热电厂75th循环流化床锅炉自动控制系统的设计与实现.docxVIP

热电厂75t/h循环流化床锅炉自动控制系统的设计与实现①

张艳，李少远

(上海交通大学自动化研究所上海200030)

摘要本文针对热电厂75t/h循环流化床锅炉汽水、燃烧过程系统的复杂动态特性，设计了“规则+变PID”串级三冲量汽包水位控制系统，模糊推理在线整定参数的导前汽温微分信号的双回路主蒸汽温度控制系统，以及“热量—氧量”信号的燃烧过程协调控制系统。利用JX-300XDCS实现的运行效果证明该系统可大大提高循环流化床锅炉的自控投运率。

关键词循环流化床锅炉；规则控制；模糊推理；JX-300X；DCS

DesignandImplementationof75t/hCFBBAutomaticControlSystemforPowerPlants

ZhangYanLiShaoyuan

(InstituteofAutomation,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)

Abstract

Focusingonthecomplexdynamicprocessesinvolvedinthewatersteamcyclesaswellasinthecombustionsystemof75t/hCFBBatpowerplants,the“rulesvar-PID”serieswaterlevelcontrolsystemwiththreeimpulses,dual-loopmainsteamtemperaturecontrolsystemofleading-area’sdifferentialtemperaturesignalwithon-lineparameterstuningusingfuzzyreasoning,andcombustionprocesscontrolsystemwithquantityof“heat-oxygen”weredesignedrespectively.TherunningresultsbymeansofJX-300XDCStestifythatthecommissionedscopeofCFBBautomaticcontrolhasbeenconsiderablyimproved.

Keywords:CirculatingFluidizedBedBoiler,rulescontrol,fuzzyreasoning,JX-300X,DCS

引言

循环流化床锅炉（CirculatingFluidizedBedBoiler，简称CFBB）是采用清洁燃煤技术──具有高效、低污染和煤种适应性好等优势的循环流化床技术的先进能源动力设备，正成为锅炉设备发展的新方向，将逐渐取代工矿企业普遍使用的其他各类工业锅炉。CFBB也在向大容量和高参数方向发展，将成为电力企业火力发电设备的首选炉型。CFBB虽然具有较其他各类锅炉优越的性能和特点，但在其商用化和大型化的过程中还存在许多亟待解决的问题。至今为止CFB锅炉仍是一种工艺上不断改进的新型锅炉，它的燃烧过程具有高度的非线性、不确定性、时变和大滞后及多变量耦合严重等复杂特性[1]，尤其是目前对其燃烧机理和模型化的研究尚未成熟，能由于实时控制的模型还未出现。

采用大系统理论方法和智能控制方法有机结合，互相补充，可为解决循环流化床锅炉这类复杂

系统控制问题提供可行的新方法。大系统理论和智能控制理论都采用分级递阶的控制结构，因此集散控制系统（简称DCS）成为实现复杂系统控制的有力技术工具[3]。

基于操作人员的现场操作经验将智能控制与PID控制相结合，本文设计了应用在热电厂75t/h循环流化床锅炉的自控系统；利用JX-300XDCS的简单易学、性能稳定、可靠性强等优点和具有较大的二次编程空间[4]，实现了各种控制功能，取得了理想的控制效果。

1CFBB系统对象分析

CFBB自控系统的控制目标是控制锅炉给水流量跟踪蒸汽负荷要求，使燃料燃烧所提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要，同时还要保证锅炉及汽机安全经济运行。

CFBB系统对象图如图1所示。可见，CFBB是一个分布参数、非线性、时变、大滞后、多变量

①国家863计划(2002AA412130)和国家教育部高等学校博士学科点专项科研基金