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1、火电厂热工技术节能降耗解决方案,基于过程模型自动辨识技术的PID智能优化技术和电厂先进控制系统应用技术李全（控软自动化技术（北京）有限公司）,控软目前致力于国内发电企业自动控制系统运行优化、生产实时过程绩效评估监测管理和推动先进控制（APC）系统在火力发电企业的工程实际应用进程。,产 品 PID控制回路智能自适应参数模块INTUNE5 控制回路绩效评估、故障预测系统 INTUNE5+先进控制系统 MANTRA 先进控制技术 IMC,CC,MMC,TCM.,服 务 PID控制回路整定服务 控制 策略 分析和 建议 培训,目前国内火力发电厂控制系统普遍存在的问题？1、机组整体运行煤耗高、污染物排放
2、超标2、煤质的变化引起的系统调节品质改变3、负荷的频繁调度使系统不稳定4、设备磨损造成的一次设备特性变化5、自动投入率低6、AGC投运或系统整体 启停响应慢,采用以下成熟的技术可以很好的帮助您来解决难题！INTUEN5-自适应PID变参数运行优化INTUNE5+Plus绩效评估模块、故障预测模块 MANTRA 开放的先进控制系统,调节品质的改善和先进控制策略的实现将从下列几方面带来经济效益1、提高机组效率2、降低燃料费用3、提高机组可用率4、提高负荷适应性5、延长设备寿命6、降低运行费用,根据专业经济分析报告：一台周期启停运行的600MW单元机组采用实时参数优化后，每年运行费用的节省可达560
3、1000万元。现对国产600MW机组的运行情况进行类似分析，从下列3方面着手进行：(1)关键参数适合和风煤比的有效控制。(2)降低事故停机时间，提高机组可用率。(3)降低在负荷急剧变化下暂态过程的热应力，以保护设备，延长运行寿命。从以上3方面衡量，自动控制系统优化采用后，一台600MW机组年经济效益约为939万元。,基于发电过程动态模型辨识技术,（一）INTUNE5智能自适应模块 实现电厂实时PID变参数运行优化,目前统计在发电行业仍然有97%的控制回路采用PID算法,火力发电厂关于回路控制执行情况的统计图,优化的对象仍然定义为单极和串极PID控制器,电厂实时PID变参数运行必要性?,面向对象
4、模型动态辨识的系统采用了“无干扰”理论使用了极其复杂的启发式算法，动态监测过程的异常情况例如:控制器输出饱和、过程负载变化引起的响应滞后或持续振荡等等不断地在实时状态下对过程的动态特性进行辨识，与系统原来记录的过程数据相比较进行验证和建模，生成适合本过程回路的优化的PID参数值。,自适应工作机理,OVATION 的PID控制器,此处PID自适应已经打到自动状态Automatic,在机组减温水调节回路中，存在主汽温度的调节存在适应性不强和滞后性等问题，影响了机组运行的稳定性，致使运行效率不高。,试用了变参数PID控制器后，提高了控制系统的适应性。参数随机组实际负荷的变化而变化,变参数PID控制的
5、应用实例分析 某火电厂300MW超超临界机组的变参数PID控制的实践应用，较好地体现了变参数PID控制的思想。,投运前设定值480时过程值最高处为491.5，温度最大偏差11.5,6/5/2009 5:29:27am根据系统log文件记录系统自动将参数更改为：P=3.6000I=21.94D=2.5,优化后6/5/2009 5:29:27am当负荷从289MW到319MW变化时温度最大偏差为3,INTUNE5+Plus（二）发电机组运行绩效评估与预测维护管理模块,绩效评估模块为发电厂过程精细化管理带来希望,精细化管理的好处,发电厂机组生产过程的精细化管理能够更好的提高机组的运行效率，降低生产成
6、本。,INTUNE5可以在不干扰过程的情况下：实时监测厂域内的所有控制回路在后台对各回路所涉及的参数进行分析和计算对系统煤质、负荷等进行统计、分析和诊断自动生成过程的运行报告，判断是否需要维护并提出合理的整改和优化建议，快速方便地解决用户的过程控制问题,如何实现精细化管理？,INTUNE5由控制工程师开发的专门为电厂现场工程师设计的应用平台 控软的绩效评估、管理、预测模块更加贴近生产过程。是对SIS系统的完善和补充。,对不同DCS系统更好的兼容性更加开放的应用界面完善的控制学、统计学形成的绩效评估指标符合国际标准的6西格玛战略管理标准可以通过OPC方式把运算后的数据发送到SIS数据库管理系统内
7、,ErrDist 在分析时间内的误差频率分布HATT(LATT)高(低)限报警时间的百分比 HATC(LATC)高(低)限报警的时长COhiPct(COloPct)控制器输出值CO的高(低)饱和的时间百分比 TotalCOhiC(COloC)控制器输出值CO的高(低)饱和的时长MeanCO 控制器输出值CO的平均值MeanPV 过程值PV的平均值MinPV(MaxPV)过程值PV的最大(最小)值PVCurRPV 实时的过程值PV变化率MinRPV(MaxRPV)过程值PV的最大(最小)变化率DevTimeC|SP-PV|绝对误差值持续大于阈值的时长DevTimePct|SP-PV|绝对误差值大
8、于阈值的时间百分比,如何量化您的过程曲线?INTUNE5内置的多种典型的回路评估指标,支持定期模式或事件触发模式支持VB语言编写的脚本程序可写入多达10个的输入条件可以使用各种回路参数、IO标签 和INTUNE标签(Tags)支持嵌套式的脚本程序,按照诸如发电机组运行绩效、协调系统运行绩效、机组经济性分析、主汽温度系统投运绩效、等等形成的报告非常简洁直观。,红色的灯表示系统存在问题。优化后变成绿色。,AE用来表示设定值 的偏离幅度Aabse用来表示统计 时间内过程值绝对 偏差Cohipct 设备的死区Auto/manu pct手自 动投入时间分析,某厂3#机组改造后优化调试之前气温回路运行报告
9、。,Advance Process Control made easy(三）MANTRA把先进控制变的简单,MANTRA是先进控制领域带给我们的一份大礼。它是一套完整的先进控制软件平台采用面向对象（Object-Oriented)功能模块和ActiveX的图形界面APC运行于Windows平台基于PC的控制方式与其他品牌的DCS、PLC和开放式的I/O系统兼容具有多种多样的通讯方式(OPC iFix RSLinx Modbus Modbus Plus),MANTRA 先进控制平台模块为电厂提供先进控制介入策略,不同的控制平台(PLC和DCS)为什么需要“先进过程控制”基于PID的先进控制智能前
10、馈,串级,位置分配,分程,多变量PID等等基于建模的先进控制IMC内模控制器(即预估控制)CC协调控制器MMC 多变量解耦控制器,MANTRA 内置了多个用于解决常规PID难以完成的先进控制功能模块（IMC CC MMC）从具有跟踪、前馈、和报警功能的单回路PID，到多回路串级、自适应PID和自动调谐，甚至是多变量解耦控制等，MANTRA系统提供了超过80种函数模块用以创建各种复杂的控制方案。,CC协调控制模块可以很好的解决再热蒸汽温度控制 协调控制：,用来调节三个控制器的输出完成对某一个过程变量的控制。使用CC模块的目的有两个：首先，它排除了过程的干扰；其次，优化三个控制器的输出以达到长时间
11、的稳态控制。合理调节再热蒸汽温度的过程量可以减少机组热耗率和中、低压缸的热应力。控制再热蒸汽温度的调节量有(1)燃料喷嘴角度，(2)主汽/再热蒸汽烟气挡板开度(3)再热器减温水量。再热蒸汽具有不同的动态和延迟特性。再热蒸汽温度受到更多与主汽温度相关因素干扰时，使用目前的控制方法效果不好。,MANTRA 协调控制CC1x3先进的技术在融合所有相关动态状况后去驱动多个的操作量来实现调节再热蒸汽温度。（图）,采用MMC多变量解耦控制模块解决电厂机组协调控制 多变量解耦控制：可按照生产计划对电厂机组运行过程实施控制调节三个控制器的输出来控制两个相互作用的过程变量。MMC消除了多个过程变量和控制器输出之
12、间干扰的耦合，该控制器是模块化的，在监测机组运行的同时，并不断地对运行过程进行优化。当某些控制器输出置于手动控制下时不干扰其他过程变量。,采用IMC内膜控制模块帮助解决电厂主汽温度控制难题 IMC内模控制：是一个实时的机组运行过程控制模块，通过调节一个控制器的输出来控制某一单个过程变量。当过程存在一个大的时滞时，由过程变量和设定值与过程内模的输出比较所计算出的误差信号，IMC可以提供预测控制，可大大提高控制质量。,在电厂生产过程中维持主汽温度的稳定极大地影响了机组的安全运行。对于直流锅炉的主汽温度控制主要调节的参数是（1）煤水比（2）过热器减温水量。MANTRA系统的IMC把水冷壁出口温度作为
13、输入值，并把机组负荷调节指令和水冷壁出口温度等主要指标作为下一级CC模块的前馈补偿，对主汽温度实时监控并及时进行调整，减少了不同的运行方式和各种干扰因素，大大优化了机组的运行，减少了机组的热耗率和维护费用。下面就是一个用MANTRA控制气温的典型例子（图）,安全策略组,1、OPC通讯技术 OPC(OLE for Process Control,用于过程控制的OLE)是一个工业标准，管理这个标准国际组织是OPC基金会，OPC基金会现有会员已超过220家。遍布全球，包括世界上所有主要的自动化控制系统、仪器仪表及过程控制系统的公司。基于微软的OLE(现在的Active X)、COM(部件对象模型)D
14、COM(分布式部件对象模型)技术。OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制造业自动化系统。OPC的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。OPC采用客户/服务器模式，把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家，以OPC服务器的形式提供给用户，解决了软、硬件厂商的矛盾。OPC规范了接口函数，不管现场设备以何种形式存在，客户都以统一的方式去访问，从而保证软件对客户的透明性，使得用户完全从低层的开发中脱离出来。OPC现已成为工业界系统互联的缺省方案，为工业监控编程带来了便利，用户不用为通讯协议的难题而苦恼。,2、扰动过滤器 INTUNE5自适应模块包含
15、了设计全面的保护装置：Noise band 是个灵敏度触发设定。他可以过滤掉系统本身的微小扰动。也就是说只有当系统扰动达到一定幅度时，自适应模块才会启动。PID limited是对系统外扰的一个限定。他对例如吹灰启动、启停磨等大的突发外扰起到完好的屏蔽作用。保证会把因为工况的突然变化而突然大幅改变PID参数过滤掉。,调节此参数可以改变系统的灵敏度,PID限制器用来过滤掉一些大的扰动,4、设定值偏差调节 目前国际上通用的先进控 制介入方式都通过串级的调节 方式，用APC作为主调输出一个 预测的值来改变目前调节系统 的设定值。这就给先进控制系 统的稳定性、安全性带来了基础。,3、Watchdog 安全检查策略 INTUNE5的自适应模块和MANTRA的先进控制模块都工作在我们为DCS系统侧编写的Watchdog安全检查控制策略下。设计完好的安全检查策略充分考虑到比如APC系统断电保护、OPC服务器断电保护、APC系统工作状态检查、运算结果数据校验等等一系列安全保护措施。,谢谢！,
