沼气发电控制系统的设计与研究

发布时间：2020-05-11 17:18

【摘要】：宁夏回族自治区青铜峡市建有大型沼气发电工程,可日产1.2万立方米沼气。该沼气工程主要采用牛粪粪污作为发酵原料,经过预处理后投入发酵罐制沼,生产出的沼气净化后供给发电和周边农户使用,既做到对能源的高效利用,又减少了温室气体的排放。为实现对工艺过程的自动控制,需设计一套自动控制系统,帮助操作人员管理生产工艺过程,提高工作效率。本文在详细了解沼气发电工艺的基础上,对沼气发电项目中的PLC控制系统进行设计,经实践检验,系统运行过程稳定,满足企业生产管理需求。沼气发电控制系统以西门子S7-300PLC作为主站,挂接两个ET200M从站,主、从站通信采用PROFIBUS现场总线。上位机监控系统使用MCGS软件开发完成,能够实现对工艺过程的实时监控,并设有数据记录和报警功能。通过统计工艺系统中执行器件的数量和类型确定PLC所需的I/O点数,并完成了控制系统硬件设计,又根据工艺流程和相关工艺操作设计了 PLC控制程序。针对沼气发酵温度控制的特点,设计了模糊PID控制器,用于解决发酵温度控制中建模难、滞后大、惯性大等问题。通过仿真分析,所设计的模糊PID控制器具有较快的响应速度,同时没有超调,对于沼气发酵温度控制极为有利,控制品质明显提高。
【图文】：

技术路线图,可行性分析,沼气工程,技能

１．４技术路线及可行性分析逡逑１．４．１技术路线逡逑总体技术路线如图１－２所示。逡逑现场调研，了解沼气发电工艺过逡逑程和发酵温度控制的特点与难点逡逑逦逦逡逑逦Ｉ邋［逦逡逑设计模糊ＰＩＤ控制器逡逑逦］邋［逦逡逑调整模糊控制规则表中元素和逡逑量化因子逡逑逦［逦逡逑搭建仿真模型并仿真逡逑逦逡逑Ｙ逡逑逦Ｙ逦逡逑上位机系统开发与ＰＬＣ编程逡逑逦］邋［逦逡逑ＰＬＣ系统硬件安装与调试逡逑逦１邋［逦逡逑实际运行检验逡逑行效果＾逦逡逑标？逡逑，邋丫邋，逡逑控制系统应用逡逑图１－２技术路线图逡逑１．４

示意图,厌氧发酵,有机物,微生物

厌氧消化技术是处理高浓度有机废水及废物的有效途径之一［２１］，也是沼气工程的核心部分。逡逑厌氧发酵过程按照三阶段理论可以分为水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和甲烷化阶段，其发酵原逡逑理示意图如图２－１所示［２２］。逡逑复杂有机物逦＾逡逑逦Ｊ逦逡逑简单有机物逡逑（单糖、氨基酸等）逡逑逦邋＿逦水解、发酵作用逡逑＿逦（非产甲烷菌）逡逑逦Ｊ逦逡逑挥发酸（丙酸、丁酸、戊逡逑酸）、醇逡逑乙酸？逦邋ｈ２／ｃ0２逡逑甲烷化作用逡逑Ｉ逦ｒ逦—逦（产甲烷菌）逡逑ＣＨ４逦逦逦逦逡逑逦邋」逡逑图２－１厌氧发酵机理示意图逡逑第一阶段，微生物在酶的作用下将不溶的复杂有机物水解转化为可溶的物质［２２］。这一阶段不逡逑溶物质纤维素在纤维素酶的分解作用下转化为葡萄糖，，进而水解发酵转化成乙酸、丙酸等有机酸逡逑和乙醇、二氧化碳、氢气等。逡逑第二阶段，即产氢产乙酸阶段，第一阶段产生的挥发性有机酸被产氢产乙酸细菌水解转化成逡逑乙酸、氢气和二氧化碳，而此时产生的氢气和二氧化碳也会被同型产氢产乙酸菌转化为乙酸。逡逑－６－逡逑
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM611.25

【参考文献】