EUcontrol? basic

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基于模型預測軟件的燃燒優(yōu)化控制系統、

以預測模型為基礎的燃煤鍋爐智能化控制

●具有可預測性的燃燒控制
●提升鍋爐效率和可用性
●提高燃燒過(guò)程質(zhì)量

以預測模型為基礎的燃煤鍋爐智能化控制

       燃煤電廠(chǎng)的整體性能和可用性主要取決于鍋爐設備。盡管常規的DCS/PLC能保證電廠(chǎng)運行具有足夠的安全性和可靠性，但它既不能?chē)栏駜?yōu)化鍋爐的設定參數，也不能兼顧特殊的燃燒問(wèn)題。更不必說(shuō)由現代的IT系統和先進(jìn)的監控設備所收集到的大部分信息尚未觸及，當受到不斷增長(cháng)的技術(shù)、環(huán)境和商業(yè)領(lǐng)域的挑戰時(shí)，通過(guò)挖掘這些”隱藏的儲備”，電廠(chǎng)可以節省大量的投資。

       EUcontrol提取有用的系統信息并用于實(shí)現智能控制：控制燃煤電廠(chǎng)的排放和降低鍋爐的結焦/積灰趨勢。

優(yōu)點(diǎn)

●控制排放
●提高鍋爐效率
●減少結焦
●增強可用性
●減少燃料消耗

控制策略

●物理模型預測控制(PMPC)

●適應電廠(chǎng)工況的變化
●多種目標優(yōu)化

●排放控制
●磨煤機運行控制

EUcontrol的系統構成

優(yōu)泰克科技工程有限公司 簡(jiǎn)介

       優(yōu)泰克（EUtech）科技工程公司成立于1999年，總部位于德國西部亞琛市。公司成立之初就以世界著(zhù)名的亞琛工業(yè)大學(xué)為技術(shù)合作方，奠定了公司在試驗臺建設、仿真、自動(dòng)化、測量以及智能燃燒領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先地位。并且為德國第一臺超超臨界百萬(wàn)機組尼德豪森電廠(chǎng)G機組解決了許多生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問(wèn)題。公司以建模方法構建一二次風(fēng)測量系統，并且以測量-控制-優(yōu)化三個(gè)步驟為技術(shù)路線(xiàn)，成功開(kāi)發(fā)出“電子噴射”燃燒控制系統，成為世界上為數不多的“智能燃燒”系統集成商。

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結構

       EUcontrol為模塊式結構，能夠與其它無(wú)關(guān)聯(lián)的數據源進(jìn)行無(wú)縫對接。在一定的限制條件下（多個(gè)優(yōu)化策略）能同時(shí)兼顧不同的優(yōu)化目標。EUcontrol從不同的地點(diǎn)收集燃燒過(guò)程信息。所有信息集中在一個(gè)鍋爐物理模型上以后，EUcontrol通過(guò)連續在線(xiàn)的參數識別和調整，自動(dòng)適應不斷變化的電廠(chǎng)工況。依靠這個(gè)物理模型，確定這些可控的參數如擋板開(kāi)度、給煤機轉速、燃盡風(fēng)量、氧量的最佳設定值，然后送至電廠(chǎng)的DCS/PLC系統中。EUcontrol可以根據任何燃煤鍋爐設備的特殊需求進(jìn)行“量身定做”。

用EUcontrol優(yōu)化多個(gè)目標

策略

        通過(guò)連續在線(xiàn)調整，EUcontrol系統能自動(dòng)適應電廠(chǎng)工況的變化（根據運行工況的要求以及對模型可信區間的識別）。這種在線(xiàn)可適應性不僅能確保控制系統的正確決定，而且能保證這些模型精確地反應出發(fā)電機組的實(shí)際運行狀況，處理測量?jì)x器的漂移及校準、干擾的排除、模型的不匹配、設備性能的下降和維護。

●減小運行變化性并將運行點(diǎn)移至極限
●獨立調整燃燒器級別的風(fēng)量和燃料量
●識別和使用燃燒參數之間復雜的相互作用

運行中有EUcontrol 控制系統(紅色棒圖) 和
沒(méi)有EUcontrol控制系統(灰色棒圖) 的區別

成效及結果

運行中有EUcontrol(紅色棒圖)和沒(méi)有EUcontrol(灰色棒圖)的區別

       隨著(zhù)燃料價(jià)格的不斷增長(cháng)和環(huán)境問(wèn)題日益嚴重，有必要通過(guò)節能而創(chuàng )造效益。通過(guò)減小能量損失是實(shí)現經(jīng)濟收益的有效途徑，具體措施包括調平和降低爐膛出口氧量，以及通過(guò)調整火焰中心位置減少過(guò)熱和再熱減溫水量、大幅減少排放（NOx、CO）和Loi等，這種例子不勝枚舉。除此之外，在氣候變化的持續爭論中，通過(guò)節能減少溫室氣體排放（CO2）不但是重要手段，也是一種產(chǎn)生效益潛在方法。(Loi- 飛灰含碳量)

總結：

●CO控制
●熱效率提升
●減少CO2生成
●維持NOx在預想級別
●提高可用性
●提高負荷變動(dòng)率（一次二次調頻能力）
●使所有目標“值”可調整

用EUcontrol調整切圓燃燒火球中心位置

以模型為基礎的優(yōu)化方法

        鍋爐運行取決于其動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)條件（負荷曲線(xiàn)、煤質(zhì)、部件磨損程度等）。因此，真正的運行優(yōu)化需要對可操作變量進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和控制。EUcontrol是一種以模型為基礎的專(zhuān)用鍋爐控制系統，采用了對優(yōu)化過(guò)程物理意義的理解，所以它有別于其它大多數以數字化為主的黑箱系統辨別方法。

模型預測控制策略圖

為什么選擇物理模型預測控制？

       使用物理模型預測控制（PMPC）后，可以通過(guò)“基于物理意義”的運算模型預測電廠(chǎng)的特性。同時(shí)理限制條件的功能是其成功的主要原因。如果自由度足夠的話(huà)，有可能優(yōu)先調整設定值。由于有PMPC，就沒(méi)有必要像PID控制那樣擔心多變量控制。PMPC控制器具有較好的魯棒性，并且可以檢驗考慮到硬件和軟件的限制條件，優(yōu)化系統計算出最佳的可能輸入組合。PMPC控制器通過(guò)優(yōu)化方式處下層的優(yōu)化方法。精確及可復制的控制模型（例如對NOx和CO的預測）使控制氧量和風(fēng)量分布成為可能。

無(wú)縫結合

       通過(guò)電廠(chǎng)的數據庫服務(wù)器，EUcontrol的控制器能與任意底層自動(dòng)化系統相連接。如果需要，優(yōu)泰克公司也能夠提供此服務(wù)器。在典型配置中，數據通訊通過(guò)數據庫服務(wù)器傳遞，并且由它讀取數據并傳遞控制命令到底層自動(dòng)化系統或DCS。硬件和軟件均為冗余配置。基于網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)服務(wù)器結構允許電廠(chǎng)工程師用電廠(chǎng)局域網(wǎng)內的電腦進(jìn)行遠程操作（監視）。保養和維護任務(wù)可從外部完成。

EUcontrol的通訊方案

直觀(guān)的用戶(hù)界面

       EUcontrol的用戶(hù)人機對話(huà)界面來(lái)自于最新的DCS系統。它可以根據特殊需要把簡(jiǎn)化的用戶(hù)人機界面結合到原來(lái)的DCS系統中。

EUcontrol的用戶(hù)界面

質(zhì)量保證

       為了滿(mǎn)足優(yōu)泰克公司的質(zhì)量要求，系統在投入正式運行前會(huì )進(jìn)行大量測試。首先把現有的控制模型匹配到指定的鍋爐結構中，然后根據項目的具體目標為用戶(hù)定制。

       控制模型經(jīng)由電廠(chǎng)的測量數據成功驗證后，用這個(gè)模型在多種條件下嚴格測試EUcontrol軟件。隨后把EUcontrol軟件安裝到服務(wù)器上，并在最新型的硬件仿真環(huán)境中進(jìn)行測試。完成功能檢驗和信號測試后，把整個(gè)優(yōu)化系統連接到電廠(chǎng)的自動(dòng)化系統中，并嚴格按照規定的程序投入運行。

廣泛的試驗過(guò)程

培訓和調試

       在系統調試前和調試過(guò)程中，優(yōu)泰克公司將培訓并指導電廠(chǎng)工程師使用EUcontrol優(yōu)化軟件—— 包括用仿真機訓練應對關(guān)鍵運行工況的能力。電廠(chǎng)運行人員不僅要熟悉系統的外觀(guān)和感受，同時(shí)也要學(xué)習如何處理不可預見(jiàn)的情況，并且能夠在極端狀況下測試系統的反應。通過(guò)培訓，所有運行人員都能夠初步掌握EUcontrol系統的軟件和硬件的功能、處理和排除系統故障，最終讓每個(gè)相關(guān)人員都能熟悉這個(gè)新系統。
       更高端的服務(wù)內容包括確保用戶(hù)根據他的單獨需求得到量身定制的支持。這項服務(wù)包括每個(gè)月的檢查、現場(chǎng)技術(shù)支持和免費的軟件升級。

現場(chǎng)培訓課程

增加數據庫

通過(guò)擴展和提高電廠(chǎng)可用的測量數據庫（采用先進(jìn)的診斷技術(shù)），可以大幅增強優(yōu)化系統控制器的性能。

火焰溫度的控制

典型的范例：通過(guò)矩陣式光學(xué)高溫溫度計精確測量爐膛出口煙溫的二維分布。這個(gè)直觀(guān)的信息可用于調整火球中心位置。此外，還有助于在調整火球位置和注入減溫水之間進(jìn)行優(yōu)化選擇，以均衡過(guò)熱器和再熱器出口蒸汽溫度。減溫水的使用對熱效率有負面影響，因此應盡可能減小使用量。

優(yōu)泰克公司的爐膛出口煙溫測量系統（測量火焰溫度）

故障檢測

       在某些情況下，原來(lái)已安裝的測量技術(shù)經(jīng)過(guò)驗證并不可靠。在有足夠的冗余數據的條件下可以構建虛擬傳感器，它用可靠的數據作為模型的輸入，并能輸出類(lèi)似于真實(shí)傳感器的信息。有了這個(gè)可靠的數據，就能識別原有傳感器顯示的錯誤數據，并且能在故障的初發(fā)階段確定其類(lèi)型和位置，以此增強優(yōu)化控制過(guò)程的質(zhì)量。

EUsoft Air?風(fēng)量虛擬測量

應用增加的測量數據進(jìn)行多目標優(yōu)化