化学水处理系统的建模与仿真研究

发布时间：2020-08-17 10:05

【摘要】：在未来很长一段时间内,火力发电将仍然是我国主要的发电方式,而水资源作为能量传递的工质,其水质的好坏严重影响火电机组的安全、稳定运行。因此,只有对天然水进行净化处理,才可进入锅炉、汽机等设备参与运行,化学水处理系统已经成为火电机组运行过程中不可或缺的环节。但是随着社会科技的进步,化学水处理系统的自动化程度逐渐提高,电厂员工很难参与到实际的启机、停机以及故障练习中,从而难以提高操作人员的技术水平。另外,在实际系统过程控制中一些先进的控制策略是否可行,这些都成了迫切需要解决的问题。而火电机组的仿真系统能够重现真实对象的操作环境,并模拟实际对象的动态运行过程。利用该仿真系统既可以有效提高员工的操作水平,达到培训员工的目的,也可以为控制策略的研究提供试验平台。本文以内蒙古某电厂的化学水处理系统为仿真对象,首先深入研究了该仿真对象的运行流程,系统组成以及设备工作机理。采用模块化建模的思想,将实际化学水处理系统的整个工艺逐步细分到各个子过程与单个设备,并根据其特定的物理结构,反应规律,建立了反映其功能特性的机理模型。其次利用Fortran语言程序设计开发其对应的仿真模型,并进行模块化封装,基于OTS仿真支撑平台编译后形成算法库。依据仿真对象的工艺流程与控制逻辑,调用算法库中的仿真模型进行逻辑组态,完成了仿真对象各过程顺序控制的模拟仿真,实现了化学水处理系统过程控制的动态模拟。接着应用Intouch组态软件进行画面组态、动态链接,构造其仿真系统的监控平台。最后通过MMI(人机接口)驱动程序与通讯数据库MMI点表搭建仿真模型和监控平台的通讯桥梁。最终开发了一套基于C/S模式下且纯软件形式的化学水处理仿真系统。通过运行操作该仿真系统,各个设备可根据顺控步序被准确地操控,验证了各过程顺序控制策略的正确性,为工程师提供了优化控制算法的工具。仿真系统各系统处理后水质参数与实际系统处理后的水质标准误差在一定的合理范围内,验证了仿真模型能够真实地反应实际过程的动态特性。证明了该仿真系统的可用性,满足培训要求。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.9;TM621
【图文】：

拘酕嗤僮鳎嚓嗷ズ献鳎嘣餐噼瓿赏囗蝗挝竦呐嘌怠Ｍ?4.1 仿真系统的硬件结构图4.1 仿真系统的整体设计本文在一台 PC机上同时安装 Intouch组态软件和 OTS 仿真环境完成仿真监控系统和仿真控制系统的开发，再根据实际需要与控制规模在不同的计算机上设置多台操作员站。如图 4.2 所示为建立化学水处理仿真系统的框架图，该仿真系统主要由三部分组成：仿真控制系统、仿真监控系统以及两者之间进行数据通讯的人机接口MMI[50]。

图 4.2 仿真系统的框架图仿真控制系统：基于 OTS 仿真支撑平台开发的仿真控制系统是利用程序算学水处理系统各个设备以及相关过程的动态数学模型建立其仿真模型。通型输入输出的链接形成逻辑组态，是实现化学水处理系统的动态模拟仿真务器。仿真监控系统：基于 Intouch 组态软件开发的仿真监控系统是根据化学水处的工艺流程图，设计相应的仿真界面，实现对仿真控制系统的监控。该系是化学水处理仿真系统可视化界面的设计，可以满足仿真界面的操作控制显示要求，能够全范围、直观地将仿真控制系统的模拟参数，动态工业流来。数据通讯：仿真控制系统与仿真监控系统的通讯是由人机接口（MMI）来实接口主要是建立监控界面与仿真模型一一对应关系的通讯数据库。在仿真时，操作员在监控界面上进行的任何操作，对应产生的动态数据信息都会

图 4.3 仿真模型在运行 OTS 仿真平台时，设计好的仿真模型会根据模块提前设置好的数组参载数据，并根据模型内部的算法对数据进行实时处理。.2.2.1 通用模块的仿真模型仿真支撑平台 OTS 算法库中的通用模块较多，本文针对后续逻辑组态中常用陌生的模块做详细的算法说明，而简单且大家所熟知的模块例如“与，或，非”的法说明不做阐述。（1）双稳态触发器的仿真模型该仿真模型模拟了一个双稳态触发器，可以通过系数的设置选择触发器的两作状态。表 4.1 是触发器仿真模型的算法说明。表 4.1 触发器的仿真模型算法算法名：FLIPFLOP输 入 输 出 系 数

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本文编号：2795183