基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统，包括：Simulink仿真系统，SCR仿真控制系统：模拟实际的外挂PLC或DCS控制过程，进行控制逻辑计算，根据计算结果输出脱硝反应器喷氨调门指令控制喷氨阀门以控制向SCR机理仿真系统输入的喷氨量；SCR机理仿真系统用于：通过Simulink搭建，根据SCR系统反应过程，借助反应动力学微分方程对SCR脱硝反应器的实际过程进行仿真，输出反应器出口NOx浓度到SCR仿真控制系统；WinCC系统，用于对Simulink仿真系统所使用的数据点进行具体的变量定义，根据定义的变量建立相应的数据结构，存取读入的历史数据，根据模拟实际的SCR脱硝运行系统进行WinCC组态画面的显示。

【技术实现步骤摘要】
基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统
本专利技术涉及脱硝控制
，尤其是涉及一种基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统。
技术介绍
随着国家一系列政策和法规的颁布，燃煤电厂的大气污染物排放已纳入严格监管，各电厂陆续开展了烟气超低排放改造。开发完善的火电厂脱硝技术，已成为我国电厂势在必行的任务。SCR(SelectiveCatalyticReduction，选择性催化还原)烟气脱硝技术作为最常用的脱硝技术，其喷氨量对最终出口NOx的控制具有重要影响。当喷氨量过少时，导致出口NOx排放超标；当喷氨量过量时，不仅影响脱硝效率，而且过量的氨气与烟气中的SO3反应生成硫酸氢铵和硫酸铵降低催化剂活性，造成空预器堵塞和腐蚀，同时过量的氨逃逸造成运行成本浪费和环境污染。目前已有大量研究集中在SCR反应器控制系统，包括传统PID控制系统、智能脱硝系统控制等，但是在上述方法控制过程中都需要长时间在现场进行参数的调整，但实际现场运行过程中某一段时间机组运行相对较为平稳，调整的参数不具有参考意义，往往在工况发生变化时，调整好的参数不能够适应；同时现场调试过程中参数调整不佳也会造成脱硝出口NOx的超标排放，对电厂带来不利影响。因此，在目前控制方法的基础上，开发出相应的仿真系统，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统，旨在解决现有技术中的上述问题。本专利技术提供一种基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统，包括：Simulink仿真系统，包括SCR仿真控制系统和SCR机理仿真系统，所述SCR仿真控制系统用于：模拟实际的外挂PLC或者DCS控制过程，根据输入的NOx数据，通过Matlab/Simulink进行控制逻辑计算，根据计算结果输出脱硝反应器喷氨调门指令控制喷氨阀门以控制向所述SCR机理仿真系统输入的喷氨量；所述SCR机理仿真系统用于：通过Simulink搭建，根据SCR系统反应过程，借助反应动力学微分方程对SCR脱硝反应器的实际过程进行仿真，根据输入的烟气流量预测值、入口NOx预测浓度以及喷氨量输出反应器出口NOx浓度到SCR仿真控制系统；WinCC系统，通过OPC通讯协议与所述Simulink仿真系统系统连接，用于对Simulink仿真系统所使用的数据点进行具体的变量定义，根据定义的变量建立相应的数据结构，存取读入的历史数据，根据模拟实际的SCR脱硝运行系统进行WinCC组态画面的显示。采用本专利技术实施例，通过Simulink实现SCR脱硝反应器的仿真，能够真实模拟燃煤电厂SCR脱硝反应器的实际工作场景，具有系统简单、成本较低的特点，且能够满足技术人员在不进电厂的情况下，实现SCR脱硝反应器控制系统的参数的调节。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统的示意图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本专利技术的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。根据本专利技术实施例，提供了一种基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统，图1是本专利技术实施例的基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统的示意图，如图1所示，根据本专利技术实施例的基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统具体包括：Simulink仿真系统10，包括SCR仿真控制系统102和SCR机理仿真系统104。SCR仿真控制系统102用于：模拟实际的外挂PLC或者DCS控制过程，根据输入的NOx数据，通过Matlab/Simulink进行控制逻辑计算，根据计算结果输出脱硝反应器喷氨调门指令控制喷氨阀门以控制向SCR机理仿真系统104输入的喷氨量；在本专利技术实施例中，NOx数据具体包括：反应器入口NOx浓度、出口NOx设定值、反应器出口NOx设定值与出口实际NOx浓度的差值、机组负荷、总风量、总煤量、以及脱硫出口NOx浓度。其中，上述控制逻辑计算具体包括：反应器入口NOx浓度预测、烟气量预测、基本喷氨量计算、串级PID计算。在本专利技术实施例中，SCR仿真控制系统102的参数主要根据历史数据训练得到。SCR仿真控制系统102具体用于：采用BP神经网络，根据机组负荷、总风量、总煤量、以及烟气含氧量进行脱硝反应器入口NOx浓度的预测，其中，BP神经网络采用输入层、隐含层、输出层3层结构，输入层节点个数对应BP神经网络的输入变量个数，输出层节点个数对应BP神经网络的输出变量个数，隐含层节点个数常采用经验公式确定，其中，n为输入层节点个数，l为输出层节点个数。采用最小二乘法，根据入口NOx浓度、出口NOx浓度、总风量、以及喷氨量，计算烟气量。基于入口NOx预测浓度和烟气量，根据公式1计算基本喷氨量:基本喷氨量＝(入口NOx浓度预测值-出口NOx浓度)×烟气流量预测值×氨氮摩尔比公式1。基于遗传算法辨识进行串级PID计算，通过第一级PID，根据出口NOx与设定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统，其特征在于，包括：/nSimulink仿真系统，包括SCR仿真控制系统和SCR机理仿真系统，所述SCR仿真控制系统用于：模拟实际的外挂PLC或者DCS控制过程，根据输入的NOx数据，通过Matlab/Simulink进行控制逻辑计算，根据计算结果输出脱硝反应器喷氨调门指令控制喷氨阀门以控制向所述SCR机理仿真系统输入的喷氨量；所述SCR机理仿真系统用于：通过Simulink搭建，根据SCR系统反应过程，借助反应动力学微分方程对SCR脱硝反应器的实际过程进行仿真，根据输入的烟气流量预测值、入口NOx预测浓度以及喷氨量输出反应器出口NOx浓度到SCR仿真控制系统；/nWinCC系统，通过OPC通讯协议与所述Simulink仿真系统系统连接，用于对Simulink仿真系统所使用的数据点进行具体的变量定义，根据定义的变量建立相应的数据结构，存取读入的历史数据，根据模拟实际的SCR脱硝运行系统进行WinCC组态画面的显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统，其特征在于，包括：
Simulink仿真系统，包括SCR仿真控制系统和SCR机理仿真系统，所述SCR仿真控制系统用于：模拟实际的外挂PLC或者DCS控制过程，根据输入的NOx数据，通过Matlab/Simulink进行控制逻辑计算，根据计算结果输出脱硝反应器喷氨调门指令控制喷氨阀门以控制向所述SCR机理仿真系统输入的喷氨量；所述SCR机理仿真系统用于：通过Simulink搭建，根据SCR系统反应过程，借助反应动力学微分方程对SCR脱硝反应器的实际过程进行仿真，根据输入的烟气流量预测值、入口NOx预测浓度以及喷氨量输出反应器出口NOx浓度到SCR仿真控制系统；
WinCC系统，通过OPC通讯协议与所述Simulink仿真系统系统连接，用于对Simulink仿真系统所使用的数据点进行具体的变量定义，根据定义的变量建立相应的数据结构，存取读入的历史数据，根据模拟实际的SCR脱硝运行系统进行WinCC组态画面的显示。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述NOx数据具体包括：反应器入口NOx浓度、出口NOx设定值、反应器出口NOx设定值与出口实际NOx浓度的差值、机组负荷、总风量、总煤量、以及脱硫出口NOx浓度。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制逻辑计算具体包括：反应器入口NOx浓度预测、烟气量预测、基本喷氨量计算、串级PID计算。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述SCR仿真控制系统具体用于：
采用BP神经网络，根据机组负荷、总风量、总煤量、以及烟气含氧量进行脱硝反应器入口NOx浓度的预测，其中，所述BP神经网络采用输入层、隐含层、输出层3层结构，输入层节点个数对应BP神经网络的输入变量个数，输出层节点个数对应BP神经网络的输出变量个数，隐含层节点个数常采用经验公式确定，其中，n为输入层节点个数，l为输出层节点个数。


5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述SCR仿真控制系统具体用于：
采用最小二乘法，根据入口NOx浓度、出口NOx浓度、总风量、以及喷氨量，计算烟气量。


6.根据权利要求5所述的系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁照威，孟磊，谷小兵，白玉勇，李广林，马务，江澄宇，岳朴杰，
申请(专利权)人：大唐环境产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11