OMRON P LC在供暖鍋爐智能化控制中的應用
摘要：鍋爐的燃燒過程十分復雜，燃燒系統(tǒng)內(nèi)部的給煤、鼓風耦合性強，過程的非線性和大滯后也成了控制對象的難題，本系統(tǒng)采用一種基于人工智能的專家系統(tǒng)控制方案，有效地適應鍋爐各參數(shù)之間頻繁的變化，克服多回路耦合和煤質(zhì)干擾，很好的解決了鍋爐燃燒控制的難題，特點是自動尋優(yōu)、人工智能、專家系統(tǒng)、全自動運行，節(jié)能增效。
關鍵詞：智能控制、自動尋優(yōu)、專家系統(tǒng)、多路耦合。
1 引言
我國是世界上少數(shù)幾個以煤為主要能源的國家之一，目前每年煤炭消費量約12億噸，其中80%通過燃燒被利用。然而，燃燒設備陳舊、效率低、排放無控制造成了能源和環(huán)境污染嚴重，能源節(jié)約與環(huán)境保護已成為現(xiàn)有燃煤技術所需解決的主要問題。我國現(xiàn)有大量的電站鍋爐和供熱鍋爐，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的比例相當驚人，但大多數(shù)工業(yè)鍋爐處于能耗高、浪費大、環(huán)境污染等嚴重的生產(chǎn)狀態(tài)。故提高熱效率，降低耗煤量是一件具有深遠意義的工作。
國外燃煤鍋爐自動控制，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展主要經(jīng)歷了初創(chuàng)、成熟、擴展幾個時期，而燃燒系統(tǒng)的控制，始終作為燃煤鍋爐自動控制的重點課題。美國的FOXBORO公司在推出I/A SERIS智能鍋爐自動控制系統(tǒng)，德國德萊斯勒燃燒器公司,以及英國海威燃燒工程公司研制出的鍋爐控制系統(tǒng)，其燃燒系統(tǒng)的控制都在一定條件下，達到了較好的控制效果；而鍋爐燃燒系統(tǒng)控制采用的模型算法的發(fā)展趨勢，基本上都是采用智能控制、專家系統(tǒng)、模糊控制以及常規(guī)控制集成到系統(tǒng)中。
我國燃煤鍋爐自動控制系統(tǒng)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，正在走向成熟。有代表性的為：大連海運學院的DMC鍋爐控制系統(tǒng)，重慶鋼鐵公司的工業(yè)爐窯模糊控制自動化系統(tǒng)，湖南康通信息技術有限公司的鍋爐智能控制系統(tǒng)。與國外同類系統(tǒng)相比，國內(nèi)鍋爐控制系統(tǒng)正處在不斷完善、逐步走向成熟階段。雖然我國燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制模型算法發(fā)展趨勢向國際前沿靠攏，但是結合燃煤供暖鍋爐運行實際，燃煤鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的運行效果一直不很理想。主要表現(xiàn)在不能夠有效的滿足負荷需求，熱效率不能夠得到有效的提高，投運時過于依賴有經(jīng)驗的操作人員，數(shù)據(jù)化控制不強。如何結合燃煤鍋爐運行實際，設計行之有效的鍋爐燃燒系統(tǒng)控制模型，是燃煤鍋爐控制系統(tǒng)中一個迫切需要解決的課題。為了解決這個問題，我們在哈市某供暖小區(qū)采用日本OMRON公司的CS1控制系統(tǒng)而研制開發(fā)了鍋爐智能尋優(yōu)自動控制系統(tǒng)，保證鍋爐安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的同時，實現(xiàn)了鍋爐智能化、自動尋優(yōu)控制，達到了保護環(huán)境，大大提高鍋爐燃燒效率，節(jié)約能源的目的。
2 控制系統(tǒng)設計及實現(xiàn)
2、1鍋爐系統(tǒng)運行結構分析
供暖鍋爐系統(tǒng)是一個多容系統(tǒng)。每臺爐的熱負荷用給煤、送風、引風調(diào)節(jié)，作為內(nèi)部燃燒系統(tǒng)控制；給水控制的任務主要是控制供水流量和回水流量 ,從而間接地影響回水溫度和供回水溫差。單臺鍋爐內(nèi)部燃燒系統(tǒng)的給煤、送風調(diào)節(jié)耦合性強；且燃燒控制與給水控制及采暖也有復雜的耦合關系。同時，各爐并網(wǎng)運行時各爐之間也相互耦合，特別是取暖負荷變化較大時，各爐間耦合更為突出；而取暖負荷本身的調(diào)節(jié)又是一個帶純滯后的非線性過程；為了解決相互間耦合、過程滯后及非線性過程所帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定等，前臺程序用Visual Basic語言來實現(xiàn)自動尋優(yōu)、組織運行算法等，通過動態(tài)數(shù)據(jù)交換與KINGVIEW上位機軟件通訊，實現(xiàn)監(jiān)測、控制。
2、2 燃燒效率曲線
大多數(shù)工業(yè)鍋爐處于能耗高、浪費大、環(huán)境污染等因素，與燃燒有直接關系，從各種燃燒裝置的實際運行都可知道：如果空氣量不足，燃燒不充分，燃燒效率低；但空氣過多也會使排煙帶走的熱量增加，同樣也是不經(jīng)濟的。根據(jù)以上分析知有以下曲線：
關鍵詞：智能控制、自動尋優(yōu)、專家系統(tǒng)、多路耦合。
1 引言
我國是世界上少數(shù)幾個以煤為主要能源的國家之一，目前每年煤炭消費量約12億噸，其中80%通過燃燒被利用。然而，燃燒設備陳舊、效率低、排放無控制造成了能源和環(huán)境污染嚴重，能源節(jié)約與環(huán)境保護已成為現(xiàn)有燃煤技術所需解決的主要問題。我國現(xiàn)有大量的電站鍋爐和供熱鍋爐，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的比例相當驚人，但大多數(shù)工業(yè)鍋爐處于能耗高、浪費大、環(huán)境污染等嚴重的生產(chǎn)狀態(tài)。故提高熱效率，降低耗煤量是一件具有深遠意義的工作。
國外燃煤鍋爐自動控制，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展主要經(jīng)歷了初創(chuàng)、成熟、擴展幾個時期，而燃燒系統(tǒng)的控制，始終作為燃煤鍋爐自動控制的重點課題。美國的FOXBORO公司在推出I/A SERIS智能鍋爐自動控制系統(tǒng)，德國德萊斯勒燃燒器公司,以及英國海威燃燒工程公司研制出的鍋爐控制系統(tǒng)，其燃燒系統(tǒng)的控制都在一定條件下，達到了較好的控制效果；而鍋爐燃燒系統(tǒng)控制采用的模型算法的發(fā)展趨勢，基本上都是采用智能控制、專家系統(tǒng)、模糊控制以及常規(guī)控制集成到系統(tǒng)中。
我國燃煤鍋爐自動控制系統(tǒng)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，正在走向成熟。有代表性的為：大連海運學院的DMC鍋爐控制系統(tǒng)，重慶鋼鐵公司的工業(yè)爐窯模糊控制自動化系統(tǒng)，湖南康通信息技術有限公司的鍋爐智能控制系統(tǒng)。與國外同類系統(tǒng)相比，國內(nèi)鍋爐控制系統(tǒng)正處在不斷完善、逐步走向成熟階段。雖然我國燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制模型算法發(fā)展趨勢向國際前沿靠攏，但是結合燃煤供暖鍋爐運行實際，燃煤鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的運行效果一直不很理想。主要表現(xiàn)在不能夠有效的滿足負荷需求，熱效率不能夠得到有效的提高，投運時過于依賴有經(jīng)驗的操作人員，數(shù)據(jù)化控制不強。如何結合燃煤鍋爐運行實際，設計行之有效的鍋爐燃燒系統(tǒng)控制模型，是燃煤鍋爐控制系統(tǒng)中一個迫切需要解決的課題。為了解決這個問題，我們在哈市某供暖小區(qū)采用日本OMRON公司的CS1控制系統(tǒng)而研制開發(fā)了鍋爐智能尋優(yōu)自動控制系統(tǒng)，保證鍋爐安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的同時，實現(xiàn)了鍋爐智能化、自動尋優(yōu)控制，達到了保護環(huán)境，大大提高鍋爐燃燒效率，節(jié)約能源的目的。
2 控制系統(tǒng)設計及實現(xiàn)
2、1鍋爐系統(tǒng)運行結構分析
供暖鍋爐系統(tǒng)是一個多容系統(tǒng)。每臺爐的熱負荷用給煤、送風、引風調(diào)節(jié)，作為內(nèi)部燃燒系統(tǒng)控制；給水控制的任務主要是控制供水流量和回水流量 ,從而間接地影響回水溫度和供回水溫差。單臺鍋爐內(nèi)部燃燒系統(tǒng)的給煤、送風調(diào)節(jié)耦合性強；且燃燒控制與給水控制及采暖也有復雜的耦合關系。同時，各爐并網(wǎng)運行時各爐之間也相互耦合，特別是取暖負荷變化較大時，各爐間耦合更為突出；而取暖負荷本身的調(diào)節(jié)又是一個帶純滯后的非線性過程；為了解決相互間耦合、過程滯后及非線性過程所帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定等，前臺程序用Visual Basic語言來實現(xiàn)自動尋優(yōu)、組織運行算法等，通過動態(tài)數(shù)據(jù)交換與KINGVIEW上位機軟件通訊，實現(xiàn)監(jiān)測、控制。
2、2 燃燒效率曲線
大多數(shù)工業(yè)鍋爐處于能耗高、浪費大、環(huán)境污染等因素，與燃燒有直接關系，從各種燃燒裝置的實際運行都可知道：如果空氣量不足，燃燒不充分，燃燒效率低；但空氣過多也會使排煙帶走的熱量增加，同樣也是不經(jīng)濟的。根據(jù)以上分析知有以下曲線：
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