锅炉炉膛负压仿人智能控制毕业论文

锅炉炉膛负压仿人智能控制毕业论文

目录

1 绪论........................................................ 错误!未定义书签。

1.1 课题背景及目的............................... 错误!未定义书签。

1.2 国外研究状况................................. 错误!未定义书签。

1.3 研究的容及要求............................... 错误!未定义书签。

1.4 设计难点及解决手段........................... 错误!未定义书签。

2 仿人智能控制系统的原理及特点........................... 错误!未定义书签。

2.1 仿人智能控制的原理........................... 错误!未定义书签。

2.1.1 仿人智能控制的基本思路.................. 错误!未定义书签。

2.1.2 仿人智能行为的特征变量.................. 错误!未定义书签。

2.2 仿人智能控制与PID控制相结合................. 错误!未定义书签。

2.2.1 PID控制的原理.......................... 错误!未定义书签。

2.4.2 仿人智能PlD控制器...................... 错误!未定义书签。

2.3 仿人智能控制系统的设计方法................... 错误!未定义书签。

2.3.1 被控对象的“类等效”简化模型............ 错误!未定义书签。

2.3.2 被控对象的模型处理...................... 错误!未定义书签。

2.4 仿人智能控制算法研究......................... 错误!未定义书签。

2.4.1 仿人比例控制算法........................ 错误!未定义书签。

2.4.2 仿人积分控制算法........................ 错误!未定义书签。

2.4.3 仿人智能控制器算法模型.................. 错误!未定义书签。

3 500t/h CFB锅炉炉膛负压仿人智能控制系统设计....... 错误!未定义书签。

3.1 500t/hCFB锅炉炉膛负压控制系统的简介.......... 错误!未定义书签。

3.1.1 炉膛压力控制系统简介.................... 错误!未定义书签。

3.1.2 炉膛压力的测量.......................... 错误!未定义书签。

3.1.3 炉膛压力控制的主要功能.................. 错误!未定义书签。

3.2 炉膛负压控制的方案设计....................... 错误!未定义书签。

3.2.1 炉膛负压控制系统方框原理图.............. 错误!未定义书签。

3.2.2控制对象的要求.......................... 错误!未定义书签。

4 系统仿真实验............................................ 错误!未定义书签。

4.1利用MATLAB建立仿真模型....................... 错误!未定义书签。

4.2 仿真结果对比图............................... 错误!未定义书签。

4.2.1 炉膛负压控制系统无干扰时的仿真研究...... 错误!未定义书签。

4.2.2 炉膛负压控制系统有干扰时的仿真研究...... 错误!未定义书签。参考文献 .................................................. 错误!未定义书签。致........................................................ 错误!未定义书签。1 附件一（开题报告）.. (32)

附件二（外文文献） (38)

1 绪论

1.1 课题背景及目的

电力工业是我国的国民经济发展的基础产业，在我国，电力生产主要以燃煤

火力发电为主，但燃煤发电的直接污染较大，特别是SO

2、NO

X

等有毒物质的排放。

其中，SO

2的排放是造成酸雨的主要原因，为了通过炉燃烧技术的改进，降低SO

2

、

NO

X

排放量，我国从60年代起开始对循环流化床锅炉进行研究，并在90年代以后和外国公司联合研究并取得了较大有发展，现在循环流化床锅炉已发展成熟并在全国广泛应用。保护环境，节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题，循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来，其高可靠性，高稳定性，高可利用率，最佳的环保特性以及广泛的燃料适应性，越来越受到广泛关注，完全适合我国国情及发展优势[1]。

循环流化床锅炉（Circulating Fluidized Bed Boiler,CFB）作为近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧锅炉，具有燃料适应性广、负荷调节性能好、灰渣综合利用等优点，因此在电力、城市供热、工厂蒸汽生产中得到越来越广泛的应用。但由于循环流化床锅炉的燃烧及汽水变化过程十分复杂，受影响的因素多，给煤、一、二次风，返料耦合性强，而且燃烧与汽水也存在复杂的耦合关系。此外，过程的非线性和大滞后也使对象更加复杂，难于建立精确的数学模型，这样对控制就提出了更为严格的要求。这包括两层意义：一是控制系统要有很高的可靠性；二是控制方案要有很好的控制实效。基于这样两点，CFB 锅炉一般都选择先进的DCS控制系统，特别是运用先进的控制方案能够实现锅炉燃烧的完全自控[2]。

1.2 国外研究状况

目前国火力发电厂锅炉风机大部分采用拖动电动机，其中95％左右为交流异步电动机直接拖动，恒速运行。随着电力经济的发展等，使电厂中的锅炉风机在运行中出现了裕量较大的问题，另外根据电网调峰的需要，机组长时间处于低负荷运行状态，使锅炉的送、吸风机长期处于低参数下运行，对厂用电率造成一定

影响。目前国直属发电厂锅炉风机配备的电动机以1 MW左右居多，大部分都是采用恒速运行，造成很大的浪费。根据节能工作的要求，其中有个别发电厂已考虑或试用风机调速运行，解决目前风机运行中出现裕量过大的问题。风机调速有几种方案，其中，应用最多的是变频器技术，或加装液力偶合器装置。此外，过程的非线性和大滞后也使对象更加复杂，难于建立精确的数学模型，这样对控制就提出了更为严格的要求。这包括两层意义：一是控制系统要有很高的可靠性；二是控制方案要有很好的控制实效。基于这样两点，CFB锅炉一般都选择先进的DCS 控制系统，特别是运用先进的控制方案能够实现锅炉燃烧的完全自控。

随着我国的电力工业的不断发展，作为火电厂重要设备的锅炉己走向大型化，锅炉控制系统也日趋复杂。系统的藕合性、时变性、非线性等特点显得更加突出，锅炉系统生产过程需要监视的容也越来越多，过程控制的任务愈来愈重，锅炉系统的运行与操作要求更为严格。早期在火电厂采用的人工控制或简单的仪表单回路调节系统己很难满足发电厂锅炉运行的要求。生产自动化方式逐渐不能适应时代的发展，锅炉控制系统的自动化面临着严峻的挑战。然而另一方面，计算机技术正在不断的发展、现代控制理论也在不断完善并应用。将上述两项技术相结合的自动控制技术应用于火电厂锅炉燃烧控制系统中，将会有效地提高火电厂的自动化水平，满足锅炉工艺发展的要求。安全可靠是机组运行的首要要求，特别是对大容量机组更是具有重要的意义。随着机组容量的增大，热力系统越来越复杂，需要监视、控制的项目显著增多。靠人来监视和操作，不仅劳动强度大，而且很难胜任，同时极易因误操作而造成事故，所以必须采用自动化仪表来完成监视和操作。检测装置能把机组的运行状态随时报告给人和调节装置；自动调节装置能简化操作步骤和减少操作数量，避免误操作；保护装置能在机组运行发生异常或运行参数超过允许值时进行报警，避免、限制、处理事故。因此，模糊控制系统的应用使锅炉运行的可靠性得到了进一步的提高。在世界围，由于能源危机和剧烈的市场竞争，对节约能源和减少燃料消耗的要求不断提高，环境保护和文明生产的的呼声日益高涨。对锅炉的控制系统进行优化，不但可以减少事故停机的损失和检修费用，还可以有效提高热效率，降低供电热耗和煤耗。机组还可实现自启停，可缩短启停时间，因而使各种热损失及工质损失都大为减少。通过采用自动装置和监控手段可以减少运行人员，有效地提高劳动生产率，因为在机组自启

停阶段，不需要临时增加运行人员协助操作和抄表。实现生产过程自动化，可使运行人员从繁忙的体力劳动和紧的精神负担中解脱出来，值班员除在机组启停时有些操作外，正常运行时只需要在控制室集中监视主设备及自动化仪表的运行情况[2]。

1.3 研究的容及要求

针对500t/h CFB炉膛负压控制要求，设计锅炉炉膛负压仿人智能控制系统，设计容主要有：

1).针对炉膛负压控制要求，设计炉膛负压控制系统总体方案。

2).选择所需的控制设备，画出设备主要接线图。

3).根据炉膛负压控制要求，设计仿人智能控制算法。

4).设计实现控制任务的程序结构。

5).利用MATLAB 建立仿真模型，研究控制算法的性能，并与常规PID控制进

行比较。

1.4 设计难点及解决手段

设计重点：

1).熟悉CFB锅炉工作原理，了解实际运行中炉膛负压控制的重要性。

2).设计的炉膛负压控制方案要求合理可行。

3).所选择的控制设备必须可靠性高，技术先进，最好列出具体生产厂家，型

号等。

4).根据控制要求设计的控制算法必须科学，列出详细设计及推导过程。

设计难点：

a.选择目前通用的开发语言平台，设计实现控制任务的程序结构框图。

b.利用MATLAB 建立控制系统仿真模型，从稳定性，鲁棒性，抗干扰等

方面研究所设计控制算法的控制效果如何，并与常规PID控制进行比较。

采用的手段：设计以CFB 锅炉炉膛负压为研究对象，通过对炉膛负压的调节，使炉膛负压控制在最佳压力围，通过查阅相关资料结合自己所学知识，在老师的指导下设计出符合要求的炉膛负压控制系统总体方案，画出总体设计图，设计控制算法和控制过程程序结构，通过MATLAB 仿真模型研究所设计控制算法的性能，得出其相对一般控制器的优势所在。