火力發电厂水汽采样和化学加药控制系统毕业论文设计.doc

第一章 绪论 1.1课题研究的意义 近年来，我国经济迅速发展，生产力不断提高，电力作为经济发展的动力得到了迅速的发展。为了节省能源和保护环境，提高火力发电的经济性，大容量超临界机组因其能源利用率高、经济性能好而得到快速发展，已在世界发达国家广泛应用。随着科学技术的发展及计算机更新升级，先进的控制策略、专家系统、现场总线和智能变送器的广泛应用，将有利于节约投资，降低能耗，便于维护和提高火电厂安全、经济运行水平。 热工自动化是火电厂不可缺少的组成部分，而热工自动化的水平又是现代火力发电技术和管理水平的综合体现。这主要两个因素推动，一个是DCS，另一个是协调控制系统。DCS在电厂的普及应用，为火电厂热工自动化技术的发展奠定了基础协调控制系统在单元机组普遍投入，使火电厂热工自动化达到前所未有的新高度。采用以微机为的DCS，其可靠性很高，可依赖性强，可以充分发挥自动化的功能，并取得好的安全和经济效益。热工自动化采用开放的工业计算机系统和远程智能I/O，有利于减少信号电缆，降低造价；用先进的控制策略、专家系统、可充分发掘DCS的潜力，解决些老大难问题，进一步提高电厂安全与经济运行。 由于火电机组越来越大，对机组热工自动控制系统控制品质的要求也随之提高。为了保证单元机组的正常运行以及高度的安全性、经济性，对单元机组的自动化水平提出了更高的要求。由于单元机组存在着大迟延大惯性和严重的非线性及扰动频繁等特点，传统的控制方法已经不能满足电网对机组的要求，用先进的智能化控制策略取代常规控制策略成为火电厂过程控制发展的趋势。目前，由于现有的给水加药控制系统运行不稳定，加药方式多采用手动间歇控制或是传统PID的，工作费时费力，控制精度又不高为提高系统的自动化水平有必要研究新型的控制系统和控制策略，提高加药控制系统的准确性、快速性和鲁棒性。 1.2国内外研究现状及趋势 近年来，美国等发达国家对火电厂水汽监控方面做了大量研究，提出最佳的化学监控管理方案仍然是核心问题。自动化先进的发达国家拥有先进的设备和控制技术，其电厂监控自动化水平已经很高，对于快速发展的电力系统的要求来说，还有不足。 在我国大容量机组的发电厂热工系统发展迅速，而电气系统的整体控制水平则进展较慢，造成整个机组监控不协调，且在监控、管理技术上与国外水平有较大的差距。现场总线技术的发展和发电厂设备微机化程度的提高，为以数字通信方式建立电气监控管理系统提供了技术上的保证。发电厂电气监控管理系统是进一步提高电厂自动化水平，特别是电气运行管理水平的必然趋势，采用电气监控管理系统新建或改造发电厂DCS系统将节省可观的投资。而且，目前我国发电厂在控制上往往采用简单的PID控制，这也使控制能力大大降低。 自九十年代以来DCS系统我国推广不断走向成熟，为我国电厂自动化水平的提高出了很大的贡献，同时也不断暴露出它的许多不足之处。以太网由于其开放性好，应用广泛以及价格低廉等特点，工业控制系统都是采用以太网来统一管理层通信，而且各种现场总线也大多开发出以太网接口，因此可以说以太网已经成为工业控制领域的主要通信标准。现场总线控制系统(FCS)由于其彻底的开放性、分散性和完全互可操作性等特点，工业控制大量采用它做现场控制。总线技术和以太网通讯技术作为电厂DCS系统的补充，再加上先进的控制技术，将大大提高电厂控制自动化水平。 对照国内外研究的情况，不难看出加药系统未来的发展方向： (1)进一步加强环境保护意识，真正确立绿色无公害的加药系统。 (2)消灭化学原因的炉管漏爆事故，消灭汽轮机低压叶片、叶轮的腐蚀与积盐，取消锅炉化学清洗 (3)从配药到加药全面实现自动控制，真正实现全自动无人值班。 (4)针对系统时滞的特点运用智能控制理论分析并建立智能控制系统。 (5)充分挖掘加药系统的潜力，使加药系统的功能向灵活化、多元化发展，实现监测与控制的一体化、网络化和智能化。1.3本文的主要研究内容 通过工作实践和调研大量的资料文献，目前我国热电厂水汽采样和化学加药控制系统存在着诸多问题，针对这些问题本文从和控制算法两个方面提出了解决方案。 系统分为上、下位机两部分上位机部分采用工控机和组态软件进行监控，这部分要对计算机系统进行配置，编辑人机界面友好的人机界面应能实现以下功能：实时显示现场信息；随时的历史数据库查询；定时打印和报警专家系统。计算机、组态软件和工业以太网作DCS的子站的管理层。 下位机选用西门子S7-400H的热备冗余系统，通过工业以太网与上位机和电厂的DCS通信，用Profibus 总线扩展三个远方从站，控制现场的数据的采集和化学加药。同时还要研究现场信号采集和传输、DCS中现场总线的通信问题和冗余系统的容错问题。 针对化学加药系统的大时滞的特点，模糊自适应PID化学加药系统，代替手动加药系统和传统的PID控制，由