一種基于專家模糊的脫硝系統(tǒng)分層優(yōu)化自適應(yīng)智能控制方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于火電廠脫硝系統(tǒng)NOX脫除自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，解決了脫硝系統(tǒng)長(zhǎng)期以來(lái)不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的問(wèn)題。針對(duì)火電廠脫硝系統(tǒng)被控對(duì)象具有大遲延、大慣性等特點(diǎn)，以及多種干擾因素導(dǎo)致所建模型準(zhǔn)確度無(wú)法保證的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于專家模糊的脫硝系統(tǒng)分層優(yōu)化自適應(yīng)智能控制方法。該控制方法包括的主要步驟有：數(shù)據(jù)的預(yù)處理、基于專家經(jīng)驗(yàn)的區(qū)間控制、基于專家經(jīng)驗(yàn)的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化、基于解耦規(guī)則的前饋控制、基于專家經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)疊加、基于模糊的還原劑低限/高限保護(hù)、基于專家經(jīng)驗(yàn)的還原劑低限保護(hù)自適應(yīng)控制、基于模糊的被控量NOX快速保護(hù)。該控制方法與DCS系統(tǒng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了火電廠脫硝系統(tǒng)的穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】
一種基于專家模糊的脫硝系統(tǒng)分層優(yōu)化自適應(yīng)智能控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于火電廠脫硝系統(tǒng)N0X脫除自動(dòng)控制方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于專家模糊的脫硝系統(tǒng)分層優(yōu)化自適應(yīng)智能控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在國(guó)內(nèi)外，大多學(xué)者對(duì)大型火力發(fā)電機(jī)組脫硝系統(tǒng)的相關(guān)研究主要集中在氮氧化物控制機(jī)理和工藝的研究上，還有少部分學(xué)者對(duì)火力發(fā)電機(jī)組脫硝系統(tǒng)控制的研究集中在控制方法的設(shè)計(jì)和仿真，但是在設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有考慮到實(shí)際運(yùn)行中的各種復(fù)雜多變的因素， 從而所設(shè)計(jì)的控制方法不適用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。加之火力發(fā)電機(jī)組脫硝系統(tǒng)脫除過(guò)程的大遲延、大慣性、多因素耦合等特性常規(guī)控制方法無(wú)法滿足其控制要求，而一些先進(jìn)控制因不能建立較準(zhǔn)確的模型等問(wèn)題也很難在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中實(shí)施，因此加大了在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)自動(dòng)控制的難度，導(dǎo)致了現(xiàn)有的火力發(fā)電機(jī)組脫硝系統(tǒng)多為運(yùn)行人員手動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而手動(dòng)調(diào)節(jié)帶來(lái)的問(wèn)題為一是運(yùn)行人員工作量大，同時(shí)NOx也容易超環(huán)保指標(biāo)，二是還原劑消耗量大，與此同時(shí)氨逃逸量也大。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有火電廠脫硝系統(tǒng)NOx脫除自動(dòng)控制方法存在無(wú)法滿足控制要求的技術(shù)問(wèn)題，提供一種基于專家模糊的脫硝系統(tǒng)分層優(yōu)化自適應(yīng)智能控制方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0005]—種基于專家模糊的脫硝系統(tǒng)分層優(yōu)化自適應(yīng)智能控制方法，包括以下步驟:
[0006]1)數(shù)據(jù)的預(yù)處理:將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量回來(lái)的帶有隨機(jī)擾動(dòng)的被控量N0X、負(fù)荷、氧量、 煤粉爐爐膛溫度、循環(huán)流化床鍋爐石灰石的測(cè)量值及其微分進(jìn)行濾波處理，來(lái)消除干擾對(duì)控制的影響；
[0007]2)基于專家經(jīng)驗(yàn)的區(qū)間控制:設(shè)定一個(gè)區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍，忽略被控量NOx在區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)的變化，增強(qiáng)魯棒性:當(dāng)被控量N0X測(cè)量值在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，則還原劑設(shè)定值不進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)被控量N0X測(cè)量值不在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，還原劑設(shè)定值則按偏離區(qū)域的程度采取相應(yīng)的專家算法來(lái)進(jìn)行調(diào)整；
[0008]3)基于專家經(jīng)驗(yàn)的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化:如果被控量NOx在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)且NOx設(shè)定值大于N0X測(cè)量值時(shí)，對(duì)還原劑設(shè)定值進(jìn)行微調(diào)，進(jìn)一步減少還原劑消耗量，被控量NOx測(cè)量值在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)的條件下，最終使被控量NOx設(shè)定值小于NOx 測(cè)量值；
[0009]4)基于解耦規(guī)則的前饋控制:當(dāng)負(fù)荷、氧量、煤粉爐爐膛溫度或循環(huán)流化床鍋爐石灰石的任一項(xiàng)或幾項(xiàng)測(cè)量值發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)算法得到所需的還原劑量，提前噴入還原劑進(jìn)行超前調(diào)節(jié)，從而抑制被控制量NOx的升高或降低；當(dāng)負(fù)荷測(cè)量值變化時(shí)，氧量、 煤粉爐爐膛溫度、循環(huán)流化床鍋爐石灰石量的測(cè)量值也隨之發(fā)生變化，針對(duì)彼此之間的耦合關(guān)系，對(duì)其進(jìn)行了解耦；
[0010]5)基于專家經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)疊加:將步驟2)、3)、4)中每次脈沖信號(hào)發(fā)出后觸發(fā)的還原劑計(jì)算值在原來(lái)還原劑設(shè)定值動(dòng)態(tài)平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行一次疊加，最后得到還原劑的設(shè)定值；
[0011]6)基于模糊的還原劑低限/高限保護(hù):在步驟5)的基礎(chǔ)上，選取負(fù)荷和氧量信號(hào)作為模糊輸入，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)分別建立了模糊規(guī)則，根據(jù)輸入的數(shù)值、模糊規(guī)則庫(kù)分別計(jì)算出還原劑的低限值和還原劑的高限值；
[0012]7)基于專家經(jīng)驗(yàn)的還原劑低限保護(hù)自適應(yīng)控制:在步驟6)的基礎(chǔ)上，當(dāng)還原劑量為當(dāng)前工況下對(duì)應(yīng)還原劑的的低限值且被控量NOx設(shè)定值大于被控量NOx測(cè)量值5mg/Nm3以上時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的判斷，如果這種情況一直沒(méi)有變化，則此時(shí)在還原劑低限值的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減少還原劑量，然后再進(jìn)行判斷，直到被控量NOx測(cè)量值大于被控量NOx設(shè)定值2mg/ Nm3以上時(shí)，逐步恢復(fù)到原來(lái)的還原劑的低限值；[0013 ]8)基于模糊的被控量NOx快速保護(hù):當(dāng)被控量NOx超過(guò)設(shè)定的上限值時(shí)，將步驟6)的程序出口自動(dòng)切換至基于模糊的被控量NOx快速保護(hù)方法，取被控量NOx測(cè)量值和被控量NOx 變化率作為模糊塊的輸入，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)建立模糊規(guī)則，根據(jù)輸入的大小來(lái)計(jì)算出NOx所需的還原劑保護(hù)量。
[0014]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1)作為一種經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的智能控制方法，解決了火力發(fā)電機(jī)組脫硝系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的問(wèn)題，彌補(bǔ)了火電廠在脫硝系統(tǒng)自動(dòng)控制方面的空白；
[0016]2)解決了因NOx突然大幅升高而出現(xiàn)環(huán)保數(shù)據(jù)超標(biāo)的問(wèn)題，使NOx排放得到了有效控制；
[0017]3)不僅減少了運(yùn)行人員的工作量，而且減少了還原劑消耗量，同時(shí)氨逃逸大幅下降，即提高了經(jīng)濟(jì)性，又減少了氨逃逸帶來(lái)的環(huán)保問(wèn)題，為火電廠的節(jié)能降耗的做出了貢獻(xiàn)。【附圖說(shuō)明】
[0018]附圖是本發(fā)明的控制流程圖。【具體實(shí)施方式】
[0019]如附圖所示，本實(shí)施例中的一種基于專家模糊的脫硝系統(tǒng)分層優(yōu)化自適應(yīng)智能控制方法，包括以下步驟:
[0020]1)數(shù)據(jù)的預(yù)處理:由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量回來(lái)的數(shù)據(jù)往往帶有隨機(jī)的擾動(dòng)，可以通過(guò)濾波來(lái)消除干擾對(duì)控制的影響，考慮到控制方法中需要用到的測(cè)量信號(hào)，選取了將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量回來(lái)的帶有隨機(jī)擾動(dòng)的被控量N0x、負(fù)荷、氧量、煤粉爐爐膛溫度、循環(huán)流化床鍋爐石灰石的測(cè)量值及其微分進(jìn)行濾波處理，來(lái)消除干擾對(duì)控制的影響；實(shí)際組態(tài)中可以通過(guò)調(diào)節(jié)微分時(shí)間或加入慣性環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)濾波，同時(shí)需要設(shè)置合適的參數(shù)，將隨機(jī)擾動(dòng)導(dǎo)致的數(shù)值變化與N0x、負(fù)荷和氧量等是否確實(shí)發(fā)生變化區(qū)分出來(lái);在數(shù)據(jù)處理時(shí)，對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，將N0x、 負(fù)荷和氧量等隨機(jī)干擾導(dǎo)致的變化率限制在±0.1之內(nèi)，即±0.1之內(nèi)時(shí)認(rèn)為是隨機(jī)干擾導(dǎo)致的波動(dòng)，超過(guò)± 〇.1時(shí)，認(rèn)為NOx、負(fù)荷和氧量等確實(shí)發(fā)生了變化；[0021 ]2)基于專家經(jīng)驗(yàn)的區(qū)間控制:設(shè)定一個(gè)區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍，忽略被控量NOx在區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)的變化，增強(qiáng)魯棒性:當(dāng)被控量NOx測(cè)量值在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，則還原劑設(shè)定值不進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)被控量NOx測(cè)量值不在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，還原劑設(shè)定值則按偏離區(qū)域的程度采取相應(yīng)的專家算法來(lái)進(jìn)行調(diào)整:
[0022]①當(dāng)被控量NOx超過(guò)所設(shè)區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍時(shí)，還原劑調(diào)節(jié)量的多少按照一定的專家經(jīng)驗(yàn)算法確定，具體計(jì)算方法如下:
[0023]A Y=K1X1+K2X2+K3X3+K4X4(1)[〇〇24] 其中，A Y-控制器的疊加值，Xr負(fù)荷，X2_氧量，X3-N0x偏差，X4-N0x變化率，h，K2， K3，K4-權(quán)重，根據(jù)負(fù)荷、氧量、NOx偏差值、NOx變化率的變化來(lái)決定增減控制器指令的多少；
[0025]②當(dāng)被控量NOx超過(guò)區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍時(shí)，將會(huì)判斷是否應(yīng)該進(jìn)行控制量的增減，具體判斷方法如下:[〇〇26]當(dāng)被控量NOx變化率大于-0.1且NOx偏差大于正死區(qū)時(shí)進(jìn)行指令的累加，當(dāng)NOx變化率小于0.1且NOx偏差小于負(fù)死區(qū)時(shí)進(jìn)行指令的遞減；當(dāng)滿足這些增減條件時(shí)，將會(huì)發(fā)一個(gè)掃描周期的脈沖來(lái)增減由式(1)計(jì)算得到的還原劑量，給其噴入的還原劑一定的反應(yīng)時(shí)間， 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間反應(yīng)后再次進(jìn)行判定來(lái)決定是否增減還原劑量；
[0027]3)基于專家經(jīng)驗(yàn)的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化:為了使還原劑消耗量較少，在到達(dá)NOx設(shè)定區(qū)間的情況下，進(jìn)一步對(duì)還原劑消耗量進(jìn)行優(yōu)化，如果被控量NOx在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)且NOx設(shè)定值大于NOx測(cè)量值時(shí)，對(duì)還原劑設(shè)定值進(jìn)行微調(diào)，進(jìn)一步減少還原劑消耗量，被控量NOx測(cè)量值在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)的條件下，最終使被控量NOx設(shè)定值小于NOx 測(cè)量值時(shí)停止調(diào)節(jié)；[〇〇28]具體調(diào)節(jié)規(guī)則如下:
[0029]①將負(fù)荷經(jīng)函數(shù)F(x)折算成所需要的還原劑量；
[0030]②當(dāng)NOx實(shí)測(cè)值在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，并且NOx沒(méi)有上升趨勢(shì)即NOx 變化率小于0.1時(shí)，則經(jīng)過(guò)判斷減少由式(1)計(jì)算得到的還原劑量，經(jīng)過(guò)一定的反應(yīng)時(shí)間后， 再進(jìn)行判斷是否應(yīng)該進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化；[0031 ]當(dāng)達(dá)到一定條件時(shí)，優(yōu)化作用消失，具體條件如下:
[0032]①負(fù)荷、氧量等前饋微分信號(hào)大于0.1時(shí)，此時(shí)優(yōu)化作用消失，待穩(wěn)定后進(jìn)行條件判定；
[0033]②還原劑量小于各工況下的最低值時(shí)優(yōu)化作用消失；
[0034]4)基于解耦規(guī)則的前饋控制:通過(guò)研究分析，發(fā)現(xiàn)負(fù)荷和氧量、煤粉爐爐膛溫度、 循環(huán)流化床鍋爐石灰石對(duì)NOx的生成影響最大，負(fù)荷、氧量、煤粉爐爐膛溫度以及石灰石對(duì) NOx的生成起正相關(guān)作用，所以采用負(fù)荷、氧量、爐膛溫度和循環(huán)流化床鍋爐石灰石作為前饋調(diào)節(jié)；當(dāng)負(fù)荷、氧量、煤粉爐爐膛溫度或循環(huán)流化床鍋爐石灰石的任一項(xiàng)或幾項(xiàng)測(cè)量值發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)算法得到所需的還原劑量，提前噴入還原劑進(jìn)行超前調(diào)節(jié)，從而抑制被控制量NOx的升高或降低；[〇〇35](1)前饋控制的經(jīng)驗(yàn)算法
[0036]負(fù)荷、氧量、煤粉爐爐膛溫度和循環(huán)流化床鍋爐石灰石的任一項(xiàng)或幾項(xiàng)測(cè)量值上升/下降時(shí)，通過(guò)增加/減少還原劑量進(jìn)行超前調(diào)節(jié)，而調(diào)節(jié)量的多少，多長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行一次判定具有一定規(guī)則。[〇〇37]①負(fù)荷前饋調(diào)節(jié)規(guī)則
[0038]a、將負(fù)荷經(jīng)函數(shù)F(X1)折算成所需要的還原劑基準(zhǔn)量，同時(shí)將氧量經(jīng)函數(shù)F(X2)折算成修正量對(duì)還原劑基準(zhǔn)量進(jìn)行修正，即
[0039]AY=F(xi)F(X2)(2)[〇〇4〇]其中，AY為控制器的疊加值，X1_負(fù)荷，x2-氧量；[0041 ] b、根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析，負(fù)荷的變化相對(duì)較慢，選擇每分鐘進(jìn)行一次判斷，到達(dá)判定時(shí)間，如果負(fù)荷沒(méi)有變化即負(fù)荷變化率在±0.1之內(nèi)時(shí)，不進(jìn)行還原劑量調(diào)整，如果負(fù)荷發(fā)生變化，則按照式(2)得到疊加量進(jìn)行還原劑量調(diào)整；[〇〇42]②氧量前饋調(diào)節(jié)規(guī)則
[0043]a、將負(fù)荷經(jīng)函數(shù)F(X1)折算成所需要的還原劑基準(zhǔn)量，將氧量變化率經(jīng)函數(shù)F(x2) 折算成還原劑基準(zhǔn)量的修正值，即
[0044]AY=F(xi)F(X2)(3)
[0045]其中，AY為控制器的疊加值，X1_負(fù)荷，X2_氧量變化率
[0046]b、根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析，氧量的變化相對(duì)較快，所以選擇每30秒進(jìn)行一次判斷，到達(dá)判定時(shí)間，如果氧量沒(méi)有變化即氧量變化率在±0.1之內(nèi)時(shí)，不進(jìn)行還原劑量調(diào)整，如果氧量發(fā)生變化，則按照式(3)得到疊加量進(jìn)行還原劑量調(diào)整；[〇〇47]③爐膛溫度前饋調(diào)節(jié)規(guī)則[〇〇48]如果火力發(fā)電機(jī)組的爐型為煤粉爐，則此時(shí)需要考慮煤粉爐爐膛溫度對(duì)NOx生成量的影響，
[0049]a、將負(fù)荷經(jīng)函數(shù)F(X1)折算成所需要的還原劑基準(zhǔn)量，同時(shí)將氧量經(jīng)函數(shù)F(X2)折算成還原劑基準(zhǔn)量的修正值，即
[0050]AY=F(xi)F(X2)(4)[〇〇511其中，AY為控制器的疊加值，X1_負(fù)荷，x2-氧量；
[0052] b、根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析，煤粉爐爐膛溫度的變化相對(duì)較慢，選擇每分鐘進(jìn)行一次判斷，到達(dá)判定時(shí)間，如果煤粉爐爐膛溫度沒(méi)有變化即煤粉爐爐膛溫度變化率在±0.1之內(nèi)時(shí)，不進(jìn)行還原劑量調(diào)整，如果煤粉爐爐膛溫度發(fā)生變化，則按照式(4)得到疊加量進(jìn)行還原劑量調(diào)整；[〇〇53]④石灰石前饋調(diào)節(jié)規(guī)則
[0054]如果火力發(fā)電機(jī)組的爐型為循環(huán)流化床鍋爐，則此時(shí)需要考慮循環(huán)流化床鍋爐石灰石對(duì)被控量NOx生成量的影響；
[0055]a、將負(fù)荷經(jīng)函數(shù)F(X1)折算成所需要的還原劑基準(zhǔn)量，同時(shí)將石灰石變化率經(jīng)函數(shù)F(X2)折算成還原劑基準(zhǔn)量的修正值，即
[0056]AY=F(xi)F(X2)(5)
[0057]其中，AY為控制器的疊加值，X1_負(fù)荷，X2_石灰石變化率；
[0058]b、根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，循環(huán)流化床鍋爐石灰石的變化相對(duì)較快，選擇每30秒進(jìn)行一次判斷，到達(dá)判定時(shí)間，如果循環(huán)流化床鍋爐石灰石量沒(méi)有變化即循環(huán)流化床鍋爐石灰石量變化率在± 0.1之內(nèi)時(shí)，不進(jìn)行還原劑量調(diào)整，如果循環(huán)流化床鍋爐石灰石量發(fā)生變化，貝1J 按照式(5)得到疊加量進(jìn)行還原劑量調(diào)整；[〇〇59](2)前饋控制的解耦規(guī)則
[0060]當(dāng)負(fù)荷測(cè)量值變化時(shí)，氧量、煤粉爐爐膛溫度、循環(huán)流化床鍋爐石灰石量的測(cè)量值也隨之發(fā)生變化，針對(duì)彼此之間的耦合關(guān)系，例如當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，如果氧量下降幅度不是很大，則此時(shí)負(fù)荷對(duì)NOx的影響比氧量大，當(dāng)負(fù)荷減小，如果氧量上升幅度較大時(shí)，則此時(shí)氧量的變化對(duì)NOx的影響比負(fù)荷大，因此在控制方法對(duì)其進(jìn)行了解耦；[0061 ]具體解耦方法如下:[〇〇62]①負(fù)荷作為前饋[0〇63]允許增加還原劑量的條件有:
[0064]a、負(fù)荷變化率大于等于0.1;
[0065]b、N0x實(shí)測(cè)值大于等于NOx設(shè)定值；[〇〇66]c、N0x變化率大于等于0;[〇〇67]d、氧量變化率大于等于-0.1;
[0068]當(dāng)同時(shí)滿足以上條件時(shí)，發(fā)一個(gè)脈沖增加一定量的還原劑；[0〇69]允許減少還原劑量的條件有:
[0070]a、負(fù)荷變化率小于等于-0.1;[〇〇71]b、N0x實(shí)測(cè)值小于等于NOx設(shè)定值；
[0072]c、N0x變化率小于等于0;[〇〇73]d、氧量變化率小于等于0.1;
[0074]當(dāng)同時(shí)滿足以上條件時(shí)，發(fā)一個(gè)脈沖減少一定量的還原劑；[〇〇75]②氧量作為前饋[0〇76]允許增加還原劑量的條件有:
[0077]a、氧量變化率大于等于0.1;[〇〇78]b、N0x實(shí)測(cè)值大于等于NOx設(shè)定值；[〇〇79]c、N0x變化率大于等于0;[〇〇8〇]d、負(fù)荷變化率大于等于-0.1;
[0081]當(dāng)同時(shí)滿足以上條件時(shí)，發(fā)一個(gè)脈沖增加一定量的還原劑；[0〇82]允許減少還原劑量的條件有:
[0083]a、氧量變化率小于等于-0.1;
[0084]b、N0x實(shí)測(cè)值小于等于NOx設(shè)定值；
[0085]c、N0x變化率小于等于0;[〇〇86]d、負(fù)荷變化率小于等于0.1;
[0087]當(dāng)同時(shí)滿足以上條件時(shí)，發(fā)一個(gè)脈沖減少一定量的還原劑；[〇〇88]③煤粉爐爐膛溫度作為前饋 [〇〇89]允許增加還原劑量的條件有:
[0090]a、煤粉爐爐膛溫度變化率大于等于0.1;
[0091]b、N0x實(shí)測(cè)值大于等于NOx設(shè)定值；[〇〇92]c、N0x變化率大于等于0;
[0093]當(dāng)同時(shí)滿足以上條件時(shí)，發(fā)一個(gè)脈沖增加一定量的還原劑；[0〇94]允許減少還原劑量的條件有:
[0095]a、煤粉爐爐膛溫度變化率小于等于-0.1;
[0096]b、N0x實(shí)測(cè)值小于等于NOx設(shè)定值；
[0097]c、N0x變化率小于等于0;
[0098]當(dāng)同時(shí)滿足以上條件時(shí)，發(fā)一個(gè)脈沖減少一定量的還原劑；
[0099]④循環(huán)流化床鍋爐石灰石作為前饋
[0100]允許增加還原劑量的條件有:
[0101]a、循環(huán)流化床鍋爐石灰石變化率大于等于0.1:
[0102]b、N0x實(shí)測(cè)值大于等于NOx設(shè)定值:[〇1〇3] c、N0x變化率大于等于0:
[0104]當(dāng)同時(shí)滿足以上條件時(shí)，發(fā)一個(gè)脈沖增加一定量的還原劑；[〇1〇5]允許減少還原劑量的條件有:
[0106]a、循環(huán)流化床鍋爐石灰石變化率小于等于-0.1;
[0107]b、N0x實(shí)測(cè)值小于等于NOx設(shè)定值；
[0108]c、N0x變化率小于等于0;
[0109]當(dāng)同時(shí)滿足以上條件時(shí)，發(fā)一個(gè)脈沖減少一定量的還原劑；
[0110]5)基于專家經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)疊加:還原劑設(shè)定值的形成是通過(guò)步驟2)、3)、4)中的條件判斷來(lái)發(fā)一個(gè)計(jì)算機(jī)掃描周期的脈沖信號(hào)將根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)計(jì)算得到還原劑累加值進(jìn)行疊加，然后經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間(即一個(gè)判定周期)再次進(jìn)行判斷是否滿足還原劑量變化的條件， 將步驟2)、3)、4)中每次脈沖信號(hào)發(fā)出后觸發(fā)的還原劑計(jì)算值在原來(lái)還原劑設(shè)定值動(dòng)態(tài)平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行一次疊加，最后得到還原劑的設(shè)定值；
[0111]在還原劑量設(shè)定值形成中，沒(méi)有使用常規(guī)的PID控制器，而是借鑒了PID的部分功能與專家控制相結(jié)合形成的動(dòng)態(tài)疊加方法，在PID控制中如果被控量有下降的趨勢(shì)時(shí)，控制量仍在進(jìn)行累加，而采用基于專家經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)疊加方法，在有下降趨勢(shì)時(shí)，會(huì)進(jìn)行判定不再繼續(xù)進(jìn)行控制量的累加，其它情況與此類似；
[0112]6)基于模糊的還原劑低限/高限保護(hù):在步驟5)的基礎(chǔ)上，提出了基于模糊的還原劑低限/高限保護(hù)方法，在逐步降低還原劑量的同時(shí)要給其設(shè)置一個(gè)最低流量限制，目的是要有一定的還原劑余量，使NOx的變化不太敏感;在逐步增加還原劑量的同時(shí)要給其設(shè)置一個(gè)最高流量限制，防止噴入過(guò)量的還原劑，目的是要保證經(jīng)濟(jì)效益以及降低氨逃逸;選取負(fù)荷和氧量信號(hào)作為模糊輸入，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)分別建立了模糊規(guī)則，根據(jù)輸入的數(shù)值、模糊規(guī)則庫(kù)分別計(jì)算出還原劑的低限值和還原劑的高限值；
[0113]7)基于專家經(jīng)驗(yàn)的還原劑低限保護(hù)自適應(yīng)控制:在步驟6)的基礎(chǔ)上提出了基于專家經(jīng)驗(yàn)的還原劑低限保護(hù)自適應(yīng)控制方法，而建立模糊規(guī)則時(shí)最低限值選取的是正常運(yùn)行工況下的一般值，為了提高經(jīng)濟(jì)性，在出現(xiàn)特殊情況時(shí)需要采用自適應(yīng)的方法進(jìn)一步減少還原劑量，當(dāng)還原劑量為當(dāng)前工況下對(duì)應(yīng)還原劑的的低限值且被控量NOx設(shè)定值大于被控量N0X測(cè)量值5mg/Nm3以上時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的判斷，如果這種情況一直沒(méi)有變化，則此時(shí)在還原劑低限值的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減少還原劑量，然后再進(jìn)行判斷，直到被控量NOx測(cè)量值大于被控量NOx設(shè)定值2mg/Nm3以上時(shí)，逐步恢復(fù)到原來(lái)的還原劑的低限值；
[0114]8)基于模糊的被控量NOx快速保護(hù):當(dāng)燃燒工況大幅度變化導(dǎo)致NOx急劇變化時(shí)，所述步驟6)程序出口的還原劑設(shè)定值已不能滿足控制要求，當(dāng)被控量NOx超過(guò)設(shè)定的上限值時(shí)，將步驟6)的程序出口自動(dòng)切換至基于模糊的被控量NOx快速保護(hù)方法，取被控量NOx測(cè)量值和被控量NOx變化率作為模糊塊的輸入，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)建立模糊規(guī)貝1J，根據(jù)輸入的大小來(lái)計(jì)算出NOx所需的還原劑保護(hù)量。
[0115]本發(fā)明要求保護(hù)的范圍不限于以上【具體實(shí)施方式】，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可以有多種變形和更改，凡在本發(fā)明的構(gòu)思與原則之內(nèi)所作的任何修改、改進(jìn)和等同替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于專家模糊的脫硝系統(tǒng)分層優(yōu)化自適應(yīng)智能控制方法，其特征在于:包括以 下步驟:1)數(shù)據(jù)的預(yù)處理:將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量回來(lái)的帶有隨機(jī)擾動(dòng)的被控量NOx、負(fù)荷、氧量、煤粉 爐爐膛溫度、循環(huán)流化床鍋爐石灰石的測(cè)量值及其微分進(jìn)行濾波處理，來(lái)消除干擾對(duì)控制 的影響；2)基于專家經(jīng)驗(yàn)的區(qū)間控制:設(shè)定一個(gè)區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍，忽略被控量NOx在區(qū)域 范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)的變化，增強(qiáng)魯棒性:當(dāng)被控量NOx測(cè)量值在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū) 范圍內(nèi)時(shí)，則還原劑設(shè)定值不進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)被控量NOx測(cè)量值不在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū) 范圍內(nèi)時(shí)，還原劑設(shè)定值則按偏離區(qū)域的程度采取相應(yīng)的專家算法來(lái)進(jìn)行調(diào)整；3)基于專家經(jīng)驗(yàn)的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化:如果被控量NOx在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)且NOx 設(shè)定值大于NOx測(cè)量值時(shí)，對(duì)還原劑設(shè)定值進(jìn)行微調(diào)，進(jìn)一步減少還原劑消耗量，被控量NOx 測(cè)量值在所設(shè)定區(qū)域范圍或者死區(qū)范圍內(nèi)的條件下，最終使被控量NOx設(shè)定值小于NOx測(cè)量 值；4)基于解耦規(guī)則的前饋控制:當(dāng)負(fù)荷、氧量、煤粉爐爐膛溫度或循環(huán)流化床鍋爐石灰石 的任一項(xiàng)或幾項(xiàng)測(cè)量值發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)算法得到所需的還原劑量，提前噴入還 原劑進(jìn)行超前調(diào)節(jié)，從而抑制被控制量NOx的升高或降低；當(dāng)負(fù)荷測(cè)量值變化時(shí)，氧量、煤粉 爐爐膛溫度、循環(huán)流化床鍋爐石灰石量的測(cè)量值也隨之發(fā)生變化，針對(duì)彼此之間的耦合關(guān) 系，對(duì)其進(jìn)行了解耦；5)基于專家經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)疊加:將步驟2)、3)、4)中每次脈沖信號(hào)發(fā)出后觸發(fā)的還原劑計(jì) 算值在原來(lái)還原劑設(shè)定值動(dòng)態(tài)平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行一次疊加，最后得到還原劑的設(shè)定值；6)基于模糊的還原劑低限/高限保護(hù):在步驟5)的基礎(chǔ)上，選取負(fù)荷和氧量信號(hào)作為模 糊輸入，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)分別建立了模糊規(guī)則，根據(jù)輸入的數(shù)值、模糊規(guī) 則庫(kù)分別計(jì)算出還原劑的低限值和還原劑的高限值；7)基于專家經(jīng)驗(yàn)的還原劑低限保護(hù)自適應(yīng)控制:在步驟6)的基礎(chǔ)上，當(dāng)還原劑量為當(dāng) 前工況下對(duì)應(yīng)還原劑的的低限值且被控量NOx設(shè)定值大于被控量NOx測(cè)量值5mg/Nm3以上時(shí)， 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的判斷，如果這種情況一直沒(méi)有變化，則此時(shí)在還原劑低限值的基礎(chǔ)上進(jìn)一 步減少還原劑量，然后再進(jìn)行判斷，直到被控量NOx測(cè)量值大于被控量NOx設(shè)定值2mg/Nm3以 上時(shí)，逐步恢復(fù)到原來(lái)的還原劑的低限值；8)基于模糊的被控量NOx快速保護(hù):當(dāng)被控量NOx超過(guò)設(shè)定的上限值時(shí)，將步驟6)的程序 出口自動(dòng)切換至基于模糊的被控量NOx快速保護(hù)方法，取被控量NOx測(cè)量值和被控量NOx變化 率作為模糊塊的輸入，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)建立模糊規(guī)則，根據(jù)輸入的大小 來(lái)計(jì)算出NOx所需的還原劑保護(hù)量。
【文檔編號(hào)】G05B13/02GK105955017SQ201610402070
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】白建云, 朱竹軍
【申請(qǐng)人】山西大學(xué), 山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司