在上个世纪后半叶,随着大容量发电机组的发展和计算机技术的发展,火力发电厂的控制技术和控制水平有了极大的提高。特别是到了zui后二三十年,分散控制系统迅速占领了几乎所有的阵地。与此同时,一个全新控制理论和控制技术,也在悄悄的兴趣,并开始在市场上开辟自己的领域,这就是智能控制系统(inligentcontrolsystem),并在不长的时间里,智能控制系统已显示出自己强大的生命力和美好的发展前景。
智能控制系统可以讲是应运而生。理由是:
*,用户需要这种技术。现代的火力发电机组,正在向大型和超大型方向发展,国内600mw机组已成为主力机组,900mw机组也在建设中。随着电网规模加大,工业、农业、商业,以及居民生活用电的发展,随着发电设备制造技术的发展,更大型发电机组还会出现。大容量的发电机组,必然采用超临界参数,以及需要配备复杂的环保技术等等——所有这一切因素,都造成火力发电厂的控制系统变的非常庞大和复杂。虽然,计算机的功能越来越强大,但是应用软件的开发,工作量成倍的增加,系统调试无论从工作量或者从难度上考虑,都越来越困难。而智能控制系统恰恰在这些方面有其不可比拟的优越性。
第二,现在发电厂的建设和计划经济管理模式已大不相同。希望缩短建设周期,追求快速资金回报,是投资者普遍运作方式。因此,一个新的项目,准备工作,可行性研究,招标、定标等,要占去很多时间,以降低投资的风险。同时,一旦开始建设,开始大量投入资金,投资者则希望建设周期越短越好,以其达到尽快收回资金的目的。在工程的里程表中,留给控制系统调试时间常常十分有限,且得不到保证。这对于复杂的控制系统,需要对其控制逻辑在各种工况和运行方式下试验,需要的调试时间更长的情况下,使调试工作更是困难重重,甚至使系统不能及时投入。能不能边运行边调试呢?对以数学为基础的常规控制系统讲,这有很大的困难,但是对于智能控制系统讲,则正是它的特点.,也正是它的优点。
第三,以pid规律为基础的经典控制系统,设计时需要的数学模型,调试时需要准确的参数,显然,对于这复杂系统都存在困难。智能控制系统,恰恰是为了解决这些问题而设计的。
第四,智能控制系统由于其理论上的先进,和经典的控制系统相比,对计算机的硬件并没有苛求,但从长远来看,其编程容易,调试工作量减少,极可能降低控制系统投资,并缩短工程建设周期。
第五,智能控制系统的发展,需要计算机技术发展相配合,无须多言,计算机技术日新月异的发展,给智能控制系统提供了广阔的天地。
应运而生智能控制系统,在发电厂控制领域有着广阔的前景。那么什么是智能控制系统?它的现状如何?在发电厂控制系统智能化应采用什么策略?这是本文探讨的问题。
1.智能控制系统简介
智能控制系统作为自动控制领域前沿学科,很难作出一个完整的定义,因为在这里几乎任何时间都有新的理论、新的系统出现。一般来讲,智能控制是把人工智能的直觉推理方法用于可以自学习的控制系统,可以概括为自动控制和人工智能相结合。例如,在发电厂控制系统中,把运行人员的操作经验,和控制系统结合起来,并且能够通过自学习丰富系统的智能水平。智能控制系统中,越是高层次的智能决策,则更多采用仿人工智能。
智能控制有以下基本特点:
◆控制系统层次越高,体现的智能越高。
◆开环和闭环控制相结合。
◆定性控制和定量控制相结合,即控制逻辑和逻辑执行过程(如速度等)相结合。
◆智能控制具有自学习,自适应和组织功能。
◆信息处理方式既有数学运算,又有逻辑推理。
智能控制目前大约有以下几类:
◆以模糊数学为基础的模糊控制系统。
◆专家控制系统。
◆神经元控制系统。
◆结合多种方法的集成智能控制系统。
1.1模糊控制系统(fuzzycontr01sys-
模糊控制的基本思想是把人对被控对象的控制策略归纳为:if(条件)then(作用)形式表示的控制规则,通过模糊推理得到控制作用集,作用于被控对象或过程。控制过程的模糊算法有:
◆定义模糊集,建立模糊控制规则;
◆由基本论域转变为模糊集合论域;
◆模糊关系矩阵运算;
◆模糊推理合成,求出控制输出模糊子集;
◆进行逆模糊运算,判别,得到控制
模糊控制一般结构如下图。
在模糊控制中,和传统的控制理论不同,在0和1之间存在一个连续的函数。例如,“汽包水位高”,传统的控制理论认为,高于设定值即为高,调节器就向负向积分。在模糊控制理论中,认为可以有不同程度的高,例如把测量值描绘为:“pb正大,pm正中,ps正小,z0零,ns负小、,nm负中,nb负大”。这就是模糊化的过程。根据测量值不同的状况,经推理得到不同结论,即不同的输出量。可以看出,传统理论虽然对过程参数定义是“”的,即有明确的数值,但对于过程的复杂情况却不能描述。模糊理论虽然使用了一些模糊概念,但其描述更接近过程的实际情况。这就是讲,某个数属不属于某个范围,传统数学非“0”,即是“1”,模糊数学即认为有许多中间值,并且可以用“隶属度”函数来描写。实际上更准确描写了控制过程的状况。
模糊控制中的“知识库”,是指控制领域中的已被认识的控制规律的知识,它是由数据和模糊语言控制规则组成。例如,if(汽包水位高偏差大)and(持续时间长),then(给水调节门关小)。如果有若干模糊规则,可
以写成:
rlifisa1andecisb1thenuisc1
r2ifisa2andecisb2thenuisc2
r1ifisanandecisbnthenuiscn
此处,r模糊规则,e,ec状态变量,u控制输出变量。
模糊推理的算法有几十种,通常采用把隶属函数的隶属度视为真值进行直接推理。
逆模糊化是把模糊推理的结果得出的控制量u的隶属度函数采用加权平均判断法得出。
模糊控制系统设计的基本步骤:
◆确定输入变量和输出变量。
◆设计模糊控制规则。
◆确定模糊化和逆模糊化方法。
◆选择输入和输出变量的参数。
◆编制模糊控制程序。
◆选择系统采样周期。
和传统的pid控制系统相比,模糊控制系统zui大的不同在于系统的增益是根据控制系统运行情况,随时进行了优化,如比例带,常规系统总是一个常数,而模糊控制系统则是根据系统运行情况计算出的,具有自整定功能。
1.2专家智能控制系统(expertin—
ligentcontrolsystem)
专家智能控制系统模仿人的智能行为,采用家系统的推理机制,把人的智能、经验和专家系统、自动控制、模糊技术相结合,解决复杂系统的课题,使控制系统得到很高的水平。
1.2.1专家系统
专家系统是智能计算机系统,具有某个领域的专家知识和经验,也就是讲,专家系统根据人类专家提供的知识和经验进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,解决复杂系统的控制课题。因此,专家系统的主要功能取决于大量的知识和知识的表达和运用。专家系统和一般控制系统的不同在于,专家系统所要解决的问题一般没有算法解,需要在不*,不准确的信息基础上求出结论。
专家系统的结构如下图。
◆专家知识存于知识库内,采用机器可以识别的方法表示。如逻辑表示法,语义网络法,产生式规则,特性表示法,框架表示法,与或图法,过程表示法,黑板结构,神经网络,petri网络法等等。不同的表示法各有优缺点,可以满足不同的系统的需要。
◆数据库用来存放推理工程的信息和中间结果。
◆推理机是存放推理方法及进行推理。
◆解释器是专家系统的人/机接口。
◆知识获取是专家系统和专家的界面,专家的知识通过此界面存入知识库。
从专家的智能出发,按照过程的信息,依照一定的原则方法进行机器思维,就是推理。显然,在专家系统中,除去专家知识及其表示外,合理的推理是非常重要的。有关此方面的理论在飞跃的发展,实践上不断出现新的探索。
◆按照知识的表示方法,可分为按图搜索法和逻辑论证法。按图搜索法是从已有的知识出发的“节点”出发,按照一定图解问题的形式(如状态空间图,与或图等)到达目标状态节点的搜索法。逻辑论证法相当于采用数理逻辑方法进行定理证明的过程。
◆按照求解过程采用的方法,分为启发推理和非启发推理。
◆按照推理结果分为推理和非推理。推理的结论是*的,非推理的规则,如概率论方法,可信度方法,模糊子集法等形成的结论是不的。
◆根据推理求解过程特殊和一般关系运用,推理方法有演绎推理和归纳推理。
◆按照推理的思维方法有正向推理和反向推理等;
1.2.2专家智能控制系统
专家系统和控制系统相结合就是专家智能控制系统。显然,专家智能控制系统和一般专家系统相比应该具有以下特点:
◆控制系统必须有时效性,即必须考虑系统的响应特性。
◆系统必须有良好的人/机界面,可以在线设定和修改控制知识和逻辑。
◆能够随机处理非线形过程。具有中断能力。
◆和其他控制系统具有交换信息的接口。
专家智能控制系统分为直接专家智能控制系统和间接专家智能控制系统两类。
基于知识的专家系统直接影响被控对象,成为直接专家智能控制系统。
基于知识的专家智能控制系统间接影响控制系统,如仅监督和控制系统某个参数(如比例带等),称为间接专家智能控制系统。
直接专家控制系统结构如图三。
直接专家控制系统的设计,知识的表达通常根据工业控制的特点和实时控制的要求,采用产生式规则描述过程的因果关系,通过带有调整因子模糊控制规则来建立控制规则集。如以下形式:
u=f(e,k,i)
此外,f为智能算子,基本形式为:
ifeandkthen(if0thenu)
e为控制器输入信息集,k为知识库的经验数据和事实,o为推理机构的输出集,u为控制系统输出。
间接专家控制系统控制器中既包括算法,又有逻辑,如图四所示。
zui下层控制器中配置pid,fuzzy等基本算法,专家系统用来协调所有算法,根据现场的情况,利用知识库中的专家规则,确定采用何种算法和参数。
1.3仿人分层递阶智能控制系统
仿人分层递阶智能控制系统包括组织级、协调级、执行级三层,自上而下,智能递减,精度递增,按照控制系统偏差和偏差率的大小进行分层递阶控制,采用仿人智能控制实现过程控制的自动、稳定和优化运行。结构如图五。
◆当系统偏差变化大时采用专家控制ec。
◆当系统偏差稍大时,采用模糊控制fc。
◆当系统偏差小时,采用自整定pid控制和自寻优控制。
1.4神经网络智能控制系统
神经网络智能控制系统的理论基础是通过对神经生理学和神经解剖学的研究,模仿人的神经元信息处理和传递,建立的智能控制系统。因此,神经网络有以下特点:
◆分布储存和容错性。每个神经元按照分工储存信息,同时又存储相关多种信息,部分信息丢失可以恢复,具有容错性和联想功能。
◆可塑性和自适应、自组织性。各个神经元间的通讯方式是多样的,连接的能力是可塑的,满足突发信息传递能力。这使网络可以通过学习与训练进行自组织,适应不同信息处理的要求。
◆并行处理,整个网络的信息处理可以大规模并行处理,加快信息处理速度。
◆层次性,各种信息可以在不同层次的神经网络逐级进行。
神经网络智能控制系统有以下的一些优点:
◆具有逼近任何非线形函数的能力。
◆具有高速、高容错能力。
◆易于用于多变量控制系统。
◆具有自学习、自适应的特性。
神经网络智能控制系统,是智能控制系统一个新兴的领域,无论从理论到实践都在飞跃的发展着。并且和其他的智能控制系统相融合派生出神经网络自适应控制系统,模糊神经网络智能控制系统,神经网络*控制系统等等。
以下是几种典型的神经网络智能控制系统框图。
◆神经网络自适应控制系统(nnm—rac)(如图六)
nnc根据输出误差e=ym—y来修正,使得误差e等于零。
◆神经网络与常规控制结合控制系统(nnc)
nnc作为前馈与常规控制器组成的复合控制系统,当nnc学习结束后,,等于u2,常规控制不起作用,转由nnc控制。
◆神经网络内模控制系统(1mc)
nn状态估计由神经网络提任,控制器可以由nnc,也可以由常规控制器提任。
◆神经网络非线形预测控制系统(npc)(如图九)
这种算法采用预测模型、滚动优化和反馈校正,目的提供输出值的极值。
◆神经网络专家控制系统(npc)
神经网络专家控制系统把专家系统和神经网络系统结合起来,图十的结构可以有三种运行方式:专家系统单独运行(ec),神经系统单独运行(nnc),nnc和ec协调运行。结合两个系统的优势,可以达到更好的结果。
◆神经网络模糊控制系统
神经网络系统不能处理结构化知识,它需要大量训练数据,同时,模糊系统可以直接处理结构化知识,将圣经网络的学习机制引入模糊系统,使模糊系统具有自学习、自适应能力,以及以并行处理结构完成模糊推理,形成神经网络模糊控制系统,结构如下图。
1·5总之,智能控制系统无论从理论上和实践上都显示出比常规的经典控制系统的优越性,而且它*可以兼容、包含常规的控制系统,例如pid调节系统。同时,对于复杂控制系统,滞后非常大的系统,非线形的控制系统,不能写出准确表达函数的系统,都可以通过特殊的方法找到控制途径。显然,它的这些特点,在复杂过程控制中大有用场,例如大型火力发电机组的控制系统中。
2.智能控制系统应用现状
2.1一般情况
智能控制系统尽管在理论上还不*成熟,但在实践上却在迅速的发展中。在火力发电厂控制系统中,不少供货商也开始提供相应的产品和系统。
◆美国本特利公司在十多年前,对汽机故障诊断提出了专家系统,此系统可以对汽轮发电机组的七种常见事故作出*答案的诊断结果。
◆美国ris公司(rochesterlnstrumentsystemsco.)提供的tr一2000系列中,可以提供变电站监控的专家系统。
◆德国西门子公司提供的资料说明,他们的模糊控制器已在环保电站中应用,采用的基本结构如下图
在上述控制方案中,基本思想是尽可能保留常规控制方式,模糊控制加快系统的响应特性,采用常规系统消除系统的偏差。
如图,控制系统包括并联的两个回路,模糊控制输出对常规pi控制进行校正,模糊控制的输入是被控系统的控制偏差和此偏差的微分。模糊控制中,包括了专家系统和模糊控制。
此系统已应用于本生锅炉fgd炉压闭环控制和化学水处理ph控制系统。
◆其他厂商,如abb贝利、max公司等也都有推出自己在智能控制方面的设想和计划。
2.2国内在发电厂控制中,也有不少作着开拓性的工作,在电站局部控制系统中采用智能控制策略,有些还取得了良好的效果。举例如下:
◆某军事单位采用模糊控制改善对汽包水位的控制。
此控制系统采用p—fuzzy—pi方案。
在不同领域内采用不同的控制方式。
当偏差大于或等于某值时,采用比例控制,提高系统的响应速度。
当偏差小于该值时,采用模糊控制,减少系统的超调。
在接近设定值附近时,采用pi调节,消除系统偏差。
采用此方案后,改善系统响应特性和调节品质,见图十三。
上图中,曲线a为pid调节,曲线b为fuzzy调节,曲线c为p-fuzzy-pi调节。
◆某电厂为了优化燃烧控制系统,采用了模糊控制系统,使锅炉的效率提高2.8%。
该电厂为链条炉,滞后大,控制特性不好。改造中,采用了仿人智能的模糊控制器,实现了燃烧及炉膛负压控制。
基本设计方案采用了粗调、细调、精调三个阶段,5个模糊控制器。其中模糊控制器ao和a为粗调,按照热负荷和煤的发热量,计算出煤层厚度和炉排转速,再按照优化后的偏差值,输出炉排变化量和鼓风变化量。模糊控制器b为细调,把粗调的结果进行优化,并使系统具有记忆功能和学习功能。模糊控制器c在以上控制基础上细调风/煤比。模糊控制器d完成对炉膛负压的控制。
◆对于在火力发电厂日益广泛采用的变频电机的控制,有的供贷厂商采用模糊智能控制代替pid传统控制系统,使其控制特性得到改善。如图十四就是两种控制特性效果
a:智能控制器响应特性。
b:pid控制响应特性。
◆ai系列仪表。厦门宇光电子技术研究所开发的ai系列仪表在pid功能上加上了模糊控制算法规则,当偏差大时,运用模糊逻辑确定输出,如同熟练工人进行人工操作。当偏差趋小时,采用改进后pid算法输出。系统具有无超调和高控制精度的特点。针对非线形的复杂调节,设有自适应的调节规则,改善调节品质。表内设置有自整定的专家系统,节约调试时间和工作量。
2.3无论从国内和国外还可以举出不少智能控制系统开发和应用事例,但是仅以上举出的一些已可以说明,智能控制在发电厂的控制领域或已经起步。智能控制在解决复杂系统的能力,正在被确认。智能控制系统改善自动系统的品质,也被许多人认识。智能系统应用领域,无论在深度和广度上,都在前进。
但是,从另一方面看,在火力发电厂控制领域,智能系统仅仅是起步。
◆尽管可以举出不少成功应用实例,但和广泛采用经典控制系统相比,仍然是凤毛麟角,仍然不能构成了什么气候。
尽管不少厂商介绍他们的智能系统控制策略,但还没有厂商承诺大规模采用智能算法dcs系统。
火力发电厂大型项目建设,很少有业主要求提供智能控制系统。
总而言之,智能控制系统在火力发电厂的控制领域,虽然已经起步,但是要走的道路还很长,要解决的问题还很多。
3.火力发电厂采用智能控制的若干问题。
3.1在火力发电厂控制系统中采用智能控制,至少对解决以下一些问题有帮助:
◆有助于解决控制系统中的难题。
火力发电厂控制系统中,某些系统由于各种各样的原因,难于投入自动,以至成为老大难问题。如钢球磨煤机负荷调节。采用智能控制系统,对于解决此问题可以另辟绕径,妥善处理这一问题。又如燃烧调节,往往难于投入,而在国内不少电厂,采用智能调节已有解决这一问题的先例。
◆完善控制系统。
传统控制系统弱点之一就是只能按照设定控制规律和参数运行,而实际上运行工况十分复杂,即使增加许多校正回路,也不能保证系统处于*状态运行。例如,锅炉过剩空气系数。的控制,传统控制系统是参照锅炉厂家资料,经验数据,并按照热力试验结果,确定一个给定值。为了适应不同负荷下的情况,上述给定值加上“负荷”修正。实际上。是影响锅炉经济运行的非常重要的参数,关系到锅炉是否在合适的风/煤比下运行,关系到燃烧是否*,空气供应是否过剩太多,也就是说,关系到影响锅炉经济运行zui重要的指标q2(排烟损失),q3,(化学未*燃烧损失),q4(机械未*燃烧损失)数值。同时,α的合理数值远远不是理论计算和热力试验所能确定,也不仅是只和负荷有关。例如,它和煤种及煤的成分、发热量、水分、灰分等都有关系;它还和锅炉状况有关,如漏风,传热面的清洁度等有关。由于许多复杂因素的存在,常规调节系统,即使燃烧调节系统可以投入自动,并不意味着系统是处于理想状态下运行。
采用智能控制系统可以完善这一系统的功能。
智能控制策略解决这一问题,不是直接确定α的数值,而是确定α和锅炉效率的关系,以及影响α因素间的动态关系,并通过自学习自适应系统达到理想的状态。因此,α在此不是一个确定的、固定的数值,而是一个适应各种复杂情况,使锅炉效率达到*数值动态数据。
类似的系统在发电厂控制系统还有,特别是优化pid的参数,使其处于真正合理数值下运行,采用智能系统是可选方案。
◆提高控制水平。
需要继续提高火力发电厂控制水平已是各方面的共识。无论大型机组或中小型机组,运行人员数量越来越少,这就要求控制逻辑,特别是保护逻辑的设计,必须包括尽可能的复杂情况。这对于常规控制系统也有困难
之处。
例如,对于机组级自启动逻辑设计,由于情况的复杂,虽然很多人多年来经过不懈的努力,也有不少的成果,但是采用常规控制系统,距离完满实现机组级程序启动这一目标,尚需一段不小的距离。
如果采用智能控制系统实现机组级程序启动,可以把许多不确定的因素考虑到控制系统的逻辑内;可以处理许多突发因素对启动程序的影响;可以把许多操作经验编入控制系统逻辑;可以通过自学习、自适应等功能,使系统通过运行不断完善。有了这些优越性,解决这一问题有了新的途径。
又如,火力发电厂控制水平提高,要求减少运行人员,在这方面zui为突出的问题是辅助车间的自动化。辅助车间可以配置程序控制系统,但是车间运行方式变化,事故处理,应急运行方式的切换,常常离不开人为的干预。采用智能控制系统,大量逻辑分析进入控制系统,对事故的判断,逻辑推理功能增强,仿人智能的采用,为解决辅助车间无人值班设计提供可能。
因此,提高控制水平,必须有新的思路,智能控制系统是一条可选的道路。
◆开发新的控制功能。
这方面首先问题就是设备故障诊断。
我们知道,汽轮发电机组的故障诊断本特利等公司已经可以提供带有专家系统软件。锅炉、电厂辅机系统类似的软件也在开发中。在原子能电站控制系统中,也有类似智能系统用作设备的故障诊断和报警的软件在开发。
采用智能系统对设备进行故障诊断,把一部分运行人员的推理判断改由智能控制系统来进行,加快了故障判断的时间,并有可能对机组的健康状况作出判断。这对于提高设备可用率有重要意义。
另外,现在发电厂辅机运行控制设计,基本停留在保护联锁逻辑范围,至于ccs对于辅机运行方式管理原则,也仅是针对机组安全运行要求设计。但是,辅机的运行方式,对电厂的经济效益有很大关系。例如,磨煤机运行,给水泵运行等,在什么负荷下运行几台等,现在大都由人工判断。引进智能控制系统,就可以对辅机运行方式合理性、经济性进行计算和判断,提高电厂的经济运行水平。
再其次的发电厂经营与管理,如技术管理,检修管理、机组的运行管理等等,引入智能系统,也会提高管理水平。
3.2采用智能系统需注意的一些问题
综上所述,在火力发电厂内采用智能控制系统是可以大有作为的,无论是新建项目或已有电厂的技术改造,配置智能系统都会带来效益的。
但是,对于一个企业来讲,任何一项新的技术采用,都要追求经济效益,一般不能允许失败,特别是大的失败,这和科学研究有着根本的区别。而智能控制系统*是一项新的事物,那么在此应注意一些什么问题呢?我想到以下几点供参考。
*,采用智能控制系统须特别注意软件的开发。
针对不同的对象,不同的系统,选用适合的智能系统类型,算法及其中的参数。为此,设计人员,zui终用户(运行人员)应该更多的介入系统的软件设计过程中,以减少风险。
第二,尽可能采用相对成熟的系统和软件。
智能控制系统在成长中,对于火力发电厂控制系统,至今还没有见到供应整个电厂控制系统成套软件的资料。某些供货商承诺供应一些局部软件,除去上面本文已经提到的以外,还有abb-bailey公司可以提供若干软件等。但是由于情况变化比较快,应多向有关公司咨询。
由供货商提供的软件,特别是针对发电厂开发的一些软件,价格虽然比较贵,但是风险小,具有实用性。
应该指出,对于一些并不是十分复杂的系统,*可以自己开发应用软件。
第三,要考虑和原有系统结合。
智能控制系统在逻辑判断,选择控制方式,控制参数等方面有优越性,但是实现无差调节,传统的pi控制还是十分方便的。采用智能控制系统不应丢掉这些优势。
智能控制系统逻辑推理有其特点和优势,但是其基础不可能离开对工艺过程认识的知识。相反,正是在此基础上建立的控制系统逻辑。因此,充分利用包含已被认识运行规律和知识的原来的控制系统,作好其和智能控制系统的接口,是项目成功的重要条件。
有些供货商提供的系统是常规系统和智能系统相并行,除去分工不同外,也有是互为冗余考虑的,在目前情况下也不失为一个减少风险的措施。
当然,智能控制系统的设计,涉及到的问题还很多,如硬件的选择;效益的计算等,本人也在研究中。
3.3新建电厂智能控制系统配置设想
在这里提出针对新建火力发电厂控制系统配置智能控制部分的设想。当然,此设想是不成熟的,仅供同行在进行类似工作时参考。我想,如果其他条件相当,可供智能控制系统的厂商应存在优势,因为智能控制系统可以为企业带来经济效益。
◆ccs部分
一般讲,pid运算部分都可以智能化,即使对于基地式调节系统或者电动基地变送器,或着辅助车间调节系统,都可以智能化。pid调节智能化,至少可以改善调节品质,对于新建项目,也不会带来投资大量增加。
对于采用常规方法,整定困难的调节系统,或者效果不好的系统,应该智能化,如燃烧调节系统,送风调节系统,制粉系统调节,主汽及再热汽调节系统等,这些系统的智能化,会提高自动化投入率,改善安全经济运行水平,给企业带来可观的经济效益。
对于复杂系统全程调节,如给水调节,包括汽动泵、电动泵、及低负荷调节阀的切换逻辑,应可以智能化。特别对于超大型机组,控制逻辑复杂,智能化是解决问题的重要途径。
当然,准确确定智能化范围,需要按照项目实施中,各方面的实际情况确定。
◆das部分
目前das功能存在的主要问题是性能计算及优化经济运行方式;事故原因判断及相应操作指导。从理论上讲,在这两方面都可以引入智能控制系统,建立起必要的判断体系,为企业提供必要的决策参考资料。也可以由此寻求*解决这些问题的方法。可惜,目前尚未见到提供此方面成熟软件供货商的资料。
◆机组故障诊断
汽轮发电机组的故障诊断专家系统已经有供货商可以提供。但是应用到实际工程中很少。不需讳言,现有汽轮发电机组故障诊断软件,要使其发挥应有的作用不是一件简单的事情。这包括相关资料的输入;专业技术管理人才的配置等等。尤其是后一个问题,对于一个发电厂来说,是不容易的。因为,一个发电厂机组数量有限,配置专门汽轮发电机组故障诊断专家,平时事情会很少,关键时没有能使用智能系统的专家又不行。解决此问题的方法,应该充分发挥计算机网络的优势,建立地区故障诊断中心,才能充分发挥智能系统和专家的作用。
锅炉的故障诊断系统目前尚在开发中,没有系统的产品出现。之所以如此,是因为问题的复杂性难以用经典数学模型描写复杂的过程。在智能控制发展的今天,有可能采用新的方法取得突破。例如,对mft动作条件,其判断逻辑中,可以增加首出原因判断。对于其他系统保护动作,也应有首出原因判断等。这将为运行人员提供重要的操作指导资料。应该提到,在核电站的控制系统中,有人采用神经元系统控制原理,在开发类似的软件,其目的就是协助运行人员迅速判断事故的真正原因。
◆scs系统
scs系统目前缺少的优化运行方式,提高辅助设备运行安全经济水平。智能控制系统在这方面可以有所作为,但是目前这里尚是一片空白。
◆辅助车间控制
现在辅助车间多采用plc控制,控制的范围一般包括程序启动、停止,局部参数调节,事故时停止报警,以及和dcs通讯等。没有包括设备的运行方式优化,运行方式自动的自动切换,特别在事故时自动切换。如果就地不再配置运行人员,运行人员原来处理的许多操作,特别事故处理的操作,*采用数学模型处理,就会有较大的困难。而采用智能系统,就可以比传统的系统处理更多的问题。
4.加快火力发电厂控制系统智能化建议
4.1应该把火力发电厂控制系统智能化工作提到日程上来。
应该如何对待火力发电厂控制系统智能化这一问题呢?温故而知新,在这里我们不妨简单回忆一下zui近一个时期我国火力发电厂控制系统发展的历史。
上个世纪七、八十年代,我们热衷于开发ddzⅱ、ⅲ重型仪表时,这类仪表在国外正在走向后期,计算机控制系统已经兴起。当我们ddz系列仪表刚刚趋向成熟,也到了淘汰的边沿。dcs分散控制系统国内产品,在市场还未来得及露面,国外厂商已经迅速占领了中国市场。为什么会这样?为此可以讲出许许多多的原因,但是从根本上讲,是对控制系统技术发展方向和速度估计不足。目前,控制系统技术的发展速度并没有减缓,对发电厂控制系统发展要求依然存在,因此,把握住主要技术发展方向,加快发展速度,在相当长一段时间内都是很重要的。——应该从这个角度来看待控制系统智能化的问题。
控制系统智能化,无论从理论上和实践上都已经具备条件。但是对此问题的认识,在行业内还很不一致。相当多的同行对它的实用价值,还持有怀疑态度。把这方面的情况,资料,及时的介绍给业内人士,共同努力,是切不容缓的事情。
此处还应特别提出,在智能控制理论研究上,中国并不落后,应用技术也有一定的基础,问题是统一认识,认真去作,*有可能在新一轮技术竞争占据有利地位。
4.2加强技术交流,促进智能控制技术的发展。
作为一种前沿学科,智能控制系统在各方面都十分活跃。科研单位、大专院校、设计院、建设单位和生产单位,都有人在从事理论或实践工作。但是,目前除去国外供货厂商为了推销他们的产品介绍火力发电厂智能控制技术外,很少能见到这方面的技术交流。建议加强此项工作,肯定有利于智能控制技术的发展。
4.3充分利用国外成果
目前我国dcs供货格局仍然以国外系统为主(含合资企业),特别是对于i/o规模超过3000点以上的大型系统更是如此。既然花钱买技术,就应该使其物有所值。不妨在我们的招标文件,技术规范中明确提出要求对方提供成熟的智能控制技术。这样,我们不等待国外形成完整系列产品前,利用其已成熟的部分,加上我们的开发工作,有可能在智能控制系统开发竞赛中处于较有利位置。
4.4制定发展规划,适时进行总结
古人日:“凡事预则立”,指办任何一件事情只有有计划才能成功。发电厂控制系统智能化,虽然面临大好机遇,并不等于这件事就会自然而然顺利发展。电力行业应和仪表行业联合起来,抓住机遇,尽早确立我国在此领域内应占有的位置。
发电厂控制系统智能化发展规划应该包括在各个方面技术要求;未来发电厂控制系统智能化基本规范;参加单位、个人大体分工和权益;以及发展里程表等等。有了这样一个规划,就便于调动各方面的积极性,就有可能使个别单位的努力汇合起来,形成我们的发展优势。
当然,仅仅有规划是不够的。还要加上定期的把取得的成果进行总结,归纳,形成系列、规范,才能巩固和发展研究成果。