安全、高效始终是电力生产领域不断追求的目标。“竞价上网”迫使电力生产厂家最大限度地挖掘机组的潜力,提高效率,减少人员,降低成本。作为火电机组的耗能大户,制粉系统的安全经济运行直接影响着整个机组的安全性和经济性。针对长期困扰火电机组制粉系统自动化控制的主要问题:球磨机料位难以测量和系统设备未实现优化协调运行的难题,本文采用基于理论分析的动态仿真、物理实验和生产现场实验相结合的方法,研究了采用超声波对球磨机内物料料位的非接触测量方法,以及基于遗传算法的制粉系统运行优化方法,为火电机组制粉系统的优化运行提供技术准备。本文的工作主要包括:①基于波动理论建立了超声波传播的单层模型与固体颗粒负载模型,并进行了仿真实验。通过两层模型与单层模型求解结果的比较,得出判断球磨机不同位置有无物料的方法:1)通过相速度的测量,根据相速度的差异来判别监测点有无固体物料负载;2)分析接收信号的能量,通过能量值的大小进一步确定固体物料负载的有无。该两种方法可以相互补充和验证。②为了研究球磨机超声波非接触测量方法和具体的测量方案,本文进行了实验室实验和现场实验。实验室实验表明:根据接收信号的特征参数(峰幅、信号水平)和波形(时域、频谱及功率谱估计),可以判断出筒体壁面上是否有物料负载。生产现场实验验证了仿真分析和实验室实验的结果。③设计完成了基于遗传算法的制粉系统优化计算方法。该优化算法基于十进制,交叉率、变异率自动调整,能适应多参数快速计算的需要。在所建立的制粉系统制粉单耗数学模型的基础上,采用该遗传算法进行运行参数的动态寻优,并结合某670t/h锅炉DTM380/830型球磨机制粉系统和某908t/h锅炉MG350/600型球磨机制粉系统,完成了火电机组制粉系统运行优化模型的初步开发。④提出了基于微增量的能损计算方法,对系统优化分析进行了充实和补充,以保证优化系统能及时给出优化运行的指导,同时也可与遗传优化计算结果进行相互验证。⑤完成了火电站中球磨机料位测量及制粉系统优化的系统设计方案。该系统主要包括发射卡、采集卡、PC、控制软件、通讯软件、信号分析软件和优化分析计算软件等。本文的创新点和学术价值在于:①首次较深入地研究了球磨机料位的超声测量方法。该方法为火电站球磨机