中小型工業鍋爐穩定節能減排智能優化控制系統的製作方法
2023-06-07 12:22:56 2
專利名稱：中小型工業鍋爐穩定節能減排智能優化控制系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於自動化技術中小型工業燃煤鏈排鍋爐的節能減排智能優化的 控制技術。特別涉及一種中小型工業鍋爐穩定節能減排智能優化控制系統。
背景技術：
目前我國存在眾多的中小型工業燃煤鏈排鍋爐採用低水平的繼電器簡單 控制方式，造成了嚴重的能源浪費和環保問題，同時鍋爐蒸汽品質差，鍋爐
運行安全性差；我國有50多萬臺工業鍋爐，大多數為小噸位燃煤鏈排鍋爐， 由於鍋爐噸位小，控制設備簡陋，加上燃用煤種複雜，工況也相差懸殊，這 種狀況造成了中小型工業燃煤鏈排鍋爐自動化既無法實施昂貴的通用DCS控 制系統，也無法進行定製性改造，因此針對這種情況，我們研製了一種通用 型鍋爐節能減排智能優化控制，該系統採用PLC控制技術、嵌入式控制系統、 現場總線通信、柔性控制技術、自尋優智能算法和變頻技術相結合，具有實 施成本低、節煤節電節水效果明顯、控制功能全面、報警參數齊全、運行安 全可靠的特點，適合於在2 35t/h的各種中小型工業燃煤鏈排鍋爐的自動化 改造，並於近年在全國範圍內進行多臺中小型工業燃煤鏈排鍋爐的改造項目 獲得了很大成功。
發明內容
本發明的目的在於提供一種通用的中小型工業燃煤鏈排鍋爐節能減排智 能優化控制。
具體方案是一種中小型工業鍋爐穩定節能減排智能優化控制系統其特 徵在於由計算機主機和嵌入的PLC控制技術系統組成，計算機與嵌入PLC 控制器連接；計算機連接數據採集系統模塊，數據採集系統模塊與連接在控
制目標的各種信號變送器系統連接。各種信號變送器系統還連接PLC控制器；
PLC控制器和各種信號變送器系統連接盤面顯示系統;PLC控制器連接執行器， 執行器連接控制目標裝置；手操器連接計算機和PLC控制器。 其信號變送器系統是由蒸汽壓力變送器、水位變送器、蒸汽流量變送器、 上水流量變送器、爐膛溫度變送器、排煙溫度變送器、爐膛負壓變送器、鼓 風壓力變送器組成；其執行器是連接在鍋爐爐排上的煤量控制器，連接在 鼓風機上的風量控制器，連接在引風機上的負壓控制器，連接在水泵上的水 位控制器。
本系統的特點是通過PLC進行運行數據採集，通過現場通信與嵌入式控 制計算機進行數據交換，嵌入式計算機負責對數據的在線辨識，通過神經網 絡的自學習形成的知識庫，並根據知識庫生成具有自尋優特性的最佳控制策
略發送給PLC，收到控制策略以後，根據安全控制規則和具體控制算法分別輸
出煤量、鼓風量、引風量和上水流量，並輸出各種開關控制信號和安全報警 信號，實現了鍋爐的最佳燃燒和安全控制。該系統算法具有良好的在線自優 化特性和控制魯莽性，有效實現了鍋爐的穩定節能減排智能優化控制。
圖1是系統組成示意圖
圖2是系統控制結構示意圖
具體實施方式
如圖1所示的中小型工業鍋爐穩定節能減排智能優化控制系統由計算 機主機和嵌入的PLC控制技術系統組成，計算機與嵌入PLC控制器連接；計 算機連接數據採集系統模塊，數據採集系統模塊與連接在控制目標的各種信 號變送器系統連接。各種信號變送器系統還連接PLC控制器；PLC控制器和各
種信號變送器系統連接盤面顯示系統；PLC控制器連接執行器，執行器連接控 制目標裝置；手操器連接計算機和PLC控制器。
從圖2所示的其信號變送器系統是由蒸汽壓力變送器、水位變送器、蒸 汽流量變送器、上水流量變送器、爐膛溫度變送器、排煙溫度變送器、爐膛 負壓變送器、鼓風壓力變送器組成；其執行器是連接在鍋爐爐排上的煤量 控制器，連接在鼓風機上的風量控制器，連接在引風機上的負壓控制器，連 接在水泵上的水位控制器。
本發明是這樣實現的，通過傳感器對鍋爐運行過程的蒸汽壓力、水位、 蒸汽流量、上水流量、爐膛溫度、排煙溫度、爐膛負壓、鼓風壓力進行在線 監測，並對實際運行參數進行模糊神經網絡的自學習，將辨識結果與模糊神 經網絡的自學習知識控制策略庫進行比對，求得當前的最佳控制策略，該算
法具有自尋優智能特性，具有良好的算法收斂性。這種控制技術迴避了複雜 的爐膛溫度場模型重建，降低了軟體的建模難度和編程量，同時可以降低對 核心控制器的性能要求，降低系統實施成本。該系統通過簡單的更換專家策 略庫就可以輕鬆適應各種不同的煤種、爐型和運行工況。模糊神經網絡控制 算法的應用可以減少在線辨識傳感器的數量，使得該系統更適用於小型鍋爐。 在本系統中，採用現場通信技術，並在通信包中使用鑑權和可靠性校驗 技術，比常規DCS減少了布線，減少故障點，降低成本，提高可靠性。採用 無風扇設計的嵌入式計算機，也進一步降低了系統成本，提高系統可靠性。 系統通過對煤量、鼓風量、引風量的合理配比，保證燃燒的最優化，避免浪 費；通過上水量的控制，實現水位的平穩調節；系統還提供自動排汙控制，
保證水質的前提下實現節水排汙。加上採用變頻控制技術，系統節電明顯。
實際運行結果表明該控制系統具有良好的控制魯莽性，使用該系統進行 自動化改造後的鍋爐運行過程中，蒸汽品質有較大提高，節煤節電效果明顯，
水位控制長期穩定在土10mm。
該控制系統具有以下功能
1. 八路模擬採集量蒸汽壓力、水位、蒸汽流量、上水流量、爐膛溫度、 排煙溫度、爐膛負壓、鼓風壓力。
2. 四路控制量輸出鼓風、爐排、引風、上水。
3. 四路手操控制鼓風、爐排、引風、上水。
4. 四路開停控制鼓風、爐排、引風、上水。
5. 四路設備故障安全連鎖控制鼓風故障、爐排故障、引風故障、水泵 故障。
6. 最大1024組知識模糊神經網絡自學習。
7. 四迴路運行控制信號輸出鼓風、爐排、引風、上水。
8. 三迴路多衝量專家控制策略調節燃燒調節、負壓調節、水位調節。
9. 三迴路手自動無擾切換燃燒調節、負壓調節、水位調節。
10. 三迴路手自動狀態指示燃燒調節、負壓調節、水位調節。
11. 外故障停爐信號輸入端子。
12. 軟體遠程自動程序啟爐控制。
13. 軟體遠程自動程序停爐控制
14. 四路運行採集量多重報警處理極高報警、高報警、低報警、極低 報警。
15. —路運行報警蜂鳴輸出。
16. —路運行報警閃光輸出。
17. —路故障報警蜂鳴輸出。
18. —路故障報警閃光輸出。
19. 一路綜合報警輸出。
20. 鍋爐運行綜合安全連鎖控制。
21. 報警消音功能。
22. 安全閥試壓和水位計排汙禁止停爐功能。
23. 自動排汙接口。
24. 運行/檢修狀態切換功能。
25. 運行安全狀況自檢。
26. 鍋爐安全連鎖狀態指示功能。
27. 鍋爐運行狀態指示功能。
28. 實時時鐘功能。
29. —個觸控螢幕通信接口。
30. —個DCS通信接口。
31. 通信狀態切換功能。
32. 阻尼濾波和無擾切換技術。
33. 雙重控制策略任意可選。
34. 參數掉電自動保持功能。
35. 最長可達30年的歷史資料庫。
權利要求1、一種中小型工業鍋爐穩定節能減排智能優化控制系統其特徵在於由計算機主機和嵌入的PLC控制技術系統組成，計算機與嵌入PLC控制器連接；計算機連接數據採集系統模塊，數據採集系統模塊與連接在控制目標的各種信號變送器系統連接，各種信號變送器系統還連接PLC控制器；PLC控制器和各種信號變送器系統連接盤面顯示系統；PLC控制器連接執行器，執行器連接控制目標裝置；手操器連接計算機和PLC控制器。
2、 根據權利要求1所述的中小型工業鍋爐穩定節能減排智能優化控 制系統其特徵在於其信號變送器系統是由蒸汽壓力變送器、水位 變送器、蒸汽流量變送器、上水流量變送器、爐膛溫度變送器、排煙 溫度變送器、爐膛負壓變送器、鼓風壓力變送器組成；其執行器是 連接在鍋爐爐排上的煤量控制器，連接在鼓風機上的風量控制器，連 接在引風機上的負壓控制器，連接在水泵上的水位控制器。
專利摘要中小型工業鍋爐穩定節能減排智能優化控制系統，計算機與嵌入PLC控制器連接；計算機連接數據採集系統模塊，數據採集系統模塊與連接在控制目標的各種信號變送器系統連接。各種信號變送器系統還連接PLC控制器；PLC控制器連接執行器，手操器連接計算機和PLC控制器。其特點通過PLC數據採集，現場通信與嵌入式控制計算機進行數據交換，對數據的在線辨識，通過神經網絡自學習形成的知識庫，並根據知識庫生成具有自尋優特性的最佳控制策略發送給PLC，根據安全控制規則和具體控制算法分別輸出控制信號和安全報警信號，實現鍋爐最佳燃燒和安全控制。系統算法具有良好在線自優化特性和控制魯莽性，有效實現鍋爐穩定節能減排智能優化控制。
文檔編號F24H9/20GK201072238SQ20072009702
公開日2008年6月11日 申請日期2007年8月9日 優先權日2007年8月9日
發明者羅武曉 申請人:天津萬為科技發展有限公司