基于料位信息的球磨機系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化與控制研究.pdf

1、鋼球磨煤機是火電廠主要制粉設備，被廣泛地應用于國內外中小型電廠。對于中間倉儲式制粉系統(tǒng)，球磨機的電耗高達廠用電的15％左右，是電廠的耗電大戶，因此如何有效地使球磨機安全、高效、優(yōu)化運行是電廠的一個重要目標。但由于球磨機系統(tǒng)是一個具有非線性、大滯后、強耦合和具有多種不確定性擾動的多變量對象，再加上球磨機滾筒內部運行環(huán)境復雜，導致目前料位檢測還缺乏可靠的手段，致使在目前國內大多數電廠的球磨機系統(tǒng)都無法實現自動控制，基本上處于人工操作，系統(tǒng)的

2、優(yōu)化，經濟運行長期得不到很好的解決。因此如何基于料位信息實現球磨機系統(tǒng)的自動控制，進而實現節(jié)能優(yōu)化運行，是本文主要研究的問題。
　　 (1)研究了球磨機系統(tǒng)建模算法及其應用。首先，在現場進行了動態(tài)特性測試試驗，研究了在控制變量階躍擾動下，被控量的階躍響應特性。在動態(tài)特性測試的基礎上，基于最小二乘法辨識算法，獲得了球磨機系統(tǒng)在某穩(wěn)態(tài)工作點附近的傳遞函數矩陣，并根據多變量控制的回路配對原理研究了系統(tǒng)的耦合配對問題；其次，針對機理建模

3、法的缺點，提出了一種融合機理模型和最小二乘支持向量機的球磨機出力混合建模算法。針對建模對象可描述部分采用機理模型建模，基于最小二乘支持向量機模型對機理模型進行校正，彌補它的不精確性。建模結果表明混合模型能有效地反映出實際運行中制粉出力的變化趨勢和動態(tài)特性，比單純機理模型具有更高的精度；最后，提出了一種基于T-S模糊建模算法的球磨機系統(tǒng)非線性模型。在建模過程中，通過結合球磨機系統(tǒng)的機理分析和灰色關聯(lián)度算法，確定模型的輸入變量、融合熵聚類和

4、FCM聚類的遞階聚類算法確定模型的前提結構和參數、由最小二乘法辨識結論部分參數。通過對球磨機料位、溫度和負壓建模表明了該模型的有效性和實用性。
　　 (2)研究了融合料位信息的球磨機系統(tǒng)運行節(jié)能優(yōu)化策略。針對某電廠球磨機系統(tǒng)，通過現場優(yōu)化調整試驗，得到球磨機系統(tǒng)優(yōu)化運行工況和設備參數，為系統(tǒng)優(yōu)化運行提供指導；針對傳統(tǒng)優(yōu)化算法的不足，基于神經網絡非線性在線建模技術，提出了一種融合料位信息的球磨機系統(tǒng)在線優(yōu)化算法。該算法基于資源分配

5、網絡獲得制粉單耗與料位、給煤量等過程參數之間的非線性映射關系，在此基礎上，建立了球磨機系統(tǒng)在線優(yōu)化模型，并利用遺傳算法對該模型進行尋優(yōu)，獲得優(yōu)化運行參數。優(yōu)化結果表明，該算法能有效地降低制粉單耗，在節(jié)能優(yōu)化的同時獲得料位、出口溫度和入口負壓等可控變量參數的優(yōu)化值。
　　 (3)研究了基于料位信息的球磨機模糊控制算法及其應用。將球磨機控制系統(tǒng)劃分為一個單回路控制和一個兩輸入、兩輸出的耦合回路控制，簡化了控制系統(tǒng)設計的難度。針對球磨

6、機負荷單回路控制，分析了現有單沖量控制算法的不足，提出了一種融合料位號，進出口壓差和出口溫度的球磨機負荷三沖量加權模糊控制算法。該算法通過融合與負荷的相關信息，在模糊控制基礎上實現球磨機負荷自動控制。仿真結果表明該算法有效地提高了系統(tǒng)的自適應能力，克服了單沖量PID控制器難以適應對象變化的缺點，為負荷控制提供了一條潛在的應用途徑。研究了球磨機出口溫度和入口負壓的模糊解耦控制算法。通過總結和歸納操作人員的手動操作經驗，制定了模糊控制器的控

7、制規(guī)則，設計了相應的模糊解耦控制器，以此實現了出口溫度和入口負壓耦合回路的解耦。為了達到更好的控制效果，采用參數自調整的自適應模糊控制算法，選擇不同的量化因子和比例因子進行控制。通過與單回路PID控制的比較，驗證了所提出的自適應模糊解耦控制算法對出口溫度、入口負壓耦合回路控制的有效性。研究了球磨機系統(tǒng)模糊控制的工業(yè)應用，設計了基于DCS系統(tǒng)的球磨機模糊控制系統(tǒng)，并在現場進行了測試試驗，運行結果表明該控制系統(tǒng)能夠保證球磨機系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、

8、經濟運行。
　　 (4)為了克服模型參數不確定性和擾動對球磨機系統(tǒng)控制的影響，研究了基于H。魯棒理論的球磨機系統(tǒng)控制算法。針對負荷控制回路，在壓差信號單同路控制基礎上，引入料位控制同路，通過選取合適的加權函數，提出了一種基于 H。混合靈敏度理論的球磨機負荷串級魯棒控制算法；針對球磨機出口溫度和入口負壓耦合回路，將解耦問題與混合靈敏度控制設計相結合，提出了一種耦合回路的 Hoo魯棒解耦控制算法。仿真結果表明，Hoo魯棒控制算法有效