一种燃煤电站制粉系统在线负荷分配优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种燃煤电站制粉系统在线负荷分配优化方法，具体地，是一种基于 磨煤机机理和DCS实时数据的在线分配磨煤机负荷的优化方法，属于火电控制领域。
【背景技术】
[0002] 制粉系统是燃煤电站重要组成部分，其耗电量占厂用电的15%-25%左右。在实 际运行中，由于磨煤机启停策略和负荷分配不当导致了巨大的能量浪费，因此，需对磨煤机 进行深入分析，制定一种在线负荷分配优化方法，实现燃煤电站节能减排和提高机组效益 的目标。
[0003] 目前常规的技术将负荷分为高低段分别控制，高负荷段一般一台磨煤机作为备 用，其余磨煤机均启动并大致均分负荷；低负荷段，关闭若干台磨煤机，其余磨煤机启动并 大致均分负荷。此方法只能简单地进行负荷分配，启停策略简单，节能效果差，故亟需一种 在线优化分配磨煤机负荷的算法。
[0004] 经过对现有技术的检索，中国专利申请号201210575771. 4,公开日2012-12-26， 记载了一种电站磨煤机节能优化出力的方法。该方法首先建立磨煤机启停优化数学模型， 然后利用粒子群算法计算各磨煤机启停及出力。但其启停策略为事先人为规定，无法随时 间进行优化，且其约束条件过于严格，在低负荷段可能无法得到优化值，没有很好的达到节 能降耗的目的。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于磨煤机机理和 DCS(DCS-DistributedControlSystem)实时数据的在线分配磨煤机负荷的优化方法。该 方法充分利用DCS控制系统历史数据，滚动更新磨煤电耗特性曲线，再通过优化方法分配 磨煤机负荷，最终达到节能降耗的目的。
[0006] 本发明提供了一种燃煤电站制粉系统在线负荷分配优化方法，该方法具体包括以 下步骤：
[0007] 步骤一、从DCS(DCS-DistributedControlSystem)控制系统实时数据库里读取 当前时刻之前设定时间（比如一个月）的历史运行数据，具体包括：各台磨煤机的电流、电 压、相对应给煤机的皮带称重，并利用读取的电压信号和电流信号计算各台磨煤机对应时 刻功率。
[0008] 步骤二、对各台磨煤机，基于之前设定时间（比如一个月）的相对应给煤机的皮带 称重信号和功率信号，分别辨识磨煤电耗特性曲线。
[0009] 步骤三、利用步骤二获得的各台磨煤机的磨煤电耗特性曲线，在磨煤机出力限制 条件下，寻找在不同负荷下最优磨煤机组合运行方案。
[0010] 步骤四、在当前时刻，利用步骤三获得的不同负荷下磨煤机组合运行方案，判断各 台磨煤机启停状态，再利用步骤二获得的各台磨煤机的磨煤电耗特性曲线，优化分配磨煤 机出力。
[0011] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0012] 本发明实现了对燃煤电站磨煤机负荷的在线优化分配，处理速度快（时间为秒 级），节能效果出众，附加成本低，系统适应性强，可用于各种工况，鲁棒性高，可随系统参数 变化自行更新。基于本发明可以实时优化分配磨煤机负荷，对火电机组组节能减排和效益 提升都有重大意义。
【附图说明】
[0013] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0014]图1本发明一实施例中速磨煤机结构图；
[0015] 图2本发明一实施例A磨煤电耗特性曲线；
[0016]图3本发明一实施例总给煤质量流量频率直方图；
[0017] 图4本发明一实施例磨煤机死区示意图；
[0018] 图5本发明一实施例连续运行磨煤机负荷分配情况图；
[0019] 图6本发明一实施例节省功率图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0021] 本实施例以某1000MW超超临界机组制粉系统负荷优化分配为例，该机组配有六 台ZGM133G磨煤机，白天一台备用，夜间两台备用。磨煤机标准研磨出力95. 8t/h，额定功率 844kW，磨煤机结构图如图1。图中：1-原煤进料斗，2-给煤机，3-磨环，4-一次风进风口， 5-喷嘴环，6-磨煤机罐体，7-粗细粉分离器。
[0022] 上述燃煤电站制粉系统在线负荷分配优化方法具体包括以下步骤：
[0023] 步骤一、从DCS(DCS-DistributedControlSystem)控制系统实时数据库里读取 当前时刻之前一个月的历史运行数据，具体包括：A?F磨的电流，相对应A?F磨给煤质 量流量，IA段10kV母线电压，IB段10kV母线电压，其中IA段负责A/F/C磨煤机供电， 其中IB段负责B/E/D磨煤机供电。各台磨煤机功率因数皆为0.85,分别计算各台磨煤机 对应时刻功率。
[0024] 步骤二、利用步骤一获得的各台磨煤机一个月历史给煤质量流量和功率数据，辨 识各台磨煤机磨煤电耗特性曲线。磨煤电耗特性曲线皆设为二次曲线，利用最小二乘法辨 识多项式系数。图2为A磨煤电耗特性曲线，其中二次项系数、一次项系数、常数项分别为 0. 002, -0. 376, 27. 864。下表为各磨煤机磨煤电耗特性曲线多项式系数。
[0025]
【主权项】
1. 一种燃煤电站制粉系统在线负荷分配优化方法，其特征在于，包括步骤如下： 步骤一、从DCS控制系统实时数据库里读取当前时刻之前设定时间的历史运行数据， 具体包括：各台磨煤机的电流、电压、相对应给煤机的皮带称重，并利用读取的电压信号和 电流信号计算各台磨煤机对应时刻功率； 步骤二、对各台磨煤机，基于之前设定时间的相对应给煤机的皮带称重信号和功率信 号，分别辨识磨煤电耗特性曲线； 步骤三、利用步骤二获得的各台磨煤机的磨煤电耗特性曲线，在磨煤机出力限制条件 下，寻找在不同负荷下最优磨煤机组合运行方案； 步骤四、在当前时刻，利用步骤三获得的不同负荷下磨煤机组合运行方案，判断各台磨 煤机启停状态，再利用步骤二获得的各台磨煤机的磨煤电耗特性曲线，优化分配磨煤机出 力。
2. 根据权利要求1所述的一种燃煤电站制粉系统在线负荷分配优化方法，其特征在 于，步骤二所述辨识磨煤电耗特性曲线，具体是：根据磨煤机制粉机理和历史数据将磨煤电 耗特性曲线设为二次曲线形式，采用最小二乘法辨识曲线参数。
3. 根据权利要求1所述的一种燃煤电站制粉系统在线负荷分配优化方法，其特征在 于，步骤三所述的寻找不同负荷下最优磨煤机组合运行方案，具体是：根据磨煤机设计指标 确定磨煤机出力上下限，并据此将负荷分为1?N台磨工作段，在每个工作段，确定启动的 磨煤机最优组合，其中N是指燃煤电站投入运行的磨煤机台数。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的一种燃煤电站制粉系统在线负荷分配优化方法，其 特征在于，步骤四所述的判断各台磨煤机启停状态，具体是：利用死区特性减少在负荷升降 过程中引起的磨煤机频繁启停。
5. 根据权利要求1-3任一项所述的一种燃煤电站制粉系统在线负荷分配优化方法，其 特征在于，步骤四所述的优化分配磨煤机出力，具体是：利用内点法和步骤三得到的各磨煤 机磨煤电耗特性曲线，优化分配各磨煤机出力。
【专利摘要】本发明提供了一种燃煤电站制粉系统在线负荷分配优化方法，包括步骤：步骤1，从DCS控制系统实时数据库里读取当前时刻之前的历史运行数据；步骤2，对各台磨煤机，基于之前的相对应给煤机的皮带称重信号和功率信号，分别辨识磨煤电耗特性曲线；步骤3，利用步骤2获得的各台磨煤机的磨煤电耗特性曲线，在磨煤机出力限制条件下，寻找在不同负荷下最优磨煤机组合运行方案；步骤4，在当前时刻，利用步骤3获得的不同负荷下磨煤机组合运行方案，判断各台磨煤机启停状态，再利用步骤2获得的各台磨煤机的磨煤电耗特性曲线，优化分配磨煤机出力。本发明可用于在线优化分配磨煤机负荷，有利于火电机组的节能减排。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN104571018
【申请号】CN201410738242
【发明人】胡斌, 袁景淇, 徐亮, 张翔, 曾豪骏, 成宝琨, 朱彬
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月4日