PDF《电厂锅炉燃烧系统先进过程控制实验仿真平台1》

电厂锅炉燃烧系统先进过程控制实验仿真平台1 李鹏 1,2 孙鹤

1 张健

1 洪建武

1 曹敏

2 1.

云南大学信息科学与工程学院, 昆明

650091 E-mail: [email protected] 2. 云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院, 昆明

650217 E-mail: [email protected] 摘要:锅炉燃烧控制系统是一个多变量、强耦合、非线性、大时滞的不确定性系统,因此 APC 控制策略已成为解决其控制问题的主要手段. 本文设计了一套涵盖优化层、 监控层及过程层的, 半实物的锅炉燃烧系统 APC 控制实验仿真平台. 基于以太网及 OPC 通信, 该平台实现了控制器、 虚拟对象、组态系统及优化模型之间数据的互联互传.本文以模糊神经网络控制算法作为 APC 控制策略示例进行系统功能验证,仿真结果表明该平台有助于工程设计人员在现场调试前对锅 炉燃烧系统的顺序逻辑控制和先进控制策略进行验证. 关键词:仿真平台,先进过程控制,锅炉燃烧系统,OPC Advanced Process Control Simulation Platform for Combustion System of Boiler in Power Plant LI Peng1,2 SUN He1 ZHANG Jian1 ZHANG Xiyang1 CAO Min2 1. School of Information Science and Engineering, Yunnan University, Kunming

650091 E-mail: [email protected] 2. Power Research Institute, Yunnan Power Research &

Test Institute (Group) Corp., Kunming

650217 E-mail: [email protected] Abstract: The control system of combustion in boiler is an uncertain process with characters such as multi-various, strong coupling, nonlinearity, so advanced process control (APC) policies have been applied to solve those problems. A simulation plant for control system of combustion in boiler is designed, including optimization layer, surveillance layer and process control. In this platform, based on OPC technology and Ethernet, the process data are exchanged each other among controller, virtual plant, configuration system and optimization model. After testing the case of fuzzy neural networks control, simulation results indicate that it is helpful for engineer to verify logical control and APC policies before applied in actual system. Key words simulation platform, advanced process control, combustion system of boiler, OPC. 1. 引言 锅炉是火电厂的重要核心设备,它通过煤、石油、天然气等物料燃烧释放热能并传递给 水,使之变为蒸汽,从而带动汽轮机最终转化为电能.随着世界经济的高速增长与地球资源 的逐步匮乏,作为主要的能源转化设备,锅炉系统逐步向大容量、高效率、绿色环保方向发 展. 由于锅炉燃烧系统是一个受多种因素制约的不断波动的多变量复杂系统, 它往往表现出 强耦合、非线性、大惯性、参数时变性和不确定性,使得常规 PID 控制器难以取得理想的 控制效果,因此锅炉燃烧控制已成为火电厂过程控制中的一大难题[1]. 先进过程控制(Advanced Process Control, APC)是指一类在动态环境中,基于模型、 充分借助计算机能力,为工业过程获得最优指标而实施的运行和控制策略,主要解决常规 PID 策略无法解决的控制问题[2].近十几年来,一些 APC 控制策略诸如模糊控制(Fuzzy Control,FC) 、解耦控制(Uncoupled Control, UC) 、广义预测控制(Generalized Predictive Control, GPC) 、 自适应控制 (Adaptive Control, AC) 、 神经网络控制 (Neural Network Control, 通信作者:李鹏. 第一作者:李鹏(1976―) ,男,白族,云南元江,工学博士,讲师,研究方向:工业过程控制与优化;