中储式钢球磨制粉系统的优化控制1.pdf

哈尔滨_L_程人学硕士学位论文

摘要

本论文对中储式钢球磨制粉系统的优化控制问题进行了研究，为解决
这一控制系统的老大难问题提出了新的解决方案。
中储式钢球磨煤机广泛用于国内外火力发电厂，它是燃煤电站锅炉的
重要辅机，也是耗能较大的设备之一，用电量高达厂用电的20%左右。但
是由于钢球磨煤机系统是一个多变量、非线性、大延迟、大惯性的三入三
出的被控对象，造成了磨煤机系统无法用常规的PID控制回路实现自动控
制。因而制粉系统长期处于手动控制状态，导致制粉单耗大，经济效益低，
工人劳动强度大。
针对这一实际情况，本文以国内某电厂300MW机组的4台钢球磨煤机
为研究对象，设计了以高性能工控机为硬件平台、以Win2000Professional
为操作系统、以AF2000为仿真控制平台的优化控制系统，实现了该制粉系
统的自动控制和优化运行。
本文首先对制粉系统的结构进行了介绍，分析了影响制粉系统最佳运
行的因素，引入了以系统出力模型和热平衡模型为基础的在线仿真模型。
在线仿真模型通过实时采集现场数据，以最大出力为目标，不断的修正输
出参数，为在线优化控制系统提供监督指导。
本文接下来对先进的工业过程控制技术进行了阐述，对在实际工程中
采用的控制方法进行了研究。在优化控制方案具体实现部分，首先分析了
实际生产中影响优化控制的因素和实现优化运行的基本条件;然后对三个
控制回路进行了详细的设计，最后对自寻优问题的实质及实现方案进行了
研究。
本文最后对优化控制的结果进行了分析，分别对稳定控制过程、优化
控制过程和异常控制过程进行了分析，以控制量和状态量在不同控制过程
中变化趋势图说明了优化控制方案的可行性。
伴个优化控制软件由多”控制算法组成·融合古典控制·智能控$}J1
仿人控制等多种控制方法。在线优化控制既包括控制参数的在线整定，又
哈尔滨}_程大学硕十学位论文

包括控制算法的在线调整。在传统的控制方法中，往往是针对某个控制点
设计固定的控制回路。而在线决策控制中，对同一个控制点对应多个控制
回路，每个控制回路都可以单独工作，并达到不同的控制效果。在线优化
控制软件通过自学习算法对控制效果、当前工况、历史趋势进行评价，在
线调整控制算法，使得在不同的工况可以有不同的动作方式。
该优化控制软件是通过在现场反复的试验，经过不断改进而形成的控
制算法软件。该控制算法不属于任何一种传统的控制方法，吸取了古典与
现代控制理论的精华，旨在解决控制中的实际问题。
整个优化控制软件在某电厂300MW机组的制粉系统改造中得到应用，
整个软件运行稳定，系统出力得到提高，降低了制粉单耗，减轻了运行人
员的劳动强度，实现了中储式钢球磨制粉系统的自动控制。
实践证明，将传统控制方法和现代控制理论相结合并且引入仿真模型
的思路在解决多变量、非线性、大延迟、大惯性的工业生产过程是切实可
行的，并具有一定的社会价值和经济价值·为一

关键词:钢球磨煤机;控制;仿真模型;自适应;自寻优
哈尔滨工程大学硕士学位论文

Abstract

Thisdissertationdealswiththeproblemoftheoptimizingand
controlofcoal-pulverizingsystemwiththeballmill.Anewmethod
isproposedtosolvetheexistingproblems.
Theballmilliswidelyusedinpowerplant.Itisoneofthemost
importantassistantdevices.Itisalsooneoftheenergyconsuming
devices,whichtakesupto20%ofthetotalconsumptioninthepower
plant.Inalongtime,duetolargetimedelay,nonlinearproperty,
strongcoupledmulti-variableandtime-varyingofthemodel,the
coal-pulverizinghasnotrealizedautomaticcontrolusinggeneral
PIDcontrolloops.Becausethecoal-pulverizingsystemhasbeenin
amanualstate,itleadstohigherpowerconsumption,lowereconomic
valueandheavierworkingintensity.
Aimingatthisproblem,basedontheresearchof4ballmillsof
30OMWinsomedomesticpowerplant,t