循环流化床锅炉汽包水位控制系统设计与研究

发布时间：2020-04-19 02:06

【摘要】：现如今,在科技迅速发展的时代背景下,人们对过程控制领域的研究也正以蒸蒸日上的态势进行着。循环流化床锅炉作为一个复杂的控制系统,要完成对它的控制任务,这也属于一种典型的过程控制范畴。锅炉控制中包含着诸多互相影响的参数,本文主要以给水子系统中的汽包水位作为控制目标,展开本次课题的各项论述。而汽包水位在要求控制范围内的波动大小,直接关联着锅炉其他各子系统能否安全运行,以及所需蒸汽品质是否理想。课题以玉龙铜矿厂区改造工程中的一台型号为DHX25-1.25-AII循环流化床(额定蒸发量为25t/h,额定压力为1.25Mpa)作为分析对象。其中主要从锅炉汽包水位的控制方案及控制算法进行深入研究,最终确定从以下三个方面开展工作:(1)针对给水系统的工作流程进行分析,尤其在汽包水位的内外扰动因素和动态特性方面,从数理两个角度进行说明。并结合单冲量和双冲量控制方案的利弊,通过引入蒸汽流量作为前馈信号,以给水流量作为内部扰动信号构成副调节回路,最终确定三冲量串级控制方案。其目的是能够合理消除“虚假水位”带来的不利影响。(2)由于PID控制具有精度高的优点,但在整个调节过程中进行人为整定参数时效率较低。本人通过结合不需要具体数学模型的模糊控制理论的特点,设计出相应的汽包水位控制系统,主要以模糊自适应PID为主调节器,并且副调节器由PI控制构成;之后通过MATLAB建立相应数学模型,并在其SIMULINK的仿真模块下进行仿真。最后与常规串级PID控制的仿真结果比对,验证了汽包水位无论是在锅炉工作负荷变小或变大时,都能保持在合理范围内。(3)经过与客户的沟通,进行PLC硬件模块的具体选型,控制柜内安装和空间排布,以及现场一、二次仪表相互搭配的工作。通过搭建冗余控制系统来保证现场锅炉的运行质量,从而完成本次控制系统具体的硬件设计。通过PLC相对应的下位组态软件STEP7,编写与水位控制相关的梯形图程序并实现智能控制算法。通过上位组态软件WinCC,进行监控和操作界面的制作,并实现上位机与PLC之间的通讯连接,完成对现场数据的实时采集。调试后进行现场水位控制系统测试,最终得到客户顺利验收。
【图文】：

图3.7两输入三输出变化量隶属度函数曲线图

0.3 1s 0.36 1s 馈补偿器传递函数为： 0.050.36 1fG ss 。之后根据建立的传递函数及现有的控制参数，本次通过 SIMULINK 平台建立的模糊自适应 PID 三冲量串级控制器，，模型结构如图 3.8 所示。如果想设置或更改各模块的详细参数，在画面中通过鼠标双击各个模型对话框进行相应操作即可。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK223.7

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本文编号：2632800