К оптимизации управления топочными процессами котлов

УДК 621.182.233:621.365.413.

К ОПТИМИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ТОПОЧНЫМИ ПРОЦЕССАМИ КОТЛОВ Б. Д. Хисаров, Ж. М. Рахимбеков Алматинский институт энергетики и связи В статье рассматривается оптимальное управление топочным процессом котла БКЗ-420 путём распределения материальных потоков между молотковыми мельницами и трубопроводами и центрированием факела.

Как объект управления технологический процесс распространенных в Казахстане котлов БКЗ-420 характеризуется:

• — нестационарностью технологического режима комплекса в целом;
• — многомерностью (большим числом управляемых переменных);
• — многокритериальностью (наличием множества критериев эффективности отдельных технологических операций и видов продукций);
• — иерархичностью (наличием взаимосвязей материальных потоков подсистем в одном уровне и взаимосвязей различных уровней управления).

Одной из основных задач является оптимальная загрузка молотковых мельниц с учётом их рабочего состояния и стабилизация факела в центре топки на определённой высоте [1,2].

Данная задача в настоящее время решается известными методами. Для котла БКЗ-420 существующие методы не совсем применимы: особое расположение горелок — неравномерность на делителе пыли; управлять центрированием факела приходится другим методом; затруднена задача обнаружения центра факела. C учётом указанных особенностей и возможностей перераспределения материальных потоков в работе рассматривается задача, математически моделируемая с применением теории нечётких множеств.

Другой важной задачей разработки систем управления сложными объектами является распределение нагрузок между параллельными технологическими операциями. Существующие модели и методы распределения нагрузок в параллельных системах не учитывают таких важных факторов, как частичная однотипность параллельных технологических операций и необходимость эффективного распределения нагрузок в условиях неполной информации о структуре и параметрах модели задачи. Условием математического моделирования задачи оптимального распределения нагрузок молотковых мельниц принимается недопустимость смещения зоны максимальных температур из центра топки с тем, чтобы перекосы тепловосприятий потоков водопарового тракта (ВПТ) не превышали некоторой заданной величины.

Для оценки рабочего состояния, влияющего на процесс горения каждой мельницы, вводится целевая функция задачи в виде.

(1).

где — общий расход топлива и воздуха (пылевоздушной смеси) горелки j-той мельницы; n — количество работающих мельниц;-оценка рабочего состояния jтой мельницы. Величина изменяется от 0 до 1 — максимальная нагрузка. Неработающие мельницы имеют нулевую оценку.

Введём дополнительные переменные: -расход топлива jтой мельницей;

jтую мельницу;-расход вторичного воздуха в iтую горелку. Переменная имеет аддитивный характер и относительно введённых переменных принимает вид.

. (2).

Расчет новых значений, а следовательно, изменения значений его составляющих должны производиться в соответствии с системой приоритетов:

.

котел процесс топочный.

т.е. при изменении сначала необходимо изменять, затем и потом уже. Причем: при уменьшении желательно уменьшать; при увеличении увеличивать также.

Заданный расход топлива должен быть распределен по мельницам полностью, без остатка, т. е.

. (3).

Характер работы агрегатов и их пропускные способности, а также взаимозависимость расходов топлива и воздуха с учётом, что, предполагают наличие позиционных ограничений:

(4).

(5).

(6).

.

где H и Z — n — мерные векторы; M и V — верхние и нижние ограничения. Окончательная математическая модель задачи управления непрерывным технологическим комплексом подготовки пылевидного топлива следующая.

(7).

(8).

(9).

(10).

(11).

(12).

Смысл (7) — (12) в оптимальной загрузке мельниц топливом в соответствии с их рабочим состоянием при одновременной стабилизации положения факела в центре топки.

Данная модель относится к классу линейных моделей задачи распределения нагрузок для объектов с параллельной структурой и позволяет решать поставленные задачи. Однако существует неравномерность распределения на делителе топлива, которая не позволяет путём регулирования подачей топлива контролировать центр факела. Поэтому в этой ситуации для определения месторасположения факела эффективно применить метод нечётких множеств, со следующим АЛГОРИТМОМ [3]:

Задать ряд приоритета для ограничений I=[1,…, L].

На основе информации, заранее получаемой от ЛПР, специалистов экспертов определить терм — множество нечётких параметров, и для каждого ограничения построить функции принадлежности выполнения ограничений .

ЛПР назначить начальные граничные значения ограничений.

Решить задачу максимизации целевой функции с учётом наложенных ограничений, определить решение:

Определить координаты точки схождения факелов. В качестве координат этих точек можно использовать max или min значения функции принадлежности.

Решение предъявить ЛПР для анализа.

Определив место расположения факела, переместим его в нужное положение при помощи метода крутки, который основывается на придаче нужного направления первичному воздуху на горелке.

• 1. Александровский Н. М., Егоров С. В., Кузин Р. Е. Адаптивные системы автоматического управления сложными технологическими объектами.- М.:Энергия, 1973. 272с.
• 2. Есбатыров Т. Е., Шукаев Д. Н. Распределение нагрузок между параллельными агрегатами. Учёт фактора однотипности агрегатов // Сб. научн. тр. Теория и практика создания АСУ.- Алматы, M., 1986. 45−57с.
• 3. Оразбаев Б. Б. Методы математического моделирования технологических систем при нечёткой исходной информации // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности.- 1994.-№ 4.-11- 13c.