AGC及时优化控制系统

更新:2017-10-21 23:20:18      点击:
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产物引见

当代火电机组AGC掌握的先辈解决方案

       ——“INFIT”及时优化控制系统

        结果简介:针对当代火电机组存在负荷起落速度低、要害参数颠簸大及体系不克不及很好顺应煤种转变等实际问题,本结果经由过程有机融会展望掌握手艺、神经网络进修手艺及自适应掌握手艺,提出了当代火电机组AGC掌握的先辈解决方案,研制了AGC及时优化掌握装配“INFIT”,现实运用注解:接纳“INFIT”后,可以获得以下效益:

得到更高的AGC相应速度和调治精度

        凭据机组现实才能,可到达2.0%/min或更高的AGC运转速度和更好的负荷掌握精度,使您正在未来的电力市场竞争中处于领先地位。

机组运转越发安稳

        机组运转中主汽压力、主汽温度的颠簸幅度可被减小至:

        稳态工况                  ±0.1MPa/±2.0℃

        变负荷工况                ±0.4MPa/±6.0℃

        使您的机组具有越发稳固、牢靠的运转品格。

机组运转中的燃料、给水颠簸大幅减小

        经由过程智能展望算法使机组正在AGC运转中的燃料、给水等掌握量的颠簸幅度减小60%以上,关于减小机组装备磨损、延伸汽锅金属管材寿命、削减爆管极其有益。

完整消弭煤种转变对机组掌握品格的影响

        接纳神经网络技术及时校订煤种的热值、制粉提早的转变,使机组正在燃用差别煤种时始终具有优越的掌握品格。

具有更好的运转效力

        经由过程先辈掌握算法的运用有用投入再热烟气挡板主动,大幅削减再热减温水量,同时优化机组滑压曲线使其正在越发经济的工况点运转,机组运转效力可得到显着提拔。

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        要从根本上处理上述题目,应将先辈的掌握手艺如:展望掌握、神经网络掌握、自适应掌握、恍惚掌握等手艺应用到火电机组的优化掌握中去。“INFIT”及时优化控制系统融会了多种国际上最先辈的掌握手艺,是专门为处理上述火电机组AGC掌握中难点题目而研发的先辈掌握平台,相干的新和谐掌握战略如图1所示。

        “INFIT”及时优化控制系统具有以下特性:

        (1) 接纳展望掌握手艺作为机组闭环控制的中心环节

        “INFIT”体系正在整体掌握构造上仍接纳前馈+反应的掌握形式,但取通例DCS掌握战略差别的是正在其正在反应掌握局部运用了现在国际上最前沿的处理大滞后工具掌握题目的展望掌握手艺[2],庖代了原有的PID掌握。接纳这类手艺可以或许提早展望被调量(如主汽压力、汽温等参数)的将来转变趋向,然后凭据被调量的将来转变量停止掌握,有用提早调治历程,从而大幅进步了机组AGC控制系统的闭环稳定性和抗扰动才能。

        (2) 对机组运转特性参数停止齐工况及时校订

通例DCS的掌握回路,其掌握参数一经整定完毕便不会改动,关于往后机组工况的转变无计可施;“INFIT”体系接纳合作型的神经网络进修算法[3,4]去及时校订机组运转中取控制系统亲切相干的种种特性参数(包孕燃料热值、汽耗率、机组滑压曲线、中央点温度设定曲线、制粉体系惯性工夫等),并凭据这些特性参数及时盘算AGC控制系统的前馈和反应回路中的各项掌握参数,使得全部体系始终处于在线进修的状况,掌握机能络续背最优目的切近亲近。

 

图1 “INFIT”所接纳的新和谐掌握战略

         (3)   对AGC运转形式停止了稀奇优化

        通例DCS掌握计划关于机组运转正在CCS体式格局照样AGC是不加辨别的,“INFIT”体系中包罗AGC运转形式下的稀奇优化模块:接纳智能展望算法,一方面凭据机组当前AGC指令、实发功率、电网频次等参数及时展望“调理EMS体系AGC指令”正在将来时候的转变趋向;另一方面凭据机组的燃料量、风量、给水流量等参数及时展望表征汽锅做功才能的“汽锅热功率旌旗灯号”正在将来时候的转变值,并根据那二者间的婚配水平去批改汽锅指令的转变量。现实运用注解,增添AGC形式稀奇优化模块后,可正在包管AGC负荷相应的基础上使机组燃料量、风量、给水流量、加温水流量的颠簸幅度减小60%以上,关于延伸汽锅管材寿命,削减爆管极其有益。

        (4)用大滞后掌握手艺对再热汽温控造体系停止优化

        “INFIT”先将自适应SMITH掌握手艺、状态变量掌握手艺及相位赔偿手艺融于一体,对再热汽温被控工具的大滞后特性停止静态赔偿,有用减小赔偿后再热汽温广义被控工具的滞后和惯性,然后以广义展望控制器作为反应调节器、以恍惚智能掌握作为控制系统的前馈,经由过程对多种大滞后掌握战略的有用组合,胜利天实现了以烟气挡板调治为主、变乱喷水调治为辅的再热汽温自动控制,有用削减了再热汽温的喷水流量,与得了显着的经济效益。

        (5)接纳自力的硬件平台,调试效力、安全性和晋级才能显着提拔

        “INFIT”体系正在详细实现上选用Siemens S7系列PLC为硬件平台,经由过程modbus通信体式格局作为一个扩大DPU融入到DCS体系中。DCS原有掌握逻辑完整保存,仅增添少许切换逻辑,运转职员能够轻易天正在DCS体系和“INFIT”体系间停止无扰切换。关于该扩大局部掌握逻辑的调试、修正不影响机组的一般运转,极大天进步了优化控制系统的调试效力和机组运转的安全性,也为以后新技术的运用晋级打下了优越的根蒂根基。

2“INFIT”及时优化控制系统的实行体式格局

        2.1“INFIT”体系的硬、硬件平台

        硬件方面:“INFIT”及时优化控制系统选用Siemens S7系列PLC为硬件平台,体系接纳“单冗余电源+CPU模块+modbus通信模块”的硬件设置。

        软件方面:正在Siemens Step7编程情况中接纳SCL、STL言语开辟了所有的初级算法模块,并经由过程面向工具的封装手艺,竖立了相似一样平常DCS体系的组态函数库(但功用更加壮大),以后可经由过程函数挪用以相似DCS组态的体式格局完成详细机组AGC优化工程的竖立。

        2.2“INFIT”取DCS接口

        图2是“INFIT”体系构造及取机组DCS体系间的接口图,可看出优化掌握装配可经由过程modbus通讯取DCS融为一体,相当于为火电机组原有的DCS扩大了一套AGC掌握优化体系,庖代本体系中的AGC掌握功用,以进步掌握品格。

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图2 “INFIT”体系取DCS体系间的接口图

        经由过程多种手艺去包管通信数据的一般和“INFIT”体系取DCS体系的和谐运作一般,重要包孕:

        ⑴“INFIT”体系以络续背DCS发送心跳波的体式格局去表征体系的运转状况,DCS一旦检测不到心跳波,立刻切回原AGC控制系统;

        ⑵“INFIT”体系络续检测由DCS侧获得的及时数据的正确性(包孕上、下限,转变率等),一旦发明任一旌旗灯号毛病,立刻将所有输出掌握指令(燃料指令、给水指令、汽机调门指令等)连结,并立即切回原AGC控制系统;

        ⑶ DCS侧接管到“INFIT”体系的新的掌握指令(燃料指令、给水指令、汽机调门指令等)后,凭据当前负荷停止上、下限束缚(好比燃料量最大正在当前状况下颠簸20t/h),以包管“INFIT”体系的毛病不会使掌握指令大幅突变。

        经由过程上述手艺的运用,纵然“INFIT”体系正在运转历程中掉电,也不会对机组平安运转形成影响。

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        “INFIT”体系接纳了自力的硬件平台,重要长处以下:

        ⑴ DCS只能实现通例的PID掌握,掌握机能有显着的局限性;而“INFIT”优化装配可实现任何先辈的掌握算法,是运用先辈的当代掌握手艺去处理火电机组疑问掌握题目的必备平台;

        ⑵“INFIT”接纳SIEMENS S7-300为硬件平台,具有取DCS相称的可靠性和稳定性;

        ⑶接纳“INFIT”后,全部优化控制系统的调试历程非常简朴,因为不需要正在DCS中重复在线下载掌握组态,调试历程中机组的安全性大大进步,完整制止了因为下载欠妥而致使机组跳机变乱的发作;

        ⑷ “INFIT”是作为一个扩大的疏散处置惩罚单位融入到全部DCS体系中,运转职员的操纵体式格局连结稳定;

        ⑸接纳“INFIT”后,无需改动原有DCS中的掌握战略,运转职员可轻易天正在原有掌握计划和新的优化掌握计划之间无扰动天切换,增添了体系的灵活性和安全性。

        2.4 现场安装体式格局

        图3是及时掌握装配正在华能太仓发电公司#3 600MW超临界机组上的现场安装图,“INFIT”能够轻易天安装正在DCS机柜的空余空间中,由DCS体系供应220V电源便可。

 

 图3 “INFIT”及时掌握装配的现场安装图

 3 现场运用结果

        “INFIT”及时优化控制系统现已正在华能太仓、大唐洛河600MW超临界和华能太仓300MW亚临界等10多台机组的和谐掌握中胜利运用,并与得了优越的掌握品格。

        3.1“INFIT”体系正在华能太仓#3,#4超临界机组和谐掌握上的运用

        华能太仓#3,#4 机630MW超临界机组正在2008年改烧渣混煤后,因为制粉体系的静态特性大幅变差(相应提早由一般的2分钟增添到4~5分钟),和谐控制系统的掌握机能显着下落,机组运转稳定性和AGC速度均遭到严峻影响,为包管机组稳固,运转职员只能将变负荷率设定为6MW/min~9MW/min,机组一般运转中压力、汽温等参数颠簸大,AGC测试速度仅为1.0%阁下。正在2010年2月投用“INFIT”及时优化控制系统后,现场实测AGC速度到达2.1%/min,机组运行状况也获得大幅改进。图4是#3,#4机组AGC测试的历程曲线,调理实测AGC速度达2.1%/min,且变负荷历程中机组运转异常安稳,主汽压力静态偏向<0.3MPa。

 

(a)#3机组AGC测试的历程曲线

(b)#4机组AGC测试的历程曲线

图4 投运优化体系“INFIT”后,#3、#4机组AGC测试曲线

         图5和图6分别是正在“INFIT”投用前(3小时)和投用后(5小时)#3机组和谐运转曲线的对照,可显着看出:

         ⑴投用“INFIT”体系前,#3,#4机组只能以6MW/min的设定速度运转;投用“INFIT”体系后,设定速度进步到13MW/min。

        ⑵投用“INFIT”体系前,#3,#4机组正在大幅起落负荷时体系显着不稳定,主汽压力偏向到达1.5MPa以上,被迫消除和谐掌握;投用“INFIT”体系后,机组正在种种扰动下运转异常稳固,主汽压力静态偏向<±0.2MPa。

        ⑶投用“INFIT”体系前,#3,#4机组正在一般AGC运转中燃料量、给水流量的颠簸幅度很大;投用“INFIT”体系后,燃料量、给水流量的颠簸幅度显着减小至本来的30%~40%。

 

 图5 投运“INFIT”前,#3机组的和谐运转曲线

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图6 投运“INFIT”后,#3机组的和谐运转曲线 

         3.2 优化体系正在300MW亚临界机组和谐掌握上的运用

        本优化体系一样也适合于亚临界机组,优化体系已正在华能榆社、华能太仓、大唐洛河等多台300MW亚临界机组上胜利运用。

        华能榆社二台300MW亚临界机组因为燃用煤种差及制粉体系滞后大等缘由,和谐控制系统的机能一向不幻想,电厂申请了公司的科技项目,并拜托东南大学对体系停止优化,东南大学接纳先辈的掌握手艺,有效地处理了本体系中存在滞后大、机组稳定性差及对煤种适应性差等题目。图10为体系正在180MW-320MW之间大幅度一连起落负荷时,机组负荷和压力的相应曲线,从图中可知,机组具有优秀的负荷跟踪机能,且正在整个过程中(包孕重复启停磨煤机等),主汽压力的最大静态偏向仅为0.4Mpa阁下,且快速稳固到定值。图11为正在此变负荷历程中,别的相干参数的转变曲线,从图中可知,正在大幅度的变负荷历程中,主汽温、汽包水位、炉膛背压及氧量等参数的转变相称安稳。

        华能太仓电厂的二台300MW亚临界机组,因为燃用煤种差、制粉体系最大着力偏偏小等缘由,存在机组负荷起落速低、主汽压力不稳定等题目,09年电厂拜托东南大学,对和谐控制系统停止优化,东南大学接纳先辈的掌握手艺对其停止优化,有用进步了机组负荷的起落速度及机组的稳定性。图14是华能太仓电厂#1机组降负荷时的测试曲线。AGC速度达2.03%/min,且变负荷历程中机组运转异常安稳,主汽压力静态偏向<0.35MPa。

        洛河电厂2号330MW亚临界机组于2011年1月10日胜利的投入了AGC及时优化控制系统INFIT。INFIT体系是接纳展望掌握、智能恍惚掌握、神经网络掌握等多种当代掌握手艺的先辈优化掌握平台,经由过程下述取本DCS和谐掌握的对照能够看出:INFIT体系投用后,所得到的机组掌握机能显着获得提拔。

        ⑴ 有用进步了正在AGC大幅变负荷下的掌握机能

        投用原DCS和谐掌握时(睹附图15),2号机组正在大幅AGC变负荷时负荷掌握精度较差(静态偏向达6~8MW),且正在连续变负荷时因为汽锅调治不实时,极易泛起主汽压力偏向较大的状况(偏向达1.0MPa),并形成正在变负荷末段现实负荷长时间不克不及到位,此时的调理AGC审核速度将遭到显着影响。

        投用INFIT掌握时(睹附图16、17)。因为接纳了变负荷智能恍惚前馈算法、专有负荷精度赔偿手艺和主汽压力展望掌握手艺,2号机组正在大幅AGC降、降负荷时现实负荷险些无差跟踪负荷指令(静态偏向仅为1~1.5MW),现实负荷取负荷指令同时抵达负荷目标值,可显着提拔2号机组的AGC审核速度和负荷调治精度;同时正在变负荷历程中机组主汽压力异常安稳,静态偏向仅为0.2~0.3MPa。

        ⑵ 明显提高了正在AGC小幅重复变负荷下的掌握机能

        投用原DCS和谐掌握时,2号机组的现实负荷取负荷指令常会存在2~3MW的偏向,易受调理AGC精度审核;且主汽压力的颠簸也较大。

        投用INFIT掌握时,2号机组的负荷掌握精度显着好于DCS掌握,负荷偏向<1MW;同时主汽压力也较为安稳。

        ⑶ 煤种转变时,掌握机能根基稳定

        自INFIT投运来,#2机组燃煤常常发作转变,INFIT具有强的参数调解才能,AGC掌握机能对照稳固。

        4 取当前国内外同类产品的手艺对照

        “INFIT”及时优化控制系统运用先辈的展望掌握技术设计了全新的火电机组AGC控制系统,并已正在当代火电机组的和谐掌握中胜利运用,处理了现在AGC掌握所存在的所有困难。凭据现场运用效果对照,“INFIT”比国际有名的Siemens PROFI UCC的机能更好,表1是“INFIT”体系取国内外同范例体系的手艺对照,很明显INFIT具有性价比下、适用性强等特性,具有辽阔的运用远景。

表1 “INFIT”体系取国内外同范例体系的手艺对照

对照项目
INFIT
SIEMENS PROFI UCC
海内别的优化掌握
装配
   
掌握手艺
特性
展望掌握
展望掌握
多种当代掌握手艺
   
 
评价
先辈
先辈
较先辈
体系可靠性
特性
PLC + MODBUS硬接线通信
PLC + PROFINET通信
PLC+OPC通信
工控机 + 数据库通信
   
 
评价
适用结果
特性
已正在国产超临界及亚临界机组的和谐及汽温控造中胜利运用,机能优胜
正在国产火电机组的亚临界机组和谐及汽温控制中有运用,机能较好
N/A
   
 
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评价巴黎人娱乐场bir688com官网
较好
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对海内煤种多变状况的适应性
特性
接纳合作型的进修算法停止齐工况及时校订,关于机组燃煤品格及工况的转变均能实时顺应。
掌握战略重要针对外洋煤种稳定的机组设想,对燃煤品格转变的适应性一样平常。
N/A
   
 
 
评价
一样平常
N/A
针对海内AGC运转的稀奇优化
特性
有针对海内AGC调理体式格局的稀奇优化模块,可大幅低落一般AGC运转中的燃料、给水等颠簸。
N/A
N/A
   
 
 
评价
N/A
N/A
通用性
特性
可融会于任何DCS
合适Siemens公司的DCS中,对别的DCSOPC通讯
N/A
   
 
评价
较好
N/A
投资价钱
特性
不到PROFI UCC1/5价钱
一套PROFI UCC价钱达500多万
N/A
   
 
评价
高贵
N/A
 

 

 

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