模糊控制、变频调速技术在发电厂凝结水系统中的应用
八五"、"九五"期间，国家电力事业得到了迅猛发展。随着装机容量成倍增加；电力系统的供需矛盾发生了转变，由供电市场变成用电市场。现在发电企业的负荷率一般在60%~70%。随着"竟价上网"方针的贯彻实施，发电企业面临激烈的市场竞争，挖掘内部潜力、节能降耗、提高效益是必由之路，并且节能降耗也是国家的基本政策。现在各个电厂都在进行降低成本，提高经济效益的工作，而降低厂用电量是其中的有效措施之一。针对现在变频技术发展和成熟，以其优良调速特性和应用业绩为依托；以及凝结水泵电力拖动系统技术特点和电厂运行要求，决定进行凝结水泵变频调速改造。为确保工艺系统安全稳定运行，设计只用一台变频器控制一台泵，而另一台凝结水泵继续进行工频运行，用来防止变频器故障时备用投入。此变频调速系统的控制部分采纳了先进集散控制系统的设计思想，采用DCS系统的模糊控制器实现自动水位调节；由DCS进行顺序控制和联锁保护。
一．控制对象介绍：
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变频调速系统控制对象设备是二台225KW电机凝结水泵，其运行方式为一运一备。根据汽水系统运行方式，控制系统是一个多输入多输出系统，系统解耦复杂。控制系统的被控对象是除氧器、凝汽器水位。被控对象具有滞后、大惯性、时变性、不确定性等特点；而且被控对象的特性随机组负荷而变化。从而用传统PID串级调节难以进行有效控制。在大变化、全过程运行中，只能做到间断性的除氧器水位调节控制，而凝汽器水位只能手动操作，控制效果差。
二．调速系统主要功能设计
1.控制系统通过DCS进行被调量闭环控制，即由变送器检测被调量，送入DCS进行FUZZY-PI调节运算，其输出控制变频器的频率，进而调节水泵转速，达到保证被调量在正常范围内的目的，并且得到较好控制效果。
2.控制系统有三种工作方式，即远方自动、手动和就地手动。
远方自动方式，即由DCS模糊控制器调节信号进行自动控制。
远方手动方式，即在DCS操作员站上进行手动控制。
就地控制是在变频器处通过变频器面板进行操作或应急处理。
3.报警设定：变频器故障，被调量高/低，失电报警，偏差报警。
三．实时监控系统的组成
3．1控制系统由DCS和外围仪表设备构成。DCS选用新华公司的XDPS-400系列产品。
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3．2变频调速系统接受和输出以下信号：
3．2．1接受信号
(1) 4-20mADC（DCS）调速信号
(2) 开、停泵的信号
(3)复位控制的信号
3．2．2输出以下信号
(1) 4-20mADC转速反馈信号
(2) 泵电流、电压信号
(3) 泵运行状态信号
(4) 变频器、泵故障信号
四．实时控制软件的设计
实时控制软件采用 基于WindowsNT环境的XDPS软件，以功能图块语言进行开发的，充分利用DCS强大软件功能。采用除氧器、凝汽器水位变化的模糊控制，取代原来PLC串级PID控制。
模糊控制器的输入变量为除氧器、凝汽器水位与水位设定值偏差；控制器的输出信号是除氧器、凝汽器水位控制解模糊偏差。FUZZY-PI复合控制系统结构简图如下：
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FUZZY-PI控制提升了控制性能，有效地克服汽水系统发非线性和不确定性；较传统串级PID控制有良好鲁棒性。
五．投运情况
电厂DCS系统已经于2001年7月17日投入运行，实践证实：
1.凝结水泵实现软启动，启动电流小且平稳，减少对电网和管网设备的冲击，降低设备运行维护费用。
2.在机组深度负荷调峰时，凝结水泵运行在不同转速、凝结水的流量变化幅度跟随机组负荷变化；有利于维持除氧器水位的恒定。
3.节约能源-节能在30%
4.模糊控制克服许多干扰因素，提高了系统的控制性能，系统的动态和静态特性全面改善，有良好鲁棒性。
5.优异的调节性能---启动平稳、调节范围宽、调节线性度可达0.99、控制精度高、控制效果好。
实践证明，此系统稳定可靠、操作简单、节约能源、完全满足生产要求、可提高电厂的经济和技术指标。系统具有较强现实意义和推广价值。
