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EUcontrol? basic

中國授權合作公司及技術中心:南京國電環??萍加邢薰?/strong>

聯系電話:13601104395   13910316169



基于模型預測軟件的燃燒優化控制系統、


以預測模型為基礎的燃煤鍋爐智能化控制

具有可預測性的燃燒控制
●提升鍋爐效率和可用性
●提高燃燒過程質量

以預測模型為基礎的燃煤鍋爐智能化控制

       燃煤電廠的整體性能和可用性主要取決于鍋爐設備。盡管常規的DCS/PLC能保證電廠運行具有足夠的安全性和可靠性,但它既不能嚴格優化鍋爐的設定參數,也不能兼顧特殊的燃燒問題。更不必說由現代的IT系統和先進的監控設備所收集到的大部分信息尚未觸及,當受到不斷增長的技術、環境和商業領域的挑戰時,通過挖掘這些”隱藏的儲備”,電廠可以節省大量的投資。

       EUcontrol提取有用的系統信息并用于實現智能控制:控制燃煤電廠的排放和降低鍋爐的結焦/積灰趨勢。

優點

控制排放
●提高鍋爐效率
●減少結焦
●增強可用性
●減少燃料消耗

控制策略

物理模型預測控制(PMPC)

●適應電廠工況的變化
多種目標優化

排放控制
●磨煤機運行控制

EUcontrol的系統構成

優泰克科技工程有限公司 簡介

       優泰克(EUtech)科技工程公司成立于1999年,總部位于德國西部亞琛市。公司成立之初就以世界著名的亞琛工業大學為技術合作方,奠定了公司在試驗臺建設、仿真、自動化、測量以及智能燃燒領域的技術領先地位。并且為德國第一臺超超臨界百萬機組尼德豪森電廠G機組解決了許多生產中遇到的實際問題。公司以建模方法構建一二次風測量系統,并且以測量-控制-優化三個步驟為技術路線,成功開發出“電子噴射”燃燒控制系統,成為世界上為數不多的“智能燃燒”系統集成商。


中國授權合作公司及技術中心:南京國電環??萍加邢薰?/strong>




聯系電話:13601104395 13910316169






結構

       EUcontrol為模塊式結構,能夠與其它無關聯的數據源進行無縫對接。在一定的限制條件下(多個優化策略)能同時兼顧不同的優化目標。EUcontrol從不同的地點收集燃燒過程信息。所有信息集中在一個鍋爐物理模型上以后,EUcontrol通過連續在線的參數識別和調整,自動適應不斷變化的電廠工況。依靠這個物理模型,確定這些可控的參數如擋板開度、給煤機轉速、燃盡風量、氧量的最佳設定值,然后送至電廠的DCS/PLC系統中。EUcontrol可以根據任何燃煤鍋爐設備的特殊需求進行“量身定做”。


用EUcontrol優化多個目標


策略


        通過連續在線調整,EUcontrol系統能自動適應電廠工況的變化(根據運行工況的要求以及對模型可信區間的識別)。這種在線可適應性不僅能確??刂葡到y的正確決定,而且能保證這些模型精確地反應出發電機組的實際運行狀況,處理測量儀器的漂移及校準、干擾的排除、模型的不匹配、設備性能的下降和維護。

減小運行變化性并將運行點移至極限
獨立調整燃燒器級別的風量和燃料量
識別和使用燃燒參數之間復雜的相互作用


運行中有EUcontrol 控制系統(紅色棒圖) 和
沒有EUcontrol控制系統(灰色棒圖) 的區別


成效及結果

運行中有EUcontrol(紅色棒圖)和沒有EUcontrol(灰色棒圖)的區別

       隨著燃料價格的不斷增長和環境問題日益嚴重,有必要通過節能而創造效益。通過減小能量損失是實現經濟收益的有效途徑,具體措施包括調平和降低爐膛出口氧量,以及通過調整火焰中心位置減少過熱和再熱減溫水量、大幅減少排放(NOx、CO)和Loi等,這種例子不勝枚舉。除此之外,在氣候變化的持續爭論中,通過節能減少溫室氣體排放(CO2)不但是重要手段,也是一種產生效益潛在方法。(Loi- 飛灰含碳量)

總結:

CO控制
●熱效率提升
●減少CO2生成
●維持NOx在預想級別
●提高可用性
●提高負荷變動率(一次二次調頻能力)
●使所有目標“值”可調整

用EUcontrol調整切圓燃燒火球中心位置

以模型為基礎的優化方法

        鍋爐運行取決于其動態特性和靜態條件(負荷曲線、煤質、部件磨損程度等)。因此,真正的運行優化需要對可操作變量進行動態管理和控制。EUcontrol是一種以模型為基礎的專用鍋爐控制系統,采用了對優化過程物理意義的理解,所以它有別于其它大多數以數字化為主的黑箱系統辨別方法。


模型預測控制策略圖

為什么選擇物理模型預測控制?

       使用物理模型預測控制(PMPC)后,可以通過“基于物理意義”的運算模型預測電廠的特性。同時理限制條件的功能是其成功的主要原因。如果自由度足夠的話,有可能優先調整設定值。由于有PMPC,就沒有必要像PID控制那樣擔心多變量控制。PMPC控制器具有較好的魯棒性,并且可以檢驗考慮到硬件和軟件的限制條件,優化系統計算出最佳的可能輸入組合。PMPC控制器通過優化方式處下層的優化方法。精確及可復制的控制模型(例如對NOx和CO的預測)使控制氧量和風量分布成為可能。

無縫結合

       通過電廠的數據庫服務器,EUcontrol的控制器能與任意底層自動化系統相連接。如果需要,優泰克公司也能夠提供此服務器。在典型配置中,數據通訊通過數據庫服務器傳遞,并且由它讀取數據并傳遞控制命令到底層自動化系統或DCS。硬件和軟件均為冗余配置?;诰W絡的用戶服務器結構允許電廠工程師用電廠局域網內的電腦進行遠程操作(監視)。保養和維護任務可從外部完成。


EUcontrol的通訊方案

直觀的用戶界面

       EUcontrol的用戶人機對話界面來自于最新的DCS系統。它可以根據特殊需要把簡化的用戶人機界面結合到原來的DCS系統中。


EUcontrol的用戶界面

質量保證

       為了滿足優泰克公司的質量要求,系統在投入正式運行前會進行大量測試。首先把現有的控制模型匹配到指定的鍋爐結構中,然后根據項目的具體目標為用戶定制。

       控制模型經由電廠的測量數據成功驗證后,用這個模型在多種條件下嚴格測試EUcontrol軟件。隨后把EUcontrol軟件安裝到服務器上,并在最新型的硬件仿真環境中進行測試。完成功能檢驗和信號測試后,把整個優化系統連接到電廠的自動化系統中,并嚴格按照規定的程序投入運行。


廣泛的試驗過程


培訓和調試


       在系統調試前和調試過程中,優泰克公司將培訓并指導電廠工程師使用EUcontrol優化軟件—— 包括用仿真機訓練應對關鍵運行工況的能力。電廠運行人員不僅要熟悉系統的外觀和感受,同時也要學習如何處理不可預見的情況,并且能夠在極端狀況下測試系統的反應。通過培訓,所有運行人員都能夠初步掌握EUcontrol系統的軟件和硬件的功能、處理和排除系統故障,最終讓每個相關人員都能熟悉這個新系統。
       更高端的服務內容包括確保用戶根據他的單獨需求得到量身定制的支持。這項服務包括每個月的檢查、現場技術支持和免費的軟件升級。


現場培訓課程

增加數據庫

通過擴展和提高電廠可用的測量數據庫(采用先進的診斷技術),可以大幅增強優化系統控制器的性能。

火焰溫度的控制

典型的范例:通過矩陣式光學高溫溫度計精確測量爐膛出口煙溫的二維分布。這個直觀的信息可用于調整火球中心位置。此外,還有助于在調整火球位置和注入減溫水之間進行優化選擇,以均衡過熱器和再熱器出口蒸汽溫度。減溫水的使用對熱效率有負面影響,因此應盡可能減小使用量。

優泰克公司的爐膛出口煙溫測量系統(測量火焰溫度)

故障檢測

       在某些情況下,原來已安裝的測量技術經過驗證并不可靠。在有足夠的冗余數據的條件下可以構建虛擬傳感器,它用可靠的數據作為模型的輸入,并能輸出類似于真實傳感器的信息。有了這個可靠的數據,就能識別原有傳感器顯示的錯誤數據,并且能在故障的初發階段確定其類型和位置,以此增強優化控制過程的質量。

EUsoft Air?風量虛擬測量

應用增加的測量數據進行多目標優化







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