风机解耦控制方法及装置的制造方法

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中进行最小二乘拟合，得到适用于静态和动态不同工况的风烟系统模型。
[0069] 在一个实施例中，第一特性可以用式（1)描述：
[0070] F(s) = Fidf(S) · Uidf (s)+Ffdf (s) · Ufdf (s)+Fbf (s) · UBF(s) (1)
[0071] 第二特性可以用式（2)描述：
[0072] P(s) = Pidf(S) · Uidf (s)+Pfdf (s) · Ufdf (s)+Pbf (s) · Ubf(S) (2)
[0073] 第一特性的表达式和第二特性的表达式均为时域过程的拉氏变换。在式（1)和式 (2)中，F(S)表示炉膛负压；P(S)表示增压风机入口压力；Uidf(S)表示引风机静叶或动叶的实际开度扰动值；Ufdf(S)表示送风机动叶的实际开度扰动值；Ubf(S)表示增压风机动叶的实际开度扰动值；Fidf(S)表示引风机静叶或动叶对炉膛负压的传递函数；Ffdf(S)表示送风机动叶对炉膛负压的传递函数；Fbf(S)表示增压风机动叶对炉膛负压的传递函数；Pidf(S) 表示引风机静叶或动叶对增压风机入口压力的传递函数；Pfdf(S)表示送风机动叶对增压风机入口压力的传递函数；Pbf(S)表示增压风机动叶对增压风机入口压力的传递函数。IDF为 Induced Draft Fan的缩写，意思为引风机；FDF为Forced Draft Fan的缩写，意思为送风机；BF为Boost Fan的缩写，意思为增压风机。
[0074] 动态特性模型的结构和参数不仅表征了送风机、引风机、增压风机对于炉膛负压和增压风机入口压力同时存在严重的耦合关系，而且明确区分了不同负荷的工况下特性参数本身的差异。可以通过精确的模型参数对耦合关系进行定量表述，采用经典解耦理论中耦合函数的逆表达，可实现控制上的解耦；可采用在不同负荷下的风机静叶（或动叶） PID (比例积分微分，Proportion Integration Differentiation)的变参数设置消除不同工况下风烟系统动态特性参数变化对控制效果的影响。
[0075] 根据自动控制理论中的系统不变性原理消除系统的关联，采用前馈补偿原理设计前馈解耦控制器。系统不变性原理指的是实际的控制系统都会受到外部扰动的影响，如果这种扰动能够被测量出来，就可能利用扰动产生控制作用，以消除其对输出的影响。
[0076] 引风机、送风机和增压风机之间的前馈控制器可以包括：送风机动叶对引风机静叶或动叶的前馈控制器；送风机动叶对增压风机动叶的前馈控制器；引风机静叶或动叶对增压风机动叶的前馈控制器。前馈控制器可以用式（3)至（5)描述，均为时域过程的拉氏变换。
[0077] Fff(idf_fdf) (s) = _Ffdf(s)/Fidf(s) (3)
[0078] PFF(BF-FDF) (s) =-Pfdf (s)/-Pbf (s) (4)
[0079] PFF(BF-IDF) (s) =-Pidf (s)/-Pbf (s) (5)
[0080] 其中，Fff(idf_fdf) (s)表示送风机动叶对引风机静叶或动叶的前馈控制器；PFF(BF_FDF)(s)表示送风机动叶对增压风机动叶的前馈控制器；PFF(BF_IDF) (s)表示引风机静叶或动叶对增压风机动叶的前馈控制器；Ffdf(S)表示送风机动叶对炉膛负压的传递函数；Fidf(S)表示引风机静叶或动叶对炉膛负压的传递函数；Pfdf(S)表示送风机动叶对增压风机入口压力的传递函数；Pbf(S)表示增压风机动叶对增压风机入口压力的传递函数；Pidf(S)表示引风机静叶或动叶对增压风机入口压力的传递函数。
[0081] 步骤S203中的仿真和优化参数可以通过MATLAB实现，利用上述所有动态特性和前馈控制器在MATLAB的simulink搭建三种风机的整体风烟系统模型，并进行仿真，根据仿真结果按照实际风烟系统的衰减率、准确性等要求进一步对PID参数和前馈参数进行优化。
[0082] 采用DCS现有的功能块进行组态，搭建控制逻辑，并设置相关参数，实现在MATLAB 中仿真验证和优化后整体控制策略，从而完成上述控制策略的DCS实施工作。DCS组态实施完成后，可投入上述风机的自动控制。由于前期已进行了充分的仿真和优化，一般参数都比较适合，待DCS系统稳定后可进行实际定值扰动试验和变负荷试验：在预设负荷段中的每个负荷段下，均进行炉膛负压闭环定值扰动试验、总风量闭环定值扰动试验和增压风机入口压力闭环定值扰动试验，以验证整体风烟系统解耦设计和控制优化的实际控制效果。本实施例中的预设负荷段与建模使用的负荷段相同，例如，300-400MW，500-600MW等。
[0083] 基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种风机解耦控制装置，可以用于实现上述实施例所描述的方法，如下面的实施例所述。由于风机解耦控制装置解决问题的原理与风机解耦控制方法相似，因此该装置的实施可以参见风机解耦控制方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语"单元"或者"模块"可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
[0084] 图3是本发明实施例的风机解耦控制装置的结构框图，如图3所示，该风机解耦控制装置包括：建模单元31、前馈控制器设计单元32、仿真及参数调整单元33和试验及调整单元34。下面对该结构进行具体说明。
[0085] 建模单元31，用于对风烟系统进行建模，得到风烟系统的第一特性和第二特性，其中，风烟系统不具有旁路烟道，第一特性是风烟系统中的引风机、送风机和增压风机对炉膛负压的特性，第二特性是引风机、送风机和增压风机对增压风机入口压力的特性。
[0086] 前馈控制器设计单元32,用于基于第一特性和第二特性，设计引风机、送风机和增压风机之间的前馈控制器。
[0087] 仿真及参数调整单元33,用于利用第一特性、第二特性和前馈控制器进行风烟系统的仿真，并根据仿真结果调整前馈控制器的参数。
[0088] 试验及调整单元34,用于在将前馈控制器和调整后的参数进行DCS逻辑组态并下装到电厂DCS系统，且DCS系统稳定后，进行实际定值扰动试验和变负荷试验，验证风烟系统的控制性能，并根据试验结果进一步调整控制策略和前馈控制器的参数，以满足机组在不同工况下的运行要求。
[0089] 通过上述风机解耦控制装置，风烟系统的脱硫旁路烟道封堵后，在机组整体风烟系统结构和特性均发生了较大变化的情况下，获取整体风烟系统模型，基于模型设计前馈控制器，通过试验调整参数，彻底消除了三大风机（引风机、送风机和增压风机）的耦合，避免了由于风机耦合导致控制失控增加机组安全稳定运行的风险，全力提高了风烟系统的整体控制品质，避免机组非停的产生，确保了优化后的热控系统仍能在正常带负荷工况下和机组风烟系统重大辅机故障的极端工况下保持机组的安全稳定运行。
[0090] 在一个实施例中，建模单元31可以包括：试验模块、数据记录模块和建模模块。
[0091] 试验模块，用于在引风机的调节机构、送风机的调节机构和增压风机的调节机构全部置于手动位置之后，在预设负荷段中的每个负荷段下，均进行引风机扰动试验、送风机动叶扰动试验以及增压风机动叶扰动试验，其中，引风机扰动试验可以包括：引风机静叶扰动试验或引风机动叶扰动试验；
[0092] 数据记录模块，用于记录试验数据，其中，试验数据可以包括：负荷、各风机开度、炉膛负压、总风量、增压风机入口压力；
[0093] 建模模块，用于将试验数据导入仿真建模软件中，进行最小二乘拟合得到风烟系统的第一特性和第二特性。
[0094] 在一个实施例中，第一特性可以为：
[0095] F(s) = Fidf(S) · Uidf (s)+Ffdf (s) · Ufdf (s)+Fbf (s) · Ubf(S);
[0096] 第二特性可以为：
[0097] P(s) = Pidf(S) · Uidf (s)+Pfdf (s) · Ufdf (s)+Pbf (s) · Ubf(S);
[0098] 其中，第一特性的表达式和第二特性的表达式均为时域过程的拉氏变换；F(S)表示炉膛负压；P(S)表示增压风机入口压力；Uidf(S)表示引风机静叶或动叶的实际开度扰动值；Ufdf(S)表示送风机动叶的实际开度扰动值；Ubf(S)表示增压风机动叶的实际开度扰动值；Fidf(S)表示引风机静叶或动叶对炉膛负压的传递函数；Ffdf(S)表示送风机动叶对炉膛负压的传递函数；Fbf(S)表示增压风机动叶对炉膛负压的传递函数；Pidf(S)表示引风机静叶或动叶对增压风机入口压力的传递函数；Pfdf(S)表示送风机动叶对增压风机入口压力的传递函数；Pbf(S)表示增压风机动叶对增压风机入口压力的传递函数。
[0099] 在一个实施例中，前馈控制器可以包括：
[0100] Fff(idf_fdf) (s) =-Ffdf(S)ZFidf(S);
[0101] PFF(BF-FDF) (s) =-Pfdf (s)/-Pbf (s);
[0102] PFF(BF-IDF) (s) =-Pidf (s)/-Pbf (s);
[0103] 其中，Fff(idf_fdf) (s)表示送风机动叶对引风机静叶或动叶的前馈控制器；PFF(BF_FDF)(s)表示送风机动叶对增压风机动叶的前馈控制器；PFF(BF_IDF) (s)表示引风机静叶或动叶对增压风机动叶的前馈控制器。
[0104] 在一个实施例中，试验及调整单元34具体用于在DCS系统稳定后，在预设负荷段中的每个负荷段下，均进行炉膛负压闭环定值扰动试验、总风量闭

文档序号 : 【 9196557 】

技术研发人员：康静秋,李卫华,杨振勇,解明
技术所有人：华北电力科学研究院有限责任公司,国家电网公司

备注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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康静秋丨李卫华丨杨振勇丨解明丨华北电力科学研究院有限责任公司丨国家电网公司