燃煤电站锅炉智能吹灰闭环控制方法、装置和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种燃煤电站锅炉智能吹灰闭环控制方法、装置和系统。其中根据实时采集到的现场数据，确定受热面的清洁因子、时间积分因子和对应的补充因子，并分别转换为模糊论域中的量化等级，将清洁因子量化等级、时间积分因子量化等级和补充因子量化等级输入预先设定的吹灰模糊控制模型，对吹灰模糊控制模型进行解算，以得到相对应的吹灰置信度，根据吹灰置信度和机组工况生成对应的吹灰指令，将吹灰指令发送给PLC控制器，以便PLC控制器根据吹灰指令进行相应的吹灰操作。通过综合考虑影响吹灰的运行因素对吹灰系统实现闭环控制，在受热面换热特性得到保证的情况下，最大限度降低吹灰频率，达到节能降耗、提高机组运行经济性和安全性的目的。
【专利说明】燃煤电站锅炉智能吹灰闭环控制方法、装置和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤粉锅炉节能改造及信息控制领域，特别涉及一种燃煤电站锅炉智能吹灰闭环控制方法、装置和系统。
【背景技术】
[0002]火电装机由于容量大、能耗高而得到了广泛的使用。但是，电站锅炉受热面上的结渣积灰是目前煤粉锅炉运行中影响锅炉安全经济运行的一个重要问题。由于积灰使受热面传热热阻增加、热交换恶化，使得传热效率降低。一般而言，与清洁状况相比，受到污染后锅炉效率将降低1%-2.5%，排烟温度升高十几度。对受热面吹扫是一种有效避免严重积灰或结渣的技术措施，但是，无论是空气或蒸汽吹灰，都要消耗大量能量，如蒸汽吹灰的耗汽量一般占蒸汽总产量的1%，消耗锅炉热效率的0.7%，电厂效率的0.1%。
[0003]目前，我国电厂普遍采用定时沿烟气流程对锅炉受热面进行吹灰的运行方式。这种方式具有盲目性等各种问题:一方面过吹会造成受热面因热应力和磨损而损坏，缩短了受热面的寿命。另一方面吹灰不足会造成锅炉排烟温度升高，影响运行的经济性，某些受热面的严重结渣甚至会引发锅炉掉渣事故，严重威胁锅炉运行的安全性。
[0004]由于现有吹灰优化系统还处于开环运行指导阶段，因此具有以下缺点:它们无法做到实时在线进行煤质分析计算，一定程度上对受热面的污染状态监测存在偏差。此外，现有系统往往只是通过某一个参数，如清洁因子，对受热面积灰状态进行监测，而没有综合考虑影响吹灰的各类因素。同时，由于现场运行条件的限制，开环系统的优化效果无法得到保证。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供一种燃煤电站锅炉智能吹灰闭环控制方法、装置和系统。通过在实时监测受热面积灰污染状态的基础上综合考虑影响吹灰的其它运行因素对吹灰系统实现闭环控制。
[0006]根据本发明的一个方面，提供一种燃煤电站锅炉智能吹灰闭环控制方法，包括:
[0007]根据实时采集到的现场数据，确定受热面的清洁因子、时间积分因子和对应的补充因子，其中清洁因子与受热面的受污染程度相关联，时间积分因子与受热面的积灰速率相关联，补充因子与排烟损失和减温水流量相关联；
[0008]分别将清洁因子、时间积分因子和补充因子转换为模糊论域中的量化等级；
[0009]将清洁因子量化等级、时间积分因子量化等级和补充因子量化等级输入预先设定的吹灰模糊控制模型，对吹灰模糊控制模型进行解算，以得到相对应的吹灰置信度；
[0010]根据吹灰置信度和机组工况生成对应的吹灰指令；
[0011]将吹灰指令发送给PLC控制器，以便PLC控制器根据吹灰指令进行相应的吹灰操作。
[0012]在一个实施方式中，清洁因子CF=ksj/klx，其中ksj为实际传热系数，klx为理想传热系数。
[0013]在一个实施方式中，清洁因子CF=ksj/F (ksJ,klx)，其中ksj为实际传热系数，klx为理想传热系数，F为滤波函数，用于保留理想传热系数的低频特性，并在高频动态特征上与实际传热系数同步。
[0014]在一个实施方式中，实际传热系数ksj为:
【权利要求】
1.一种燃煤电站锅炉智能吹灰闭环控制方法，其特征在于，包括: 根据实时采集到的现场数据，确定受热面的清洁因子、时间积分因子和对应的补充因子，其中清洁因子与受热面的受污染程度相关联，时间积分因子与受热面的积灰速率相关联，补充因子与排烟损失和减温水流量相关联； 分别将清洁因子、时间积分因子和补充因子转换为模糊论域中的量化等级； 将清洁因子量化等级、时间积分因子量化等级和补充因子量化等级输入预先设定的吹灰模糊控制模型，对吹灰模糊控制模型进行解算，以得到相对应的吹灰置信度； 根据吹灰置信度和机组工况生成对应的吹灰指令； 将吹灰指令发送给PLC控制器，以便PLC控制器根据吹灰指令进行相应的吹灰操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 清洁因子CF=ksj/klx,其中ksj为实际传热系数，klx为理想传热系数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 清洁因子CF=ksj/F(ksj, klx),其中ksj为实际传热系数,klx为理想传热系数,F为滤波函数，用于保留理想传热系数的低频特性，并在高频动态特征上与实际传热系数同步。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于， 实际传热系数1?为:
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于， 对于从炉膛直接获得辐射热量的光管屏式受热面，理想传热系数为:
6.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于， 对于由炉膛直接获得辐射热量的对流光管管束，理想传热系数为:
7.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于， 对于没有从炉膛获得直接辐射热量的对流光管管束，理想传热系数为:
8.一种实现燃煤电站锅炉智能吹灰闭环控制的智能吹灰服务器，其特征在于，包括数据接收单元、清洁因子确定单元、时间积分因子确定单元、补充因子确定单元、转换单元、解算单元、指令生成单元和指令发送单元，其中: 数据接收单元，用于接收数据采集装置实时采集的现场数据； 清洁因子确定单元，用于根据实时采集到的现场数据确定受热面的清洁因子，其中清洁因子与受热面的受污染程度相关联； 时间积分因子确定单元，用于根据实时采集到的现场数据确定时间积分因子，其中时间积分因子与受热面的积灰速率相关联； 补充因子确定单元，用于根据实时采集到的现场数据确定对应的补充因子，其中补充因子与排烟损失和减温水流量相关联； 转换单元，用于分别将清洁因子、时间积分因子和补充因子转换为模糊论域中的量化等级； 解算单元，用于将清洁因子量化等级、时间积分因子量化等级和补充因子量化等级输入预先设定的吹灰模糊控制模型，对吹灰模糊控制模型进行解算，以得到相对应的吹灰置信度； 指令生成单元，用于根据吹灰置信度和机组工况生成对应的吹灰指令； 指令发送单元，用于将吹灰指令发送给PLC控制器，以便PLC控制器根据吹灰指令进行相应的吹灰操作。
9.根据权利要求8所述的智能吹灰服务器，其特征在于， 清洁因子确定单元具体利用公式CF=ks/klx获得清洁因子，其中1?为实际传热系数，klx为理想传热系数。
10.根据权利要求8所述的智能吹灰服务器，其特征在于， 清洁因子确定单元具体利用公式CF=ks/F(k#klx)获得清洁因子，其中1?为实际传热系数，klx为理想传热系数，F为滤波函数，用于保留理想传热系数的低频特性，并在高频动态特征上与实际传热系数同步。
11.根据权利要求9或10所述的智能吹灰服务器，其特征在于， 清洁因子确定单元具体利用公式:
12.根据权利要求9或10所述的智能吹灰服务器，其特征在于， 清洁因子确定单元具体对于从炉膛直接获得辐射热量的光管屏式受热面，利用公式:
13.根据权利要求9或10所述的智能吹灰服务器，其特征在于， 清洁因子确定单元具体对于由炉膛直接获得辐射热量的对流光管管束，利用公式:
14.根据权利要求9或10所述的智能吹灰服务器，其特征在于， 清洁因子确定单元具体对于没有从炉膛获得直接辐射热量的对流光管管束，利用公式:
15.一种燃煤电站锅炉智能吹灰闭环控制系统，其特征在于，包括数据采集装置、智能吹灰服务器、PLC控制器和智能吹灰操作员站，其中: 数据采集装置，用于实时采集现场数据，并将采集的现场数据发送给智能吹灰服务器； 智能吹灰服务器，为权利要求8-14中任一项涉及的智能吹灰服务器； PLC控制器，用于根据智能吹灰服务器发送的吹灰指令进行相应的吹灰操作；智能吹灰操作员站，用于呈现于吹灰控制相关的信息，并通过智能吹灰服务器向PLC控制器发送与 吹灰控制相关的手动控制指令。
【文档编号】F23J1/00GK103759277SQ201410040136
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】喻玫, 吕霞, 蔡利军, 刘晓鹏, 麦永强, 李德琦, 石书雨, 范国朝, 王海鹏, 马跃华, 吴德利, 蔡芃, 张杨, 赵超, 梁世传, 任静, 任旻, 隋海涛 申请人:烟台龙源电力技术股份有限公司, 国电建投内蒙古能源有限公司