工業(yè)鍋爐屬于高污染的工業(yè)設(shè)備,主蒸汽壓力的優(yōu)化控制是實(shí)現(xiàn)熱電廠鍋爐節(jié)能減排的重要一環(huán)。本文以獨(dú)山子石化公司熱電廠2#220t/h煤粉鍋爐為研究對(duì)象,在分析熱電廠鍋爐燃燒過(guò)程的原理和影響因素以及優(yōu)化控制要求的基礎(chǔ)上,以送入爐膛的煤粉量作為主要控制量,主蒸汽壓力作為被控量。在保證安全性的基礎(chǔ)上,提出基于動(dòng)態(tài)矩陣控制(DMC)和廣義預(yù)測(cè)控制(GPC)的鍋爐燃燒系統(tǒng)主蒸汽壓力回路的優(yōu)化控制方案,并實(shí)現(xiàn)基于LabVIEW的主蒸汽壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文主要工作總結(jié)如下:(1)分析現(xiàn)有的電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制策略,針對(duì)該熱電廠目前存在的問(wèn)題,使用預(yù)測(cè)控制器控制和優(yōu)化主蒸汽壓力控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了以煤粉量為主要影響因素的主蒸汽壓力控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)。(2)根據(jù)該熱電廠的實(shí)際情況設(shè)計(jì)了基于主蒸汽壓力控制系統(tǒng)的DMC控制算法,并給出合理的DMC參數(shù)調(diào)節(jié)方法。實(shí)現(xiàn)DMC控制器的仿真驗(yàn)證,對(duì)比PID控制的主蒸汽壓力輸出響應(yīng),并驗(yàn)證DMC控制程序的可行性。(3)對(duì)該熱電廠主蒸汽壓力回路數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,采用遞推最小二乘法(RLS)對(duì)回路數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)。設(shè)計(jì)基于主蒸汽壓力控制系統(tǒng)的GPC控制算法,并給出合理的參數(shù)調(diào)節(jié)方... 

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熱電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

西安理工大學(xué)工程碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位論文8主要構(gòu)成部分。燃燒器主要是通過(guò)壓力作用使得燃料和空氣能夠進(jìn)入爐膛，并使得燃料得以充分燃燒，其一般安裝在爐膛的爐墻或四個(gè)角落�？諝忸A(yù)熱器主要是將爐膛所需的空氣流從初始溫度加熱到所需溫度，用于提高鍋爐的熱交換性能，從而降低能量消耗。汽水加熱設(shè)備主要由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過(guò)熱器和再熱器等部分構(gòu)成，其主要功能是為了吸收煤粉燃燒所產(chǎn)生的熱量，從而利用其能量將水轉(zhuǎn)換為蒸汽[37]。省煤器的主要功能是通過(guò)煙氣的余熱將鍋爐中的水進(jìn)行加熱，一方面，通過(guò)對(duì)煙氣的二次利用使得排煙溫度降低，另一方面，在節(jié)省能源的同時(shí)提高了燃燒效果，通常將省煤器布置在鍋爐的尾部垂直煙道中。汽包主要是為了將下降管和聯(lián)箱等系統(tǒng)進(jìn)行整合，從而構(gòu)成一個(gè)水循環(huán)回路，其一般為圓筒狀，安裝在鍋爐的頂部。水冷壁是鍋爐的主要受熱部分，其內(nèi)部為流動(dòng)的水或蒸汽，用來(lái)吸收爐膛中高溫燃燒產(chǎn)物的輻射熱量。為提高蒸汽的循環(huán)熱效率，該鍋爐燃燒系統(tǒng)裝有過(guò)熱器和再熱器。其它鍋爐安全閥主要是為防止鍋爐內(nèi)部壓力超過(guò)規(guī)定值而設(shè)置的閥門(mén)，若爐內(nèi)壓力超過(guò)規(guī)定值，安全閥將自動(dòng)啟動(dòng)，放出蒸汽以降低爐內(nèi)壓力，當(dāng)爐內(nèi)壓力降至規(guī)定值，安全閥將自動(dòng)關(guān)閉。吹灰器一般設(shè)置在鍋爐爐膛、水平煙道等的爐墻上，主要是為了清除鍋爐受熱面上的積灰等。2.1.1鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)獨(dú)山子熱電廠二電廠煤粉鍋爐燃燒系統(tǒng)主要包括：輸煤模塊、磨煤模塊、風(fēng)煙系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)等環(huán)節(jié)，諸如爐膛溫度、煤粉細(xì)度、飛灰含碳量、煙氣含氧量等參數(shù)均可反應(yīng)其運(yùn)行的狀況。鍋爐燃燒系統(tǒng)總體示意圖如圖2-2所示。圖2-2電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)總體示意圖Fig.2-2Theoverallschematicdiagramofaboilercombustionsysteminapowerplant

西安理工大學(xué)工程碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位論文26表3-1主汽壓力回路DMC控制參數(shù)Tab.3-1TheDMCcontrolparametersofmainsteampressurecircuit序號(hào)DMC控制參數(shù)設(shè)置值1采樣周期T1s2控制時(shí)域M13預(yù)測(cè)時(shí)域P404建模時(shí)域N605誤差權(quán)系數(shù)q0.16控制權(quán)系數(shù)r0.47校正參數(shù)h0.3圖3-5主蒸汽壓力回路DMC控制輸出響應(yīng)Fig.3-5ThemainsteampressurecircuitDMCcontroloutputresponse如圖3-6所示為同一對(duì)象模型，其他控制參數(shù)相同，當(dāng)選取恒值修正參數(shù)h=0.3，對(duì)應(yīng)加權(quán)系數(shù)r分別取不同值時(shí)，主蒸汽壓力回路DMC控制系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線(xiàn)。DMC控制不同控制權(quán)系數(shù)r的控制效果表如表3-2所示，可以看出，隨著控制加權(quán)系數(shù)r的增加，被控系統(tǒng)的超調(diào)量明顯變小，但是控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)、響應(yīng)速度變慢，所以要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的控制加權(quán)系數(shù)r。表3-2DMC控制不同控制權(quán)系數(shù)r的控制效果表Tab.3-2TheDMCcontroleffecttableofdifferentcontrolweightcoefficientr序號(hào)控制權(quán)系數(shù)r取值超調(diào)量（2%）穩(wěn)態(tài)誤差調(diào)節(jié)時(shí)間10.000113.1%0.14%179.7s20.26.8%0.07%205.3s30.40.12%0.05%238.3s40.60.01%0.02%271.1s50.800.01%386.8s


本文編號(hào)：2943042