直接空冷凝汽单元动态参数监测优化设计

发布时间：2020-10-14 05:23

　　 在国家节能减排新形势下及我国特殊的能源分布,燃煤电厂直接空冷系统的使用是解决水煤矛盾的有效措施。但是在直接空冷机组长时间运行中,出现的热风回流,冬季管束冻结以及换热不匀等问题也切实影响燃煤电厂的经济效益及安全运行。为此,本文从直接空冷凝汽单元动态参数监测优化为切入点,通过从锅炉侧与空气侧分析影响空冷凝汽器出口风温的的因素以及开发动态参数监测装置两个方面展开了深入研究。1.目前直接空冷系统的动态参数监测技术相对薄弱。针对出口风温特性研究,本文提出了一种基于BP神经网络的直接空冷凝汽单元出口风温预测模型。以排汽温度、环境温度、机组负荷、凝结水温度、排汽压力以及轴流风机转速为模型的输入,以出口风温为模型输出,研究直接空冷机组的动态参数。各因素历史数据分别从现场DCS系统中采集,对数据预处理后,运用BP神经网络建立空冷凝汽器出口风温预测模型。最后,通过实际运行数据来验证模型的有效性。该模型可以预测不同工况下的空冷凝汽器的出口风温,为下一步开发动态参数监测技术提供依据,从而为空冷凝汽器温度测量点的位置和数量合理布置,也为空冷凝汽器的清洗周期做一个参考。2.根据上述理论研究结合专业所学,设计开发了一套用于直接空冷凝汽单元动态参数监测的装置。首先通过Solidworks软件,进行了比例为1:1的三维机械结构设计,包括外形的设计以及非标件的作图,并进行了三维运动仿真,论证了机械结构的可靠性。通过一系列的硬件选型后,最终确定采用SIEMENS SIMOTION D435硬件平台,通过SINAMICS S120来驱动伺服电机,作为测量装置的驱动器。选用KIMO以及SICK等传感器进行温度,风速,位移等的监测。在上位机配置中,监控画面的开发主要由GE的Proficy HMI/SCADA-IFIX中文版软件完成,并且通过OPC通信技术实现了iFIX软件与控制软件SIMOTION SCOUT的通讯。本课题以山西某矸石发电有限公司2×300MW直接空冷机组的历史数据为依据,结合理论研究及专业所学,建立了直接空冷凝汽器出口风温预测模型,并且设计优化了直接空冷凝汽单元动态参数监测装置,对同类型的直接空冷系统换热性能、动态参数的测点优化以及监测手段提供一定的参考。
【学位单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM621;TP183
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 我国直接空冷技术的发展
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 空冷凝汽器的设计
        1.3.2 空冷凝汽器(ACC)的性能实验
        1.3.3 空冷系统优化控制及安全运行技术
    1.4 本课题的目的与主要研究内容
    1.5 本章小结
第二章 直接空冷机组简况及存在问题
    2.1 直接空冷机组的工作流程介绍
    2.2 直接空冷机组的冷端系统
        2.2.1 空冷凝汽器
        2.2.2 排水箱及凝结水收集的设备
        2.2.3 风机以及驱动装置
        2.2.4 抽真空系统
        2.2.5 排汽管道
        2.2.6 凝汽器清洗系统
    2.3 直接空冷机组冷端主要参数
        2.3.1 试验机组的初始温差
        2.3.2 试验机组的设计背压
        2.3.3 轴流风机的轴功率
    2.4 直接空冷系统运行遇到的问题
        2.4.1 冬季防冻问题
        2.4.2 最佳背压的设定
        2.4.3 温度场监测
    2.5 本章小结
第三章 基于BP神经网络的空冷凝汽器出口风温预测
    3.1 人工神经网络
        3.1.1 神经元模型的结构
        3.1.2 人工神经网络的学习
    3.2 BP神经网络的简介
        3.2.1 BP神经网络的结构
        3.2.2 BP神经网络的算法原理
        3.2.3 BP神经网络的工作流程
    3.3 构建BP神经网络的空冷凝汽单元出口风温预测模型
        3.3.1 模型变量的选择
        3.3.2 数据的预处理
        3.3.3 网络模型的设计
    3.4 模型的训练及验证
    3.5 预测结果的分析
    3.6 本章小结
第四章 直接空冷凝汽单元动态参数监测系统设计
    4.1 前言
    4.2 直接空冷凝汽单元动态参数监测系统硬件选型
        4.2.1 机械结构的设计
        4.2.2 控制系统的选型
        4.2.3 伺服电机的选型
        4.2.4 传感器的选型
    4.3 直接空冷凝汽单元动态参数监测系统的软件设计
        4.3.1 控制网络的开发
        4.3.2 监控组态的开发
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文工作总结
    5.2 后续工作展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
个人简况及联系方式

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本文编号：2840248