专利名称：中小型工业锅炉稳定节能减排智能优化控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于自动化技术中小型工业燃煤链排锅炉的节能减排智能优化的 控制技术。特别涉及一种中小型工业锅炉稳定节能减排智能优化控制系统。
背景技术：
目前我国存在众多的中小型工业燃煤链排锅炉采用低水平的继电器简单 控制方式，造成了严重的能源浪费和环保问题，同时锅炉蒸汽品质差，锅炉
运行安全性差；我国有50多万台工业锅炉，大多数为小吨位燃煤链排锅炉， 由于锅炉吨位小，控制设备简陋，加上燃用煤种复杂，工况也相差悬殊，这 种状况造成了中小型工业燃煤链排锅炉自动化既无法实施昂贵的通用DCS控 制系统，也无法进行定制性改造，因此针对这种情况，我们研制了一种通用 型锅炉节能减排智能优化控制，该系统采用PLC控制技术、嵌入式控制系统、 现场总线通信、柔性控制技术、自寻优智能算法和变频技术相结合，具有实 施成本低、节煤节电节水效果明显、控制功能全面、报警参数齐全、运行安 全可靠的特点，适合于在2 35t/h的各种中小型工业燃煤链排锅炉的自动化 改造，并于近年在全国范围内进行多台中小型工业燃煤链排锅炉的改造项目 获得了很大成功。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通用的中小型工业燃煤链排锅炉节能减排智 能优化控制。
具体方案是一种中小型工业锅炉稳定节能减排智能优化控制系统其特 征在于由计算机主机和嵌入的PLC控制技术系统组成，计算机与嵌入PLC 控制器连接；计算机连接数据采集系统模块，数据采集系统模块与连接在控
制目标的各种信号变送器系统连接。各种信号变送器系统还连接PLC控制器；
PLC控制器和各种信号变送器系统连接盘面显示系统;PLC控制器连接执行器， 执行器连接控制目标装置；手操器连接计算机和PLC控制器。 其信号变送器系统是由蒸汽压力变送器、水位变送器、蒸汽流量变送器、 上水流量变送器、炉膛温度变送器、排烟温度变送器、炉膛负压变送器、鼓 风压力变送器组成；其执行器是连接在锅炉炉排上的煤量控制器，连接在 鼓风机上的风量控制器，连接在引风机上的负压控制器，连接在水泵上的水 位控制器。
本系统的特点是通过PLC进行运行数据采集，通过现场通信与嵌入式控 制计算机进行数据交换，嵌入式计算机负责对数据的在线辨识，通过神经网 络的自学习形成的知识库，并根据知识库生成具有自寻优特性的最佳控制策
略发送给PLC，收到控制策略以后，根据安全控制规则和具体控制算法分别输
出煤量、鼓风量、引风量和上水流量，并输出各种开关控制信号和安全报警 信号，实现了锅炉的最佳燃烧和安全控制。该系统算法具有良好的在线自优 化特性和控制鲁莽性，有效实现了锅炉的稳定节能减排智能优化控制。
图1是系统组成示意图
图2是系统控制结构示意图
具体实施方式
如图1所示的中小型工业锅炉稳定节能减排智能优化控制系统由计算 机主机和嵌入的PLC控制技术系统组成，计算机与嵌入PLC控制器连接；计 算机连接数据采集系统模块，数据采集系统模块与连接在控制目标的各种信 号变送器系统连接。各种信号变送器系统还连接PLC控制器；PLC控制器和各
种信号变送器系统连接盘面显示系统；PLC控制器连接执行器，执行器连接控 制目标装置；手操器连接计算机和PLC控制器。
从图2所示的其信号变送器系统是由蒸汽压力变送器、水位变送器、蒸 汽流量变送器、上水流量变送器、炉膛温度变送器、排烟温度变送器、炉膛 负压变送器、鼓风压力变送器组成；其执行器是连接在锅炉炉排上的煤量 控制器，连接在鼓风机上的风量控制器，连接在引风机上的负压控制器，连 接在水泵上的水位控制器。
本发明是这样实现的，通过传感器对锅炉运行过程的蒸汽压力、水位、 蒸汽流量、上水流量、炉膛温度、排烟温度、炉膛负压、鼓风压力进行在线 监测，并对实际运行参数进行模糊神经网络的自学习，将辨识结果与模糊神 经网络的自学习知识控制策略库进行比对，求得当前的最佳控制策略，该算
法具有自寻优智能特性，具有良好的算法收敛性。这种控制技术回避了复杂 的炉膛温度场模型重建，降低了软件的建模难度和编程量，同时可以降低对 核心控制器的性能要求，降低系统实施成本。该系统通过简单的更换专家策 略库就可以轻松适应各种不同的煤种、炉型和运行工况。模糊神经网络控制 算法的应用可以减少在线辨识传感器的数量，使得该系统更适用于小型锅炉。 在本系统中，采用现场通信技术，并在通信包中使用鉴权和可靠性校验 技术，比常规DCS减少了布线，减少故障点，降低成本，提高可靠性。采用 无风扇设计的嵌入式计算机，也进一步降低了系统成本，提高系统可靠性。 系统通过对煤量、鼓风量、引风量的合理配比，保证燃烧的最优化，避免浪 费；通过上水量的控制，实现水位的平稳调节；系统还提供自动排污控制，
保证水质的前提下实现节水排污。加上采用变频控制技术，系统节电明显。
实际运行结果表明该控制系统具有良好的控制鲁莽性，使用该系统进行 自动化改造后的锅炉运行过程中，蒸汽品质有较大提高，节煤节电效果明显，
水位控制长期稳定在土10mm。
该控制系统具有以下功能
1. 八路模拟采集量蒸汽压力、水位、蒸汽流量、上水流量、炉膛温度、 排烟温度、炉膛负压、鼓风压力。
2. 四路控制量输出鼓风、炉排、引风、上水。
3. 四路手操控制鼓风、炉排、引风、上水。
4. 四路开停控制鼓风、炉排、引风、上水。
5. 四路设备故障安全连锁控制鼓风故障、炉排故障、引风故障、水泵 故障。
6. 最大1024组知识模糊神经网络自学习。
7. 四回路运行控制信号输出鼓风、炉排、引风、上水。
8. 三回路多冲量专家控制策略调节燃烧调节、负压调节、水位调节。
9. 三回路手自动无扰切换燃烧调节、负压调节、水位调节。
10. 三回路手自动状态指示燃烧调节、负压调节、水位调节。
11. 外故障停炉信号输入端子。
12. 软件远程自动程序启炉控制。
13. 软件远程自动程序停炉控制
14. 四路运行采集量多重报警处理极高报警、高报警、低报警、极低 报警。
15. —路运行报警蜂鸣输出。
16. —路运行报警闪光输出。
17. —路故障报警蜂鸣输出。
18. —路故障报警闪光输出。
19. 一路综合报警输出。
20. 锅炉运行综合安全连锁控制。
21. 报警消音功能。
22. 安全阀试压和水位计排污禁止停炉功能。
23. 自动排污接口。
24. 运行/检修状态切换功能。
25. 运行安全状况自检。
26. 锅炉安全连锁状态指示功能。
27. 锅炉运行状态指示功能。
28. 实时时钟功能。
29. —个触摸屏通信接口。
30. —个DCS通信接口。
31. 通信状态切换功能。
32. 阻尼滤波和无扰切换技术。
33. 双重控制策略任意可选。
34. 参数掉电自动保持功能。
35. 最长可达30年的历史数据库。
权利要求1、一种中小型工业锅炉稳定节能减排智能优化控制系统其特征在于由计算机主机和嵌入的PLC控制技术系统组成，计算机与嵌入PLC控制器连接；计算机连接数据采集系统模块，数据采集系统模块与连接在控制目标的各种信号变送器系统连接，各种信号变送器系统还连接PLC控制器；PLC控制器和各种信号变送器系统连接盘面显示系统；PLC控制器连接执行器，执行器连接控制目标装置；手操器连接计算机和PLC控制器。
2、 根据权利要求1所述的中小型工业锅炉稳定节能减排智能优化控 制系统其特征在于其信号变送器系统是由蒸汽压力变送器、水位 变送器、蒸汽流量变送器、上水流量变送器、炉膛温度变送器、排烟 温度变送器、炉膛负压变送器、鼓风压力变送器组成；其执行器是 连接在锅炉炉排上的煤量控制器，连接在鼓风机上的风量控制器，连 接在引风机上的负压控制器，连接在水泵上的水位控制器。
专利摘要中小型工业锅炉稳定节能减排智能优化控制系统，计算机与嵌入PLC控制器连接；计算机连接数据采集系统模块，数据采集系统模块与连接在控制目标的各种信号变送器系统连接。各种信号变送器系统还连接PLC控制器；PLC控制器连接执行器，手操器连接计算机和PLC控制器。其特点通过PLC数据采集，现场通信与嵌入式控制计算机进行数据交换，对数据的在线辨识，通过神经网络自学习形成的知识库，并根据知识库生成具有自寻优特性的最佳控制策略发送给PLC，根据安全控制规则和具体控制算法分别输出控制信号和安全报警信号，实现锅炉最佳燃烧和安全控制。系统算法具有良好在线自优化特性和控制鲁莽性，有效实现锅炉稳定节能减排智能优化控制。
文档编号F24H9/20GK201072238SQ20072009702
公开日2008年6月11日 申请日期2007年8月9日 优先权日2007年8月9日
发明者罗武晓 申请人:天津万为科技发展有限公司