[发明专利]基于Simulink与WinCC的喷氨优化控制仿真系统

权利要求书

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：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；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，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，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，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；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SCR仿真控制系统具体用于：

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。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述SCR仿真控制系统具体用于：

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与设定值的偏差计算喷氨量，通过第二级PID，根据第一级PID计算的喷氨量与实际喷氨量的偏差计算得到阀门的开度，并最终确定脱硝反应器的喷氨量。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述动力学微分方程具体包括：Langmuir等温吸附方程和Eley-Rideal机理方程，所述动力学微分方程的参数包括：催化剂吸附能力、吸附速率指数系数、解吸附速率指数系数、脱硝反应速率常数的指前系数、NH3氧化速率常数、初始解吸附活化能、以及脱硝反应活化能。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述SCR机理仿真系统具体用于，在仿真过程中对两个方程中的参数进行寻优，确定适用的最优运行参数。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述WinCC系统具体包括：

WinCC变量模块，用于根据WinCC中的变量管理器的定义，对Simulink仿真系统所使用的数据点进行具体变量的定义；

WinCC数据库模块，用于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，其中，所述读入的历史数据具体包括：从火电厂脱硝SIS系统导出的数据、和/或通过WinCC与DCS系统直接连接读取的数据；

WinCC组态画面模块，用于根据模拟实际的SCR脱硝运行系统，通过SCR脱硝系统单元、实时运行曲线单元、数据归档单元进行组态画面的显示，其中，所述SCR脱硝系统单元用于模拟实际SCR运行画面，通过变量地址关联，显示入口NOx浓度、出口NOx浓度、喷氨量、阀门开度、阀门自动/手动状态、脱硫出口NOx浓度、出口NOx设定值、入口烟气量、出口吹扫信号状态这些关键点；所述实时运行曲线单元用于从WinCC数据库中读取并显示所述关键点随时间变化的曲线；所述数据归档单元用于在与现场DCS连接时，实时采集现场运行数据并存储至WinCC数据库中。