[发明专利]一种基于DCS的引风机模糊PID控制系统

说明书

本发明公开了一种基于DCS的引风机模糊PID控制系统，将引风机的控制方式采用模糊PID控制算法，并将模糊PID控制算法融入电厂现有DCS中，通过DCS来实现炉膛负压自动精准控制，引风机控制系统的模糊PID控制器具体功能由DCS来实现，根据系统控制要求，运用功能模块，在DCS中进行组态编程，运行时模糊PID控制器将根据输入量变化情况，按预定程序完成相应的控制，根据炉膛负压大小，改变引风机转速来调整引风量，使其与锅炉的送风量相匹配。模糊PID控制方式效果更好，稳定性更强，引风机系统在采用模糊PID控制后可以更加精准的控制好锅炉炉膛负压，在工况复杂多变的情况下，能保证炉膛压力处于一个稳定的设定值。

技术领域

本发明涉及全背压热电厂锅炉引风机控制的技术领域，尤其是一种基于DCS的引风机模糊PID控制系统。

背景技术

很多电厂的锅炉负荷工况会发生变化，特别是在低负荷工况时会造成风机运行效率降低等问题，引风机作为燃煤锅炉炉膛负压调节的重要辅助设备，其运行状况(锅炉运行中的炉膛负压是靠引风机来调整实现的，锅炉炉膛压力的是否稳定)将直接关系到整个锅炉运行的安全经济性。热电厂由于其生产特点，热用户用汽变化较大，全背压热电厂运行中的锅炉负荷完全根据热用户用汽变化而进行调整，由于昼夜和季节的不同以及不同热用户生产启停的变化，往往用汽波动量大且频繁，造成在生产运行中锅炉负荷上下波动较大，锅炉负荷甚至会降到额定负荷的50％，这就需要引风机具有可靠又经济的调速控制方式。

PID控制器是目前常用的的一类控制器，其历史发展悠久，因为其算法简单，可靠性高，应用现已较为广泛，绝大多数的控制系统均会采用PID方式。但常规的PID控制器有个弊端，就是其控制参数一旦整定后，将不能随着系统的变化来进行自适应调整，无法适应时变、时滞、非线性的控制系统。也就是说，采用常规PID控制只能在系统某一种工况下具有较理想的控制性能，而当系统的工作点偏离这一整定工况点时，控制品质就可能会下降，所期望的精确控制就会难以实现。

为减轻运行人员工作量，在电厂正常运行中，一般会考虑投入锅炉负压自动控制，自动状态下为传统PID控制方式。由于电厂引风机系统运行工况复杂多变，具有较强的不确定性，需要较为频繁的调整，这种系统无法建立出精确的模型，使得控制效果不精准。在实际运行中，引风机系统进行自动控制后，运行中锅炉炉膛负压波动范围很大且较为频繁，常常超出运行的要求范围，控制效果很不理想。炉膛负压大幅发生波动，这对锅炉的安全运行影响很大，甚至可能造成机组跳闸。这种采用传统PID控制方式的引风机系统，难以满足锅炉运行的控制要求，普遍存在着调节线性度不高、控制不灵敏、炉膛负压波动大等一系列问题，也一直困扰着电厂运行人员。

目前热电厂引风机所使用的转速控制多采用PID控制器来实现，即通过实时测定炉膛的实际负压，将该值与实际设定的炉膛负压值进行比较，利用PID控制器来调节引风机变频器的频率值，最终使锅炉炉膛负压保持在设定值。引风机系统自动运行时，它以炉膛负压为控制目标，维持实际负压和设定值之间的压力差在有效的误差范围之内。原有对引风机系统的控制是采用PID调节方式，其自动控制原理如图1所示。它是由炉膛压力测量装置对炉膛的实际负压进行实时测定，随后将该值与炉膛压力自动设定值相互比较，得出偏差后再通过PID控制器控制来调节引风机变频器的频率值，从而改变引风机的运行转速，最终使炉膛负压保持在设定值。

其中，图1中的r(t)是给定值，表示设定的压力；e(t)是偏差值，表示系统输出压力与设定压力的偏差量；y(t)是输出值，表示系统输出的压力；z(t)是测量值，表示实际测量到的压力。