本文關鍵詞：基于CFD低氮分體式燃燒器優(yōu)化控制系統(tǒng)設計與在線監(jiān)測

  更多相關文章： 人工智能建模優(yōu)化算法 分體式燃燒器 可信技術 在線監(jiān)測 CFD

【摘要】：燃燒器(Burner)作為熱能動力行業(yè)關鍵加熱設備,應用先進測控技術優(yōu)化其控制實現高效低排放是測控行業(yè)在熱能動力領域中重要研究方向。論文以基于CFD低氮分體式燃燒器優(yōu)化控制系統(tǒng)設計與在線監(jiān)測為題,系統(tǒng)研究基于CFD的低氮分體式燃燒器控制系統(tǒng)優(yōu)化技術與基于可信的在線監(jiān)測平臺技術,其研究成果對測控學科的發(fā)展及促進測試計量學科、儀器儀表學科和計算機學科交叉,具有重要學術價值與現實意義。研究工作得到廣州市科技型中小企業(yè)技術創(chuàng)新基金項目(2013J4400223)、廣州市科技企業(yè)孵化器發(fā)展專項資金項目(2013J4200015)的資助。論文對分體式燃燒器概況進行闡述,分析總結燃燒器數值模擬技術、燃燒器控制技術、可信度與監(jiān)測平臺技術國內外研究進展,研究分體式燃燒器控制性能上存在并亟需解決問題,提出結合CFD數值模擬技術、人工智能建模優(yōu)化算法、可信技術和在線監(jiān)測技術的問題解決方案。論文主要工作包括:(1)針對低氮分體式燃燒器控制、監(jiān)測功能關鍵性問題,研究分體式燃燒器低污染高效率的控制優(yōu)化、監(jiān)測中需要的關鍵技術,重點研究綜合運用CFD數值模擬技術、先進人工智能建模優(yōu)化控制算法、可信技術和在線監(jiān)測平臺等先進計算機及測控技術對分體式燃燒器的控制和監(jiān)測進行優(yōu)化,在現實應用中具有指導意義;(2)研究燃燒領域CFD數值模擬技術,制定低氮分體式燃燒器CFD數值模擬方案,確定ICEM+FLUENT+Tecplot360為數值模擬工具,結合燃燒理論闡明燃燒相關機理和模型;對分體式燃燒器在次級風旋流葉片機構開度分別為15?、30?、45?空氣流場特性以及初級風比例為5.985%、7.925%和15%條件下燃氣燃燒特性進行數值模擬與分析,為分體式燃燒器控制優(yōu)化策略確定提供參考。(3)對低氮分體式燃燒器控制系統(tǒng)軟硬件進行設計,分析低氮分體式燃燒器控制系統(tǒng)硬件體系方案,確定以西門子S7-200 PLC作為燃燒器系統(tǒng)控制核心硬件,以此對外圍運行參數檢測單元、按鈕及指示單元、指令執(zhí)行單元、用戶通訊單元等進行硬件選型設計。依據燃燒器各階段控制流程,對PLC系統(tǒng)軟件程序進行模塊化設計,進行控制效果測試,為實現低氮分體式燃燒器具有高效低氮排放性能控制系統(tǒng)奠定基礎。(4)低氮分體式燃燒器優(yōu)化控制算法設計,通過低氮分體式燃燒器NOx排放和操作變量實際測量數據,研究基于人工智能算法的低氮分體式燃燒器NOx排放數學建模和控制參數優(yōu)化,對最小二乘支持向量機(LSSVM)、ELM模型和SVR模型進行NOx排放建模和比較研究,然后應用遺傳(GA)算法、3種基于GA的混合算法對分體式燃燒器NOx排放進行優(yōu)化和分析,提出LSSVM+TSGA為分體式燃燒器實時優(yōu)化控制最佳方案。(5)設計基于可信技術低氮分體式燃燒器在線監(jiān)測平臺,設計分析基于可信技術的低氮分體式燃燒器在線監(jiān)測平臺方案。用C#開發(fā)基于可信技術的在線監(jiān)測平臺,設計基于SQL Server系統(tǒng)的在線監(jiān)測平臺SQL數據庫,通過開發(fā)身份認證模塊、完整性認證模塊實現在線監(jiān)測平臺可信服務功能。
【關鍵詞】：人工智能建模&優(yōu)化算法 分體式燃燒器 可信技術 在線監(jiān)測 CFD
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK16;TP273
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 課題提出背景及研究意義12-13
• 1.2 分體式燃燒器概述13-14
• 1.3 論文相關內容的國內外研究進展14-23
• 1.3.1 燃燒器數值模擬研究進展14-16
• 1.3.2 燃燒器先進控制技術研究進展16-20
• 1.3.3 可信度與監(jiān)測平臺技術研究進展20-23
• 1.4 論文主要研究內容23-26
• 第二章 基于CFD分體式燃燒器數值模擬26-48
• 2.1 引言26
• 2.2 分體式燃燒器建模與數值模擬方案設計26-27
• 2.2.1 計算模型26
• 2.2.2 CH_4氧化和NO_x生成機理26-27
• 2.3 不同二次旋流葉片機構開度空氣流動特性數值模擬27-35
• 2.3.1 湍流模型28-29
• 2.3.2 模型建立與初始約束條件設置29-30
• 2.3.3 模擬結果分析30-35
• 2.4 不同配風比燃氣燃燒數值模擬35-47
• 2.4.1 模型建立與網格劃分35-36
• 2.4.2 初始約束條件設置與網格獨立性驗證36-38
• 2.4.3 模擬結果分析38-47
• 2.5 本章小結47-48
• 第三章 低氮分體式燃燒器控制系統(tǒng)設計48-65
• 3.1 引言48
• 3.2 燃燒器控制系統(tǒng)硬件體系與設計48-55
• 3.2.1 燃燒器控制系統(tǒng)硬件體系48
• 3.2.2 燃燒器控制系統(tǒng)主要外圍單元硬件選型48-52
• 3.2.3 PLC控制單元52-54
• 3.2.4 PLC輸入輸出端口設置54-55
• 3.3 燃燒器控制系統(tǒng)軟件體系與設計55-61
• 3.3.1 燃燒器控制系統(tǒng)軟件體系55-56
• 3.3.2 控制流程56-59
• 3.3.3 控制軟件實現59-61
• 3.4 控制效果試驗分析61-63
• 3.4.1 試驗平臺介紹61-62
• 3.4.2 試驗內容和結果62-63
• 3.5 本章小結63-65
• 第四章 低氮分體式燃燒器優(yōu)化控制算法設計65-79
• 4.1 引言65
• 4.2 燃燒器燃燒優(yōu)化控制算法65-72
• 4.2.1 NO_x排放模型建立66-68
• 4.2.2 降低NO_x排放的混合人工智能算法68-72
• 4.3 NO_x排放模型建立72-74
• 4.3.1 建模數據72-73
• 4.3.2 基于LSSVM的NOx排放模型73-74
• 4.4 控制效果仿真分析74-78
• 4.4.1 NO_x排放建模方法比較74-75
• 4.4.2 基于CGA, SAGA, PSOGA及TSGA降低NOx排放75-78
• 4.5 本章小結78-79
• 第五章 基于可信技術的低氮分體式燃燒器在線監(jiān)測平臺設計79-93
• 5.1 引言79
• 5.2 基于可信技術的在線監(jiān)測平臺方案79-83
• 5.2.1 在線監(jiān)測平臺可信度分析79-81
• 5.2.2 基于可信技術的在線監(jiān)測平臺體系結構81-83
• 5.3 基于可信技術的在線監(jiān)測平臺C83-92
• 5.3.1 在線監(jiān)測平臺數據庫設計83-85
• 5.3.2 在線監(jiān)測平臺功能實現85-88
• 5.3.3 在線監(jiān)測平臺可信服務功能實現88-92
• 5.4 本章小結92-93
• 結論與展望93-95
• 參考文獻95-100
• 攻讀碩士學位期間撰寫的論文100-101
• 致謝101-102
• 附件102

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本文編號：524090