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循环流化床锅炉床温控制策略优化

作　者: 崔大伟
导　师: 张丽香
学　校: 山西大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 循环流化床锅炉 床温控制 自适应PID 模糊自整定
分类号: TK229.66
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


火力发电发展到今天,对环境保护的要求越来越高,随着优质煤炭资源的逐渐减少与枯竭,煤粉炉的发展将受到资源与环境的双重限制。社会上对劣质煤炭资源燃烧利用的研究方兴未艾,随之出现了许多与之相应的燃烧技术与手段。循环流化床燃烧技术适应了这一技术发展的需要,其优势就在于既能燃烧优质煤炭资源又能利用劣质煤炭资源,在燃料的选择上比煤粉炉更有优势。同时循环流化床锅炉在燃料燃烧过程中加入石灰石可以实现炉内脱硫脱硝,在污染物排放上具有明显的优势。利用循环流化床锅炉这一优势实现燃料的清洁燃烧和资源的高效利用将在一定程度上弥补煤粉炉的不足之处,可以预计在火电的未来发展中循环流化床锅炉将占据不可或缺的位置。循环流化床锅炉从小容量的工业炉发展到大容量的电站锅炉,研究循环流化床锅炉燃烧技术的文献和资料已经很多,但是我们对循环流化床锅炉的认识仍然有一定的局限,有些燃烧的机理仍然没有得到很好的阐释。已经建成的循环流化床锅炉在运行过程中仍然存在着一些问题,这包括循环流化床锅炉的床温超温结焦,燃烧不稳定,主蒸汽压力的波动,以及循环流化床锅炉水冷壁的磨损问题等。循环流化床锅炉的自动控制水平关系到这一技术使用的范围。循环流化床锅炉首先要解决床温的控制问题,本文在前人研究的基础上继续探讨模糊控制策略在循环流化床上的应用,基于模糊控制策略对循环流化床锅炉的床温控制问题进行改进,改进了基于模糊微调的方案,使用基于乘法规则的调节方案来代替基于加法规则的调节方案,并在MATLAB软件上进行了仿真研究,证明了这一控制策略的可行性。循环流化床锅炉的发展对控制系统提出了越来越高的要求,DCS控制系统已成为电厂不可或缺的组成部分。本文最后介绍了该方案的DCS系统组态方法。

全文目录


中文摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章 引言  12-19
  1.1 本文的研究背景及意义  12
  1.2 循环流化床锅炉简介  12-17
    1.2.1 循环流化床锅炉的物理结构  12-15
    1.2.2 循环流化床锅炉的多输入输出模型  15-16
    1.2.3 循环流化床锅炉的控制方式  16-17
  1.3 循环流化床锅炉床温控制国内外研究动态  17-18
  1.4 本文的研究的主要内容  18-19
第二章 循环流化床锅炉床温对象模型及PID控制仿真  19-31
  2.1 概述  19
  2.2 循环流化床锅炉床温控制模型  19-20
    2.2.1 床温控制模型建立过程  19-20
    2.2.2 典型工况下的床温模型  20
  2.3 MATLAB软件应用基础  20-22
    2.3.1 SIMULINK用于控制工程的模块库  21-22
    2.3.2 模糊控制工具箱  22
  2.4 床温对象的PID控制系统仿真  22-31
    2.4.1 单回路PID控制  22-23
    2.4.2 PID控制器参数工程整定方法  23-25
    2.4.3 床温对象PID控制系统仿真研究  25-28
    2.4.4 床温对象PID控制系统在变工况下的仿真  28-31
第三章 循环流化床锅炉床温智能控制系统研究  31-52
  3.1 模糊控制器的结构  31-32
  3.2 模糊控制器的设计  32-38
    3.2.1 模糊控制器的分类  32-33
    3.2.2 二维模糊控制器的设计  33-38
  3.3 循环流化床锅炉床温的模糊控制系统研究  38-52
    3.3.1 自调整因子模糊控制器的设计  38-40
    3.3.2 模糊积分控制器的设计与仿真  40-42
    3.3.3 基于加法规则的模糊自整定PID控制器的设计与仿真  42-46
    3.3.4 基于乘法规则的模糊自整定PID控制器的设计与仿真  46-48
    3.3.5 基于简化乘法规则的模糊自整定PID控制器的设计与仿真  48-49
    3.3.6 模糊自整定PID控制器的扰动试验  49-52
第四章 床温控制系统的DCS组态实现  52-62
  4.1 分散控制系统简介  52-58
    4.1.1 分散控制系统的结构  52-56
    4.1.2 分散控制系统的特点  56-58
  4.2 床温控制系统的DCS组态实现  58-62
    4.2.1 反馈控制部分  59
    4.2.2 调节器参数的模糊在线修正  59-60
    4.2.3 前馈控制部分  60-61
    4.2.4 小结  61-62
第五章 研究总结及展望  62-64
  5.1 本文的主要成果  62
  5.2 本文尚未解决的问题及下一步研究计划  62-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间取得的研究成果  68-69
个人简况及联系方式  69-71

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽锅炉 > 各种类型锅炉 > 燃煤锅炉 > 流化炉（沸腾炉）锅炉
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