[发明专利]基于不同特征参数和逻辑关系锅炉受热面监测系统及方法

说明书

本发明属于蒸汽锅炉的控制系统技术领域，公开了一种基于不同特征参数和逻辑关系锅炉受热面监测系统及方法，包括：虚拟控制器、真实控制器、OPC通讯服务器、虚拟控制器主机、吹灰优化服务器。本发明利用逻辑算法可以在机组运行时在线改变专家系统规则的构造形式。以锅炉受热面智能吹灰系统为例，说明利用通用逻辑算法构造锅炉受热面脏污判断专家系统规则，根据专家系统规则的判断结果实现闭环优化控制。虚拟控制器中进行专家系统规则判断，利用DCS系统跨控制器内部点通讯功能将专家系统的判断结果传输到真实控制器里的吹灰序列程控逻辑，真实控制器里的程控逻辑再将控制指令发送给吹灰器等执行机构，实现闭环吹灰优化控制。

技术领域

本发明属于蒸汽锅炉的控制系统技术领域，尤其涉及一种基于不同特征参数和逻辑关系锅炉受热面监测系统及方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：近年来，各个行业都在向智能化方向发展，火电厂也不例外，智能电厂概念越来越受到重视，各种智能产品和智能化解决方案在电厂得到广泛应用，如3D虚拟电厂、机器人智能巡检、智能视频等。DCS集散控制系统是火电厂的控制中枢，控制范围越来越广，几乎所有重要主辅设备都由DCS控制，有些新建电厂实现了全厂DCS系统一体化控制。虽然DCS系统的自动化程度已经很高，但是智能化程度还不够高，随着硬件性能的大幅度提升，相关人工智能软件和算法的不断涌现，DCS系统实现智能控制的条件越来越好。继2016年阿法狗在围棋人机大战中战胜人类后，2017年阿法狗元又以100：0的战绩战胜了阿法狗，这两件事情充分说明人类积累的宝贵经验是可以被机器学习的，机器甚至还能够自学习，掌握人类不具备的经验和知识。机器不仅能代替人类完成简单的重复性劳动，还能代替人类完成需要一定经验才能胜任的工作。对于电厂DCS系统来说，将电厂专业技术人员长期积累的经验和知识转化成计算机能够识别的知识(或称为专家系统规则)是DCS系统智能化的标志之一。DCS系统中的所有控制逻辑都是根据特定的控制策略组态而成的，每一个控制策略其实就是大大小小的专家系统，是人类长期积累的经验和知识。目前存在的问题是：机组运行工况是不断变化的，技术人员对机组设备性能的掌握程度是不断深入的。但是，做为人类经验和知识的载体的“控制逻辑”相对不容易改变，一般是机组建设期间进行控制逻辑和流程图画面组态调试，机组运行期间不能修改控制逻辑，只能等机组停机期间才能修改逻辑并下装控制器。这就决定了人类的经验和知识不能以最快的速度和精度传递给机器，机器很难比人更聪明。只有解决了这个问题，DCS系统的智能化才能上一个台阶。按照常规方法在DCS里实现智能分析、智能诊断和智能控制有两种途径，一种是在DCS之外开发专门的数据分析软件，利用OPC函数或API函数从DCS系统采集数据，再将分析结果或控制指令写入DCS；另一种是直接用DCS系统自带的逻辑图组态专家系统规则或控制策略。这两种常规方法分别有以下缺点：第一种方法存在的缺点如下：1)DCS系统安全性要求很高，一般来说不允许非DCS厂家的软件运行在DCS系统中。少数电厂允许第三方软件运行在DCS里，则要对DCS里的安全防护软件进行白名单设置，设置方法比较麻烦，需要专人完成。有些电厂为了安装第三方软件，直接将安全防护软件卸载掉，降低了DCS系统的安全性。2)SIS系统里虽然可以运行数据分析软件，但是大部分电厂的SIS系统与DCS系统之间有单向网闸，数据只能从DCS系统流向SIS系统，不能反向传输。因此，SIS系统里的数据分析软件无法将计算结果写入DCS。3)运行人员只能监视DCS画面，无法对数据分析软件里的专家系统规则参数进行修改，除非在集控室操作台上增加一个显示屏，这种方案还得看操作员台是否有多余的地方增加显示屏。第二种方法存在缺点如下：1)DCS系统数据库能够存储的点数都有上限，对于Ovation系统来说，上限是20万点。利用DCS逻辑实现专家系统规则需要占用数据库的SID号，数据库的SID号被占用后，不会被释放出来，即使数据库里的点被删除了，SID号也不会被释放。因此，频繁修改构建专家系统规则的逻辑会使系统可用SID号越来越少。只有重建DCS系统数据库才能释放未使用的SID号，但是重建数据库是件非常麻烦的事，一般来说，只有DCS厂家才有能力完成这项工作，且要利用机组停机的机会。2)DCS系统几乎控制了电厂所有的主要设备和大部分辅助设备。一般来说，为了避免被控设备误动作，机组运行期间，不允许修改控制器里的逻辑，有些电厂允许机组运行时修改逻辑图但不允许下装控制器。只有等机组停机时，才能对控制器进行下装操作。总之，机组运行过程中，无法更改正在控制中运行的专家系统规则逻辑。