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油田注汽锅炉蒸汽干度控制方法研究

作　者: 孙健
导　师: 杨建华
学　校: 大连理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 蒸汽干度控制 T-S模糊模型模糊预测控制前馈-反馈复合控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 305次
引　用: 3次
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内容摘要

注蒸汽稠油热采是指稠油开采时向稠油层注入适当干度的高压蒸汽进行原油采集。注汽锅炉是油田注蒸汽热采的关键设备，是油田热采工艺过程中能耗最大的设备之一。蒸汽干度做为油田注汽锅炉安全运行中的一个重要参数，也是影响稠油热采效果的一个重要指标。而现阶段蒸汽干度控制基本上处于常规控制阶段，因此油田注汽锅炉蒸汽干度控制受人为因素影响较大，不仅油田注汽锅炉的安全运行受到威胁而且影响稠油热采的效果。为此，对油田注汽锅炉的蒸汽干度进行自动控制的研究势在必行。油田注汽锅炉自上世纪80年代引进以来，已逐步实现了国产化，但其控制系统的自动化程度仍停留在原来的技术水平上，并且其控制效率低下。随着先进控制理论和计算机技术的不断发展，将模糊控制、预测控制等先进控制技术应用于注汽锅炉蒸汽干度控制，提高注汽锅炉蒸汽干度控制系统的控制效率已成为一种趋势。本论文在系统阐述注汽锅炉工艺流程的基础上，对注汽锅炉控制系统的控制要求进行分析，提出注汽锅炉蒸汽干度控制系统目前存在的控制难点。由于蒸汽干度和蒸汽压力是注汽锅炉运行的重要参数和性能指标，也是制约注汽锅炉安全、节能运行的控制瓶颈，因此，本文在对基于T-S模糊模型的模糊预测控制进行重点研究的基础上，根据系统自身特点，提出了基于模糊逻辑的注汽锅炉运行参数控制方案，该方案采用以蒸汽压力误差及其变化率为输入变量的二维模糊控制器调节水流量，以稳定蒸汽压力：在燃料量-蒸汽干度调节回路中采用基于T-S模糊模型的模糊预测控制得出控制量，并将其与水流量前馈控制量相乘，构成蒸汽干度的前馈-反馈复合控制。本文设计的注汽锅炉蒸汽干度的基于T-S模型的模糊预测控制系统，将T-S模糊模型引进到广义预测控制中。仿真实验结果表明，该算法有较好的跟踪特性，控制效果良好。对这一控制方法的进一步研究，无论从理论上还是实际应用中都具有一定的意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 注汽锅炉蒸汽干度控制系统的研究现状  10-14
    1.2.1 国外注汽锅炉蒸汽干度控制系统的研究现状  10-11
    1.2.2 国内注汽锅炉蒸汽干度控制系统的研究现状  11-14
  1.3 课题研究的目的、意义及内容  14-15
    1.3.1 课题研究的目的和意义  14
    1.3.2 课题研究的主要内容  14-15
  1.4 小结  15-16
2 注汽锅炉及其控制系统  16-26
  2.1 注汽锅炉系统流程简介  16-19
    2.1.1 水汽系统  16-18
    2.1.2 燃烧系统  18-19
  2.2 注汽锅炉控制系统分析  19-23
    2.2.1 注汽锅炉时序控制系统  19-20
    2.2.2 注汽锅炉运行参数控制系统  20-23
  2.3 蒸汽干度控制系统分析  23-24
    2.3.1 蒸汽干度检测  23-24
    2.3.2 蒸汽干度对象大时滞特征  24
  2.4 蒸汽干度影响因素分析  24-25
  2.5 小结  25-26
3 模糊控制和预测控制的基本原理  26-37
  3.1 引言  26-27
  3.2 模糊控制的基本原理  27-29
    3.2.1 模糊控制的概念及其特点  27-28
    3.2.2 纯模糊逻辑系统  28-29
    3.2.3 具有模糊产生器和模糊消除器的模糊逻辑系统  29
  3.3 预测控制的基本原理  29-32
    3.3.1 基于模型的预测  31
    3.3.2 滚动式的优化  31
    3.3.3 反馈校正  31-32
  3.4 预测控制和智能控制结合的可能性和必要性  32-33
  3.5 预测控制的发展现状  33-36
    3.5.1 非线性预测控制(NMPC)  33-34
    3.5.2 智能预测控制(IMPC)  34-36
  3.6 小结  36-37
4 T-S模糊模型及模糊辨识方法  37-42
  4.1 引言  37-38
  4.2 T-S模糊模型的结构形式  38-39
  4.3 基于T-S模糊模型的辨识方法  39-41
  4.4 小结  41-42
5 基于T-S模糊模型的预测控制  42-48
  5.1 模糊预测控制的发展简述  42-43
  5.2 模糊预测控制的基本实现形式  43-44
    5.2.1 以过程信息为核心的模糊预测控制  43-44
    5.2.2 以模糊决策优化为核心的模糊预测控制  44
  5.3 基于T-S模型的模糊广义预测控制基本原理  44-47
    5.3.1 广义预测控制基本方法  45-46
    5.3.2 T-S模糊预测模型  46-47
  5.4 小结  47-48
6 基于模糊预测控制的蒸汽干度控制系统  48-61
  6.1 控制器结构  48-55
    6.1.1 蒸汽压力控制  48-51
    6.1.2 蒸汽干度的模糊前馈-反馈控制  51-55
  6.2仿真实验及应用分析  55-60
  6.3 小结  60-61
结论  61-63
参考文献  63-66
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  66-67
致谢  67-68
大连理工大学学位论文版权使用授权书  68

油田注汽锅炉蒸汽干度控制方法研究

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