基于模糊理论的电厂脱硝氨气流量系统的控制方法研究

发布时间：2017-08-20 04:32

  本文关键词：基于模糊理论的电厂脱硝氨气流量系统的控制方法研究

  更多相关文章： 电厂脱硝 氨气流量系统 预测模型 模糊Smith控制 PLC

【摘要】：国家NOx排放标准日益严格,电厂不得不进行脱硝改造,选择性催化还原(SCR)技术是目前国内电厂的首要选择。而在SCR脱硝系统中,氨气流量系统最为核心及重要,对其控制效果的优劣将直接决定电厂NOx的排放情况。目前电厂的氨气流量控制系统普遍存在响应速度慢、鲁棒性差、抗干扰能力差等问题,这给SCR系统的稳定经济运行埋下了隐患。为提高氨气流量的控制品质,从而提高对电厂NOx排放浓度的控制效果,论文将氨气流量控制系统作为研究对象,对控制方案的制定、预测模型的建立及先进控制器的设计与实现等问题进行了全面、系统的研究。通过对SCR脱硝系统及其氨气流量系统常用控制方案的详细分析,利用模糊控制理论,提出氨气流量系统的变氨氮比模糊Smith控制方案。由于进口NOx浓度的测量环节存在滞后问题及在不同工况下氨氮质量比值的变化,影响了氨气流量系统的控制效果。为此,通过对进口NOx浓度的影响因素及氨氮质量比值变化影响因素的分析,利用主成分分析法和多元线性回归理论分别建立了进口NOx浓度预测模型及氨氮质量比预测模型。为保证模型的有效性和精确性,对所建立的模型进行了拟合优度检验、总体显著性检验及变量显著性检验。针对氨气流量系统大滞后、时变的特点,将Smith预估理论与模糊理论相结合,在氨气流量控制系统中引入双模糊Smith控制器,并制定了相应的控制规则。通过仿真,分析变工况下氨气流量的变氨氮比双模糊Smith控制系统对出口NOx浓度的控制效果。并考虑到目前将脱硝控制系统纳入电厂控制系统的方案主要有DCS和PLC两种,基于查表法与插值算法,给出了双模糊控制器的PLC实现方法,以便控制器的工业应用。研究及仿真结果表明,基于模糊理论所设计的氨气流量控制系统能够明显提高系统的动态性能和鲁棒性,在SCR系统变工况、多扰动的运行条件下能将系统出口NOx浓度稳定控制在理想范围内,符合电厂对氨气流量系统的控制要求。
【关键词】：电厂脱硝 氨气流量系统 预测模型 模糊Smith控制 PLC
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 SCR脱硝技术研究现状10-11
• 1.2.2 氨气流量系统研究现状11
• 1.2.3 先进控制方案研究现状11-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-14
• 第2章 电厂脱硝技术及其氨气流量控制系统14-25
• 2.1 引言14
• 2.2 SCR脱硝技术14-18
• 2.2.1 SCR技术脱硝机理14-15
• 2.2.2 电厂SCR脱硝系统的系统组成15-16
• 2.2.3 电厂SCR脱硝系统的系统布置及工艺流程16-17
• 2.2.4 电厂SCR脱硝系统的工艺参数17-18
• 2.3 氨气流量控制系统及其常用控制方案18-22
• 2.3.1 氨气流量控制系统的系统构成18-19
• 2.3.2 氨气流量控制系统常用控制方案19-22
• 2.4 氨气流量的串级复合控制系统仿真22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 进口NOx浓度预测模型及氨氮质量比预测模型的建立25-43
• 3.1 引言25
• 3.2 线性回归预测方法25-29
• 3.2.1 主成分分析法25-27
• 3.2.2 多元线性回归分析27-29
• 3.3 SCR系统进口氮氧化物浓度预测模型的建立29-30
• 3.3.1 电厂氮氧化物生成浓度的影响因素29-30
• 3.3.2 SCR系统进口氮氧化物浓度预测模型30
• 3.4 氨氮质量比预测模型的建立30-32
• 3.4.1 影响氨氮质量比的因素30-31
• 3.4.2 氨氮质量比预测模型31-32
• 3.4.3 氨氮质量比调整范围32
• 3.5 预测模型的检验32-34
• 3.5.1 拟合优度检验32-33
• 3.5.2 总体显著性检验33-34
• 3.5.3 变量显著性检验34
• 3.6 算例分析34-42
• 3.6.1 SCR系统进口氮氧化物浓度预测模型的建立和检验34-41
• 3.6.2 氨氮质量比预测模型的建立和检验41-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第4章 基于模糊理论的氨气流量系统控制器设计及仿真43-63
• 4.1 引言43
• 4.2 基于模糊理论的氨气流量系统的控制方案43-44
• 4.3 氨气流量控制系统的Smith预估器44-46
• 4.3.1 Smith预估器原理44-45
• 4.3.2 氨气流量控制系统的Smith预估器设计45-46
• 4.4 氨气流量控制系统的模糊控制器46-57
• 4.4.1 氨气流量控制系统的模糊控制器设计47-50
• 4.4.2 氨气流量的模糊Smith控制系统仿真50-53
• 4.4.3 氨气流量控制系统的双模糊控制器设计53-54
• 4.4.4 氨气流量的双模糊Smith控制系统仿真54-57
• 4.5 双模糊控制器的PLC实现方法57-61
• 4.5.1 PLC的基本组成57-58
• 4.5.2 双模糊控制器基于插值算法的查表实现方法58-61
• 4.6 本章小结61-63
• 结论63-65
• 参考文献65-69
• 附录69-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 王立;贺悦科;;SCR烟气脱硝自动控制系统及其在三河电厂的应用[J];华北电力技术;2009年02期

2 曹顺安,谢学军,刘光临;基于Smith预估器的PID自适应控制及其应用[J];化工自动化及仪表;2004年01期

3 武宝会;崔利;;火电厂SCR烟气脱硝控制方式及其优化[J];热力发电;2013年10期

4 李刚;胡森;武宝会;;基于模糊自适应Smith的SCR喷氨量串级控制系统[J];热力发电;2014年08期

5 王惠文;叶明;Gilbert Saporta;;多元线性回归模型的聚类分析方法研究[J];系统仿真学报;2009年22期

6 刘向杰;孔小兵;;电力工业复杂系统模型预测控制——现状与发展[J];中国电机工程学报;2013年05期

7 刘长良;马增辉;;Smith预估模型参数仿真分析及多目标优化[J];系统仿真学报;2014年08期

，

本文编号：704669