[00993124]机炉鲁棒协调控制与分析诊断系统的研究

电站锅炉-汽轮机系统是一个复杂的多变量耦合系统，经典控制方法往往不能取得满意的控制品质，一些现代控制方法，如解藕、极点配置、LQ、INA、自适应控制等均是基于模型的方法，难以解决系统的鲁棒性问题。所谓鲁棒控制，就是在系统外部或内部环境变化时仍能保持期望的性能。鲁棒控制器适用较大的工况范围，且参数固定，不随工作点改变而改变，因此避免了控制器以及运行方式的频繁切换。该项目首先建立协调控制系统鲁棒分析及设计用模型，在对鲁棒控制策略研究的基础上，得到适合于机炉协调控制系统的鲁棒控制方法。针对一般鲁棒控制器形式复杂、实现困难的问题，该项目还要对所设计的鲁棒控制器进行合理的简化，以适应现场控制设备的要求。在理论研究的基础上，给出机炉鲁棒协调控制的方案，包括简化后的鲁棒控制器方法、控制器参数鲁棒整定方法及智能化控制方法，并在集散控制系统(DCS)上实现。以300MW机组为控制对象，完成机炉鲁棒协调控制的安装、调试与投运。诊断问题的解决，一方面依赖于对被诊断对象的了解程度，另一方面还要有适当的诊断方法。该研究通过对汽轮发电机组振动故障的分析，提出一种部分征兆下的故障诊断模型，该模型可以使诊断系统从部分症状开始，以无漏诊为目标，在不断增加故障征兆时，诊断结果逐步向真正原因逼近。在诊断知识库方面，除了使用常见的振动信号外，还考虑了过程参数的影响，使诊断更加准确可信。同时，对于新故障样本，系统也能够予以识别。结合试验台与依托工程，对部分理论与方法进行验证。以电站机组全工况自动化为目标，提出趋势预测及系统集成方案。该项目取得的主要成果包括：建立起用于评价协调控制系统性能的锅炉/汽机动态模型。已经形成一套新的基于鲁棒控制和智能控制的协调控制系统理论与方法。鲁棒协调控制的部分研究成果已经在实际工程中得到应用。其中达拉特电厂2#机(330MW)协调控制系统项目已经通过省级鉴定，并在1#机、4#机和神头第二发电厂2#机组(500MW)上推广应用。根据大型机组故障的特点，提出了部分征兆诊断理论及方法。该方法按照逼近一排除的思维方式进行故障诊断，以无漏诊为目标，使得部分征兆下的诊断结果包含真正的故障原因，且随着征兆的增加，逐步向真正的故障原因逼近，从而大大提高了诊断系统的可靠性与实用性。对汽轮发电机组常见故障进行了机理分析，总结出用于机组故障诊断的基本知识库。以该知识库为基础，结合现场机组的实际参数情况，可以逐步扩展成为适用于该机组本身的诊断知识库。提出基于热参数的诊断方法及新故障样本获取方法，用于实现诊断知识的自我扩充。通过对历史数据的分析，研究了用于汽轮发电机组振动状态预测和趋势分析的新方法。针对电站生产过程的特点，提出了将汽轮发电机组故障诊断系统纳入全厂数据管理系统的嵌入式故障诊断系统方案。应用该方案可实现数据共享，从而方便了生产管理，提高了诊断系统的可用率。用转子振动试验台试验数据与现场实测数据对提出的故障诊断理论与方法进行了部分验证；在依托工程上完成分布式在线监测与故障诊断系统的设计、安装与调试，并交付生产使用，取得了较好的应用效果。机炉鲁棒协调控制系统在达拉特电厂2#机上投入运行，通过内蒙古科委组织的专家鉴定。并先后在1#机、4#机及神头第二发电厂2#机上推广应用；分析诊断系统在天津第一热电厂11#机上投入运行，并在#8机上推广应用。项目取得的主要经济效益和社会效益包括：调系统的投入，减轻了运行人员的劳动强度，使他们能够集中精力处理机组运行过程中的异常情况，避免频繁操作而造成运行人员的疲劳。提高了整个机组运行的安全性。系统调节品质明显提高，机组运行稳定。特别是考虑了异常工况下机组的控制问题，可以避免事故的发生或扩大。提高了机组运行的经济性。手动调节时，主汽压力波动大(超过±0.5MPa)，为避免超压，常将其控制在较低的水平上。协调控制方式下，主汽压力波动小于±0.2MPa，因此可以提高机组的给定压力，且由于采用滑压运行方式，大大提高了机组效率。提高了机组对电网的适应性，从而为电网自动化和电网运行经济性和可靠性打下良好基础。分析诊断系统的应用，便于相关人员及时了解机组运行状态，制定合理的运行计划。当机组出现故障时，能协助工程技术人员快速、准确的找出故障原因，降低了维修费用；或给出操作指导，避免事故的扩大化。历史数据的长期保存，有利于分析机组运行历史，预测机组的发展趋势。