能源問題是關(guān)乎一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)發(fā)展的重要問題。燃?xì)馐枪I(yè)生產(chǎn)中重要的工業(yè)燃料,同時(shí),也是國民生活的必需品。為了實(shí)現(xiàn)我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,對于能源問題,我們必須要做到的就是最大程度的節(jié)約能源,提高能源利用率。本文以冶金鋼鐵行業(yè)為研究背景,利用對煙氣殘氧含量分析的方法,設(shè)計(jì)一個(gè)燃?xì)鉄嶂禉z測控制系統(tǒng),并能通過控制空氣流量使燃?xì)膺_(dá)到最佳的燃燒狀態(tài),以及估算燃?xì)鉄嶂�。該系統(tǒng)是基于PLC S7-200設(shè)計(jì)的,監(jiān)控系統(tǒng)是基于MCGS軟件進(jìn)行組態(tài),利用觸摸屏并且通過通訊的方式來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。再建立流量、殘氧含量等參數(shù)與生產(chǎn)目標(biāo)間的關(guān)聯(lián)模型,對空燃比設(shè)定值優(yōu)化以及估算熱值,進(jìn)行以下探索和研究。（1）制定熱值系統(tǒng)工藝的控制方案,明確控制任務(wù)。完成PLC選型及程序設(shè)計(jì),滿足現(xiàn)場控制需求,達(dá)到生產(chǎn)現(xiàn)場使用標(biāo)準(zhǔn)。（2）根據(jù)現(xiàn)場操作需要,搭建CO濃度檢測裝置,并建立CO補(bǔ)償空氣量模型。（3）根據(jù)數(shù)據(jù)分析,可以看出鋼鐵生產(chǎn)有著較大的優(yōu)化空間,并確定燃?xì)馊紵蕿閮?yōu)化目標(biāo)。（4）對熱值大量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)預(yù)處理與生產(chǎn)目標(biāo)模型的建立,對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析,選取燃?xì)饪諝饬髁恳约皻堁鹾繛槟繕?biāo)函數(shù)的輸入量,采... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

熱值系統(tǒng)工藝流程圖

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-7-通過對不合理情況的分析，我們可以得出本系統(tǒng)可利用檢測煙氣中的殘氧含量作為燃燒室內(nèi)的空燃比是否達(dá)到最佳比例的判斷依據(jù)。在熱值檢測儀中，對于煤氣的輸送必須保證穩(wěn)定性。在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，由于煤氣通常都是標(biāo)準(zhǔn)煤氣，通過調(diào)壓裝置就能保證輸送的穩(wěn)定性，而在實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，由于煤氣的各參數(shù)都可能會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，同時(shí)實(shí)際的工作環(huán)境也會(huì)帶來大量擾動(dòng)，這些擾動(dòng)都可能對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，這時(shí)就必須要求對于煤氣穩(wěn)定輸送且具有足夠的抗擾能力，因此往往采用閉環(huán)流量控制。殘氧含量控制是通過空氣閉環(huán)控制使煙氣中的殘氧含量達(dá)到其給定，此時(shí)煤氣和助燃空氣的比例就能保證煤氣充分燃燒。2.1.2熱值系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介圖2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1：手動(dòng)閥2：一級(jí)穩(wěn)壓裝置3：壓力表4：常閉電磁閥5：二級(jí)穩(wěn)壓裝置6：燃燒室7：氧化鋯煙氣分析儀8：點(diǎn)火裝置9：熱電偶10：煤氣調(diào)節(jié)閥11：空氣流量調(diào)節(jié)閥12：煤氣流量計(jì)13：空氣流量計(jì)14：風(fēng)機(jī)15：安全放散閥16：CO濃度檢測儀熱值檢測儀硬件結(jié)構(gòu)圖如上圖所示，主要由手動(dòng)閥、穩(wěn)壓裝置（燃?xì)猓ㄟ^濾）調(diào)壓器）、常閉電磁閥、空氣流量表、流量調(diào)節(jié)裝置、氧化鋯煙氣分析儀、風(fēng)機(jī)以及安全裝置等組成。手動(dòng)閥的作用是負(fù)責(zé)熱值儀燃?xì)夤艿朗欠駷槿紵隣t輸送燃?xì)�，穩(wěn)壓裝置的作用是調(diào)整輸氣管道輸送的煤氣壓力并使煤氣壓力穩(wěn)定在某一個(gè)壓力值上，常閉電磁閥負(fù)責(zé)氣體管道的開閉；流量計(jì)作用是量取各路氣體流量，氣泵的作用是提供煤氣燃燒所需的助燃氧氣，安全放散閥的作用是當(dāng)空氣管道壓力過高時(shí)，將多余的空氣

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-9-本熱值檢測控制系統(tǒng)有兩個(gè)流量閉環(huán)控制，是空氣閉環(huán)和燃?xì)忾]環(huán)，閉環(huán)控制的原理是負(fù)反饋原理，閉環(huán)控制系統(tǒng)由測量裝置、控制器、執(zhí)行元件和被控對象組成。在本系統(tǒng)中，燃?xì)忾]環(huán)系統(tǒng)的測量裝置是流量計(jì)，被控對象是流量。空氣閉環(huán)的測量裝置為氧化鋯分析儀，被控對象為流量。兩個(gè)閉環(huán)控制的控制器都采用PLC控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)都為流量調(diào)節(jié)閥。圖2.3系統(tǒng)運(yùn)行流程圖2.3熱值檢測控制系統(tǒng)的算法選擇為了使燃?xì)獾娜紵隣顟B(tài)達(dá)到最佳狀態(tài)，對燃?xì)夂椭細(xì)怏w的流量的控制必須是響應(yīng)迅速而且穩(wěn)態(tài)誤差盡可能小，快速跟隨性能好，最好做到無穩(wěn)態(tài)誤差。而常用的控制算法有模糊控制和PID控制。模糊控制是將檢測器檢測的精確量模糊化處理，經(jīng)過模糊控制器加以運(yùn)算，將控制器的運(yùn)算結(jié)果的模糊量轉(zhuǎn)化為精確量對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。模糊控制雖然不需要知道控制對象的準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，但其對于一些簡單信息的模糊化處理會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差加大，降低控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)模糊規(guī)則和隸屬函數(shù)的制定是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)。閉環(huán)PID控制是一種最優(yōu)控制，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)當(dāng)中，PID的控制特點(diǎn)是不需要掌握被控對象精確的數(shù)學(xué)模型，控制原理容易掌握且易于實(shí)現(xiàn)，控制參數(shù)之間互不影響，參數(shù)整定方法簡單，結(jié)構(gòu)改變靈活。閉環(huán)PID控制是基于反饋控制，利用偏差調(diào)節(jié)被控量，而反饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是服從給定，抵抗擾動(dòng)。根據(jù)對模糊控制和PID閉環(huán)控制的分析，可以得知對于熱值檢測儀的控制系統(tǒng)最適合采用閉環(huán)PID控制。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]熱值儀在熱處理爐的應(yīng)用及改進(jìn)[J]. 張紅強(qiáng).  自動(dòng)化應(yīng)用. 2016(07)
[2]基于PLC變頻器觸摸屏綜合利用自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J]. 陳慧敏.  教育現(xiàn)代化. 2016(04)
[3]軋鋼加熱爐燃燒工況在線測控系統(tǒng)[J]. 張?zhí)祉?馬世偉,沈跳,王建國,饒文濤.  計(jì)算機(jī)測量與控制. 2015(10)
[4]S7-200 PLC在PID閉環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 孫福成.  中國包裝工業(yè). 2015(12)
[5]DV-RRZY-3燃?xì)鉄嶂祪x在加熱爐上的應(yīng)用[J]. 張富,王剛,趙桐斌,東野長海.  冶金能源. 2015(03)
[6]觸摸屏實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉄崴鞅O(jiān)控的研究[J]. 賀宗彥,馮良,龐志輝,齊亞騰,胡標(biāo).  上海煤氣. 2014(06)
[7]空燃比動(dòng)態(tài)尋優(yōu)系統(tǒng)在加熱爐上的應(yīng)用[J]. 白龍飛.  工業(yè)爐. 2014(06)
[8]天然氣熱值調(diào)整控制系統(tǒng)的優(yōu)化[J]. 劉俊德.  煤氣與熱力. 2012(10)
[9]基于數(shù)值模擬的熱風(fēng)爐燃燒模型[J]. 陳杉杉,國宏偉,張建良,楊天鈞.  北京科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(05)
[10]熱處理爐燃燒控制研究與應(yīng)用[J]. 李西安,張紅強(qiáng).  自動(dòng)化應(yīng)用. 2010(09)

碩士論文
[1]自動(dòng)熱值測量系統(tǒng)[D]. 蔡鐵.湖南大學(xué) 2002



本文編號(hào)：3463376