型的基础上,使用目前广泛应用的串级PID控制方案对双进双出钢球磨煤机控制系统进行了全面的仿真研究。 在SIMULINK中建立了双进双出钢球磨煤机控制系统的整体仿真模型,在大量仿真实验的基础上,得到了各控制器参数的整定结果。 在已得到的控制器参数的基础上,对各个控制系统在给煤量、热风门、冷风门阶跃变化时进行了仿真研究,给出了这些阶跃变化下磨煤机煤位、出口温度、磨煤机负荷的输出曲线。 并对控制系统的鲁棒性进行了研究,各输出曲线与实际运行曲线基本相符。 本文对双进双出钢球磨煤机各个常规PID控制系统进行了改进,将双进双出钢球磨煤机各个控制系统原来的单常规PID控制器改为模糊PID控制器,或者改为模糊控制器和常规PID控制器结合使用的结构。

根据电厂实际运行数据确立各被控量偏差及偏差变化率的量化区间,根据电厂运行经验设计模糊控制规则。 对控制系统在各主要环节的重要参数发生改变时进行了仿真研究,对各模糊控制系统的控制品质进行逐个分析。 仿真结果表明了改正后双进双出钢球磨煤机模糊控制系统具有良好的控制品质和良好的鲁棒性,和现有的常规PID控制系统的控制品质进行比较,得出了双进双出钢球磨煤机模糊控制系统的控制品质要略高于常规PID控制系统控制品质的结论。