【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及火電機組爐機協調控制系統，具體是一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統及方法。
技術介紹
1、火電機組爐機協調控制系統是一種用于優化和協調火力發電機組爐膛和機組運行的自動控制系統，該系統通過集成傳感器、執行器、數據采集和處理設備以及控制算法，實現對爐膛燃燒過程和機組運行狀態的監測、分析和調節，爐機協調控制系統的主要目標是提高火電機組的燃燒效率、發電效率和運行穩定性，同時降低燃料消耗和環境污染，但是，現有的基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統存在多目標優化困難的問題，導致在優化過程中無法確定目標的相對權重，從而難以找到合適的平衡解，且多目標優化問題通常會導致尋優范圍的擴大，解空間的維度變大，增加了計算和搜索的復雜性，使得尋找全局最優解變得困難。
技術實現思路
1、本部分的目的在于概述本專利技術的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和專利技術名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和專利技術名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本專利技術的范圍。
2、鑒于上述或現有技術中存在多目標優化困難的問題，導致在優化過程中無法確定目標的相對權重，從而難以找到合適的平衡解，且多目標優化問題通常會導致尋優范圍的擴大，解空間的維度變大，增加了計算和搜索的復雜性，使得尋找全局最優解變得困難。
3、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
4、一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控
5、s1、數據采集與預處理：安裝合適的傳感器和監測設備，采集相關數據，如爐膛溫度、壓力、氧含量，機組負荷和功率輸出等，對采集到的數據進行預處理，包括數據清洗、去噪、異常值檢測和數據格式轉換等；
6、s2、建立數學模型：基于火電機組的熱力學特性和運行參數，建立數學模型，描述能量平衡關系和燃燒過程，包括爐膛燃燒模型和機組熱力模型；
7、s3、控制策略設計：基于數學模型和目標要求，設計協調控制策略，包括燃燒控制、負荷平衡、燃煤適應性等；
8、s4、控制算法實現：根據控制策略，編寫相應的控制算法，利用pid控制、最優控制、模糊控制、模型預測控制等方法，實現閉環控制，保證控制算法的實時性和穩定性；
9、s5、系統集成與調試：將控制算法和傳感器、執行器等硬件設備進行集成，進行硬件連接、接口配置和通信設置，進行系統測試和調試，驗證系統的功能并優化參數。
10、作為本專利技術再進一步的方案：所述在步驟s1中，使用的傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、氧含量傳感器、負荷傳感器、流量傳感器以及液位傳感器。
11、作為本專利技術再進一步的方案：所述溫度傳感器采用pt1000傳感器，壓力傳感器采用mlp壓阻式傳感器，氧含量傳感器采用dox-10氧量計，負荷傳感器采用ina219功率轉換器，流量傳感器采用rs485渦輪流量計，液位傳感器采用ls-x浮子式液位傳感器。
12、作為本專利技術再進一步的方案：所述在步驟s2中，建立數學模型，采用爐膛燃燒模型和機組熱力模型，所述爐膛燃燒模型基于燃料和空氣的混合反應以及燃燒過程中的能量轉換和傳遞關系，其具體表示如下：
13、燃料和空氣配比模型：
14、設煤粉的質量流率為mf，空氣的質量流率為ma。煤粉和空氣的配比定義為：
15、r＝mf/ma；
16、其中，r為燃料和空氣的配比；
17、燃燒溫度模型：
18、假設燃燒前煤粉和空氣在20攝氏度時混合，并假設燃燒溫度與燃料和空氣配比之間存在線性關系：
19、t＝k*r+t0；
20、其中，t為燃燒溫度，k為比例系數，t0為燃燒前的初始溫度；
21、燃燒效率模型：
22、假設燃燒效率與燃燒溫度和氧含量之間成指數關系：
23、η＝exp(-c*(t-tc)/to)；
24、其中，η為燃燒效率，c為常數，tc為參考溫度，to為溫度常數。
25、作為本專利技術再進一步的方案：所述機組熱力模型，包括熱力循環模型和燃料熱值模型，其具體表示如下：
26、熱力循環模型：
27、在這個模型中，考慮了以下幾個主要組件：
28、鍋爐：鍋爐的熱輸入功率qin可以通過燃燒器的燃燒效率η燃和燃料的熱值qfuel計算得到；
29、qin＝η燃*qfuel；
30、汽輪機：假設汽輪機有一個效率為ηturb的過程，將燃燒產生的熱量轉換為功率輸出pout；
31、pout＝qin*ηturb；
32、余熱回收裝置：假設余熱回收裝置的效率為ηheatrecovery，將來自鍋爐和汽輪機排放的廢熱轉化為可供其他用途的熱量輸出qout；
33、qout＝(qin-pout)*ηheatrecovery；
34、燃料熱值模型：
35、將燃料的熱值表示為單位質量(或體積)的熱量值，燃料熱值根據實際使用的燃料類型進行確定和計算，如對于煤炭燃料，可以根據其熱值(單位質量的煤炭熱值qcoal)和實際煤炭消耗(單位時間內消耗的煤炭質量mcoal)計算燃料的熱輸入功率；
36、qfuel＝mcoal*qcoal。
37、作為本專利技術再進一步的方案：所述在步驟s4中，控制算法采用pid控制算法，其具體的算法公式如下：
38、控制量＝kp*e(t)+ki*∫e(t)dt+kd*de(t)/dt；
39、其中：
40、kp為比例增益系數，用于調節控制量與誤差之間的線性關系；
41、ki為積分增益系數，用于調節控制量對誤差累計值的響應速度；
42、kd為微分增益系數，用于調節控制量對誤差變化率的響應速度；
43、e(t)為當前的誤差，即設定值與實際值之間的差距；
44、∫e(t)dt表示誤差e(t)的累積值，表示累積偏差的大小；
45、de(t)/dt表示誤差e(t)的變化率，表示偏差變化的速度。
46、作為本專利技術再進一步的方案：所述在步驟s5中，包括控制算法模塊、傳感器模塊、執行器模塊、控制器、數據采集卡、接口模塊以及接口配置與通信設置模塊。
47、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
48、1、本專利技術通過爐膛燃燒模型，可以實時模擬和預測燃燒過程中的溫度分布、熱損失等情況，且pid控制算法可以通過控制燃料供給量和空氣接觸情況來調整燃燒狀態，達到更高的燃燒效率和熱轉換效果，通過機組熱力模型，可以對鍋爐、汽輪機和余熱回收裝置等各個組件的熱力特性進行建模和優化，使用pid控制算法來調節工作參數，可以實現熱力循環的最優化，提高整個機組的熱力循環效率，pid控制算法可以根據測量誤差和誤差變化率來實時調節控制器輸出，使得控制量能快速而穩定地本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統及方法，其特征在于：其操作步驟如下：
2.根據權利要求1所述的一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統及方法，其特征在于：所述在步驟S1中，使用的傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、氧含量傳感器、負荷傳感器、流量傳感器以及液位傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統及方法，其特征在于：所述溫度傳感器采用PT1000傳感器，壓力傳感器采用MLP壓阻式傳感器，氧含量傳感器采用DOX-10氧量計，負荷傳感器采用INA219功率轉換器，流量傳感器采用RS485渦輪流量計，液位傳感器采用LS-X浮子式液位傳感器。
4.根據權利要求1所述的一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統及方法，其特征在于：所述在步驟S2中，建立數學模型，采用爐膛燃燒模型和機組熱力模型，所述爐膛燃燒模型基于燃料和空氣的混合反應以及燃燒過程中的能量轉換和傳遞關系，其具體表示如下：
5.根據權利要求4所述的一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統及方法，其特征在于：所述
6.根據權利要求1所述的一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統及方法，其特征在于：所述在步驟S4中，控制算法采用PID控制算法，其具體的算法公式如下：
7.根據權利要求1所述的一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統及方法，其特征在于：所述在步驟S5中，包括控制算法模塊、傳感器模塊、執行器模塊、控制器、數據采集卡、接口模塊以及接口配置與通信設置模塊。
...【技術特征摘要】
1.一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統及方法，其特征在于：其操作步驟如下：
2.根據權利要求1所述的一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統及方法，其特征在于：所述在步驟s1中，使用的傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、氧含量傳感器、負荷傳感器、流量傳感器以及液位傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統及方法，其特征在于：所述溫度傳感器采用pt1000傳感器，壓力傳感器采用mlp壓阻式傳感器，氧含量傳感器采用dox-10氧量計，負荷傳感器采用ina219功率轉換器，流量傳感器采用rs485渦輪流量計，液位傳感器采用ls-x浮子式液位傳感器。
4.根據權利要求1所述的一種基于直接能量平衡的火電機組爐機協調控制系統及方法，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李波，徐彬彬，劉長旭，武錦峰，孫洪坤，陸治瞳，張垚，鄭琳，
申請(專利權)人：大唐吉林發電有限公司遼源發電分公司，
類型：發明
國別省市：
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