專利名稱：鍋爐智能控制系統(tǒng)及其多煤種控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計算機(jī)管理控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電廠的鍋爐控制工作的勞動強(qiáng)度非常大，而且很重要，是熱電廠發(fā)電的主要環(huán)節(jié)。它需要司爐時刻監(jiān)視鍋爐燃燒的情況，根據(jù)相應(yīng)的情況控制調(diào)節(jié)鍋爐燃燒，達(dá)到節(jié)約、安全、穩(wěn)定的效果。目前，多數(shù)已實(shí)現(xiàn)了自動控制。但是，燃料的價格不斷變化，每段時間所購進(jìn)的燃煤就不同。有時還可能幾種煤混合來用，以降低發(fā)電和供熱成本。相應(yīng)的，鍋爐燃燒的控制質(zhì)量就會下降，使整個系統(tǒng)很不穩(wěn)定，出現(xiàn)事故的可能性也提高了。另外，在多臺爐同時進(jìn)行發(fā)電供熱時，司爐需要通過電話相互聯(lián)系，進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，十分不方便。
目前，國內(nèi)外，多數(shù)鍋爐控制系統(tǒng)是針對大型電廠或動力鍋爐而設(shè)計的，采用現(xiàn)場總線或?qū)Ｓ每偩€。投資成本大，而且對燃煤又有非常高的要求。對于中小型熱電廠特別是多種燃煤的控制正在研究和探討，以提高控制質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能對變煤種鍋爐燃燒的控制，并且最大限度滿足發(fā)電需求的鍋爐智能控制系統(tǒng)及其多煤種控制方法，提供了母管制多鍋協(xié)同的控制模型，實(shí)現(xiàn)了多爐實(shí)時控制及負(fù)荷平衡自動分配，增加了語音報警性能和故障數(shù)據(jù)的在線記錄，并提供了遠(yuǎn)程監(jiān)視服務(wù)，增強(qiáng)企業(yè)的現(xiàn)代管理水平。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是變煤種鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的控制解決方案或由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2將現(xiàn)場狀態(tài)數(shù)據(jù)采集，經(jīng)工業(yè)控制計算機(jī)1中的智能處理與記錄送到報警輸出及控制系統(tǒng)3、實(shí)時以太網(wǎng)絡(luò)接口4、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)5、監(jiān)控服務(wù)器6處理。其中報警輸出及控制系統(tǒng)3由多個煤種的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之一和仿人控制策略以及控制裝備構(gòu)成。實(shí)時以太網(wǎng)絡(luò)接口4是將以太的核心態(tài)驅(qū)動轉(zhuǎn)移為用戶態(tài)驅(qū)動，工業(yè)控制計算機(jī)1處理的實(shí)時數(shù)據(jù)調(diào)用實(shí)時以太網(wǎng)絡(luò)接口4的用戶態(tài)程序，解決了實(shí)時的傳輸?shù)娜蝿?wù)。將本機(jī)的某些數(shù)據(jù)傳送給另外幾臺同時工作的控制計算機(jī)。
控制策略對控制裝備控制的參數(shù)，可以由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)工業(yè)控制計算機(jī)1處理，在線的修正現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)，使系統(tǒng)的控制精度越來越高。
多爐協(xié)調(diào)是由人機(jī)界面與對話來設(shè)定各臺鍋爐的運(yùn)行模式是“定爐”或“動爐”的狀態(tài)，多爐系統(tǒng)中可設(shè)多個定爐，但至少要有一個是動爐。
系統(tǒng)控制情況分兩種單爐控制和多爐控制。
發(fā)電供熱系統(tǒng)有多臺鍋爐工作時，計算機(jī)處于多爐控制方式?？刂茣r計算機(jī)根據(jù)發(fā)電機(jī)的負(fù)載變化，報警輸出及控制系統(tǒng)3控制鍋爐的燃燒情況，使鍋爐產(chǎn)生的蒸汽流量符合發(fā)汽輪機(jī)的要求。由于汽輪機(jī)的負(fù)載不斷的變化，就要求計算機(jī)實(shí)時的控制鍋爐的燃燒，并能動態(tài)負(fù)載分配。
多爐時能動態(tài)負(fù)載分配，利用人工智能中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過神經(jīng)網(wǎng)對當(dāng)前數(shù)據(jù)的分析，智能控制器及報警系統(tǒng)軟件產(chǎn)生合理的控制信息送報警輸出及控制系統(tǒng)3，完成經(jīng)濟(jì)有效的燃燒過程控制；特別是完成了多煤種的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。
而發(fā)電供熱系統(tǒng)有一臺鍋爐工作，這時計算機(jī)處于單爐控制方式。單爐控制與多爐控制系統(tǒng)的控制策略一致。系統(tǒng)運(yùn)行時，用戶給定一個汽包壓力的標(biāo)準(zhǔn)值，控制的目的就是使汽包壓力穩(wěn)定，并滿足負(fù)荷有求。由于汽輪機(jī)的實(shí)際負(fù)荷的不斷波動，經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2將現(xiàn)場狀態(tài)導(dǎo)致母管壓力和汽包壓力以及其他測試信號相應(yīng)的變化，經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)分析母管壓力、汽包壓力和其他測試信號的變化，智能控制器及報警系統(tǒng)軟件處理得出的結(jié)果，輸出給報警輸出及控制系統(tǒng)3控制本爐的燃燒。
多爐控制比較困難。如果多爐都隨負(fù)荷的變動調(diào)整本爐的燃燒，勢必由于多臺爐的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致系統(tǒng)的更大波動。本系統(tǒng)的控制策略是，系統(tǒng)運(yùn)行前，用戶制定一臺動爐，其余都為定爐；然后，根據(jù)總負(fù)荷，各臺爐平均分配負(fù)荷，即蒸汽流量額定值；定爐只保持額定的蒸汽流量，而不隨汽包壓力、母管壓力的變動控制本爐燃燒；動爐則擔(dān)負(fù)調(diào)節(jié)的任務(wù)，針對負(fù)荷的變化，調(diào)節(jié)本爐燃燒，使汽包壓力、母管壓力趨于穩(wěn)定；當(dāng)負(fù)荷波動范圍超過一個設(shè)定的負(fù)荷平分量，則系統(tǒng)自動重新分配各爐的負(fù)荷，將定爐的額定蒸汽流量相應(yīng)降低或升高，以保證各個爐的負(fù)擔(dān)分配均勻和保證動爐在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在線監(jiān)控服務(wù)器接收傳送過來的數(shù)據(jù)和其它計算機(jī)傳送過來的數(shù)據(jù)，經(jīng)整理顯示到界面上供鍋爐監(jiān)控工作人員監(jiān)視使用。對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，顯示報警信號，同時在報警數(shù)據(jù)庫中寫入報警記錄，供管理人員查詢，考核司爐的工作情況。
提供用戶界面，設(shè)定神經(jīng)網(wǎng)參數(shù)、曲線擬合參數(shù)。
提供用戶界面，察看報警記錄、后臺數(shù)據(jù)。提供神經(jīng)網(wǎng)學(xué)習(xí)的模塊，使計算機(jī)更好的模擬人的控制。
在控制過程中，計算機(jī)自動修改被控設(shè)備，如送風(fēng)、輸煤等，以便鍋爐保證汽機(jī)所需的蒸汽量和工作壓力。
人工神經(jīng)網(wǎng)控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制技術(shù)，并結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)。系統(tǒng)采集正常控制情況下的各路數(shù)據(jù)，進(jìn)行有選擇的抽取特征數(shù)據(jù)，送入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析、記錄，從而“學(xué)習(xí)”到應(yīng)付此種負(fù)荷狀態(tài)下的控制方法。
本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是，技術(shù)先進(jìn)可行，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。該技術(shù)保證了發(fā)電設(shè)備工作在理想狀態(tài)下，使得鍋爐的輸出數(shù)據(jù)參數(shù)趨于穩(wěn)定和準(zhǔn)確。系統(tǒng)運(yùn)行后大大降低工人的勞動強(qiáng)度，同時系統(tǒng)還提高了報警性能，體現(xiàn)了以人為本的管理理念，增強(qiáng)企業(yè)的現(xiàn)代管理水平。該系統(tǒng)可與多種設(shè)備相配合使用，升級十分方便。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1是本發(fā)明的計算機(jī)連接簡圖。
圖2是本發(fā)明的自動檢測控制界面圖。
圖3是本發(fā)明的三機(jī)兩爐連接簡圖。
圖中，1.工業(yè)計算機(jī)，2.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，3.智能控制器及報警系統(tǒng)，4.實(shí)時以太接口，5.數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)6.監(jiān)控服務(wù)器7.在線監(jiān)控8.一號爐，9.二號爐，10.三號爐，11.母管，12.一號機(jī)，13.二號機(jī)。
具體實(shí)施例方式
DUTGK-11熱電廠鍋爐自動控制系統(tǒng)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)對熱電廠的3臺爐控制，計算機(jī)根據(jù)發(fā)電機(jī)的負(fù)載變化，控制鍋爐的燃燒情況，使鍋爐產(chǎn)生的蒸汽流量符合汽輪機(jī)的要求。本系統(tǒng)采用每臺爐的控制系統(tǒng)都將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2、報警輸出及控制系統(tǒng)3、實(shí)時以太網(wǎng)絡(luò)接口4與工業(yè)控制計算機(jī)1連接，通過實(shí)時以太網(wǎng)絡(luò)接口4和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)5連接。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)5與其他的路控制系統(tǒng)連接。
輸入給定的汽包壓力的標(biāo)準(zhǔn)值，選擇所用燃料的煤種，系統(tǒng)自動地將多煤種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中該煤種的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)選出，或計算該煤種不同負(fù)載所需的一次風(fēng)量、二次風(fēng)量和燃料量等數(shù)據(jù)并建立新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為現(xiàn)行控制網(wǎng)絡(luò)，通過內(nèi)存共享，控制系統(tǒng)使用該網(wǎng)絡(luò)。同時還要設(shè)置3爐中的兩爐為定爐，一臺爐為動爐。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2將蒸汽流量、爐膛負(fù)壓、爐膛溫度、煙氣含量以及泡汽壓力等38個現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，經(jīng)數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件處理，智能控制及報警系統(tǒng)對當(dāng)前數(shù)據(jù)的分析，生成合理的控制信號，使鍋爐燃燒始終趨于有效的優(yōu)化受控狀態(tài)，達(dá)到安全、節(jié)能、增效的目的。多神經(jīng)網(wǎng)與燃燒計算及在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，通過設(shè)置整個控制系統(tǒng)所需要的動態(tài)參數(shù)；針對各種負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，它通過采集正?？刂魄闆r下的各路數(shù)據(jù)，最后通過神經(jīng)網(wǎng)對當(dāng)前數(shù)據(jù)的分析，進(jìn)行有選擇的抽取特征數(shù)據(jù)，送入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析、記錄，從而“學(xué)習(xí)”到應(yīng)付此種負(fù)荷狀態(tài)下的控制方法。利用系統(tǒng)過去的數(shù)據(jù)記憶可對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，使網(wǎng)絡(luò)處于最佳工作狀態(tài)，以建立起符合當(dāng)時鍋爐燃燒狀況的最佳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。變煤種時，只需選擇新煤種即可，系統(tǒng)能自動完成各種參數(shù)的變換。
實(shí)時通信管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)。通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它直接將現(xiàn)場的實(shí)時數(shù)據(jù)定時發(fā)送出去。這樣，組織生產(chǎn)的高層領(lǐng)導(dǎo)就可以直接觀測到現(xiàn)場的生產(chǎn)情況，從而增加了安全生產(chǎn)的保障系數(shù)，減少了出現(xiàn)事故的可能性。完成經(jīng)濟(jì)有效的多爐變煤種鍋爐燃燒過程的控制。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1鍋爐智能控制系統(tǒng)及其多煤種控制方法，其特征在于，是由硬件與軟件兩部分構(gòu)成；硬件包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2)、報警輸出及控制系統(tǒng)(3)、工業(yè)控制計算機(jī)(1)、實(shí)時以太網(wǎng)絡(luò)接口(4)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(5)、遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器(6)、生產(chǎn)在線監(jiān)控服務(wù)和客戶端(7)，數(shù)據(jù)采集器(2)、報警輸出及控制系統(tǒng)(3)和工業(yè)控制計算機(jī)(1)連接，工業(yè)控制計算機(jī)(1)和實(shí)時以太網(wǎng)絡(luò)接口(4)連接，實(shí)時以太網(wǎng)絡(luò)接口(4)、遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器(6)、生產(chǎn)在線監(jiān)控服務(wù)和客戶端(7)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(5)連接；軟件包括數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、智能控制及報警系統(tǒng)、多神經(jīng)網(wǎng)與燃燒計算及在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)、實(shí)時通信管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)是多任務(wù)多進(jìn)程的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)件的數(shù)據(jù)交換是采用DDE，智能控制及報警系統(tǒng)、多神經(jīng)網(wǎng)與燃燒計算及在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換是采用共享內(nèi)存，實(shí)時通信管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換是采用優(yōu)先級的中斷處理。
權(quán)利要求2根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐智能控制系統(tǒng)，其特征在于，將工業(yè)控制計算機(jī)(1)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2)、報警輸出及控制系統(tǒng)(3)、實(shí)時以太網(wǎng)絡(luò)接口(4)連到數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(5)上能夠完成系統(tǒng)硬件的擴(kuò)充，經(jīng)以太網(wǎng)絡(luò)接口的實(shí)時驅(qū)動，構(gòu)成多爐的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有語言報警與故障現(xiàn)場的數(shù)據(jù)的保存、遠(yuǎn)程監(jiān)控，能夠直接進(jìn)行生產(chǎn)量的統(tǒng)計及消耗的統(tǒng)計與分析。
權(quán)利要求3使用權(quán)利要求1所述的鍋爐智能控制系統(tǒng)的多煤種控制方法，其特征在于，能夠動態(tài)修正控制系數(shù)，輸入煤的發(fā)熱量或新煤種，系統(tǒng)自動從多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中選擇該煤的網(wǎng)絡(luò)提供給控制系統(tǒng)；或計算其不同負(fù)載所需的一次風(fēng)量、二次風(fēng)量和燃料量等，建立新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并在線學(xué)習(xí)，提高其控制精度。
權(quán)利要求4根據(jù)權(quán)利要求3所述的多煤種控制方法，其特征在于，智能控制系統(tǒng)包括后臺服務(wù)器和前臺鍋爐監(jiān)控兩部分a、后臺服務(wù)器程序的主要功能實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)的采集；對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、濾波、累計等處理；通過DDE技術(shù)，將處理好的數(shù)據(jù)傳送給前臺鍋爐監(jiān)控程序；將處理好的數(shù)據(jù)寫入歷史數(shù)據(jù)庫中，b、前臺鍋爐監(jiān)控程序的主要功能將后臺服務(wù)器傳送過來的數(shù)據(jù)發(fā)給監(jiān)控服務(wù)器，供廠長和其他管理人員察看；將本機(jī)的某些數(shù)據(jù)實(shí)時地傳送給另外幾臺同時工作的控制計算機(jī)，實(shí)現(xiàn)“動爐/定爐”的協(xié)調(diào)控制；接收后臺服務(wù)器傳送過來的數(shù)據(jù)和其它計算機(jī)傳送過來的數(shù)據(jù)，經(jīng)整理顯示到界面上供鍋爐監(jiān)控工作人員監(jiān)視使用；通過神經(jīng)網(wǎng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，產(chǎn)生合理的控制信號，控制鍋爐燃燒；可對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時判斷，語音報警并顯示報警信號，同時將報警數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫記錄，供管理人員查詢，供考核司爐的工作情況；用戶界面，提供設(shè)定神經(jīng)網(wǎng)參數(shù)、曲線擬合參數(shù)；提供察看報警記錄、后臺數(shù)據(jù)；系統(tǒng)提供神經(jīng)網(wǎng)學(xué)習(xí)的模塊，使計算機(jī)更好的模擬人的控制。
權(quán)利要求5根據(jù)權(quán)利要求3所述的多煤種控制方法，其特征在于，多煤種不同負(fù)載所需的一次風(fēng)量、二次風(fēng)量和燃料量等的計算并建立新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，多煤種神經(jīng)網(wǎng)的選擇和網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)，以太網(wǎng)絡(luò)接口的驅(qū)動由核心態(tài)移到用戶態(tài)，遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)，語音報警并顯示報警信號，同時將報警數(shù)據(jù)中寫入數(shù)據(jù)庫，多爐時的“動爐/定爐”的協(xié)調(diào)控制，達(dá)到了多爐變煤種的計算機(jī)鍋爐智能控制。
權(quán)利要求6根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍋爐智能控制系統(tǒng)，其特征在于，以太網(wǎng)絡(luò)實(shí)時驅(qū)動，以太網(wǎng)絡(luò)接口的驅(qū)動由核心態(tài)移到用戶態(tài)，工業(yè)控制計算機(jī)(1)處理的實(shí)時數(shù)據(jù)調(diào)用實(shí)時以太網(wǎng)絡(luò)接口(4)的用戶態(tài)程序，解決了實(shí)時性的要求。
權(quán)利要求7根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍋爐智能控制系統(tǒng)，其特征在于，遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器與生產(chǎn)在線監(jiān)控服務(wù)和客戶端，解決了控制與管理數(shù)據(jù)同網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。
全文摘要
鍋爐智能控制系統(tǒng)及其多煤種控制方法屬于計算機(jī)管理控制技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能控制器及報警系統(tǒng)、工業(yè)控制計算機(jī)、實(shí)時以太網(wǎng)接口、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和不同煤種燃燒計算與管理系統(tǒng)等軟硬件構(gòu)成，特別是系統(tǒng)增加實(shí)時以太網(wǎng)絡(luò)接口和“定爐/動爐“模型解決了實(shí)時數(shù)據(jù)的傳送和多爐的協(xié)調(diào)工作；多煤種控制方法是，輸入所選擇的煤種，系統(tǒng)自動選擇該煤種的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或計算其不同負(fù)荷所需的一次風(fēng)量、二次風(fēng)量和燃料量等，建立初始的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并在線學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了變煤種的鍋爐自動控制，滿足了生產(chǎn)參數(shù)的要求，另外，增加遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)，提高了生產(chǎn)管理水平。
文檔編號F23N5/20GK1587820SQ20041015529
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者王占杰, 郭曉平 申請人:大連理工大學(xué)