大型循环流化床锅炉床温建模与优化控制研究

发布时间：2017-05-09 06:07

  本文关键词：大型循环流化床锅炉床温建模与优化控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：循环流化床锅炉(CFB)燃烧技术作为一种高效的洁净煤燃烧技术,已成为传统燃煤锅炉的有益补偿,具有广阔的发展前景。在小容量的循环流化床锅炉中,燃烧系统的自动控制系统的投入率低一直是困扰着实际运行的问题。一方面是人们对于CFB锅炉内部机理的了解还不够全面深入,另一方面自动控制的系统也还有很大的改进和优化余地。随着CFB锅炉的大型化成为趋势,深入了解其燃烧系统和设计好控制系统的要求就显得更加迫切了。CFB锅炉内部是分布参数、时变、非线性和多变量耦合的复杂过程。床温是为燃烧系统的核心控制性能指标之一。它与很多因素相互耦合,尤其与主汽压力的耦合效应最为严重。正确对其进行建模和优化控制对于CFB锅炉的安全和稳定运行具有重要意义。 本课题以下述几个方面的研究工作作为主要内容： 1.在前人研究成果和对CFB锅炉内部燃烧、传热和流动过程认识的基础上,将大型循环流化床锅炉沿中心线分为左右侧。每一侧沿炉膛高度又划分为密相区、过渡区和稀相区。在各个区域内通过列写氧量、残炭量、床料质量和能量平衡方程,建立围绕以床温为输出,给煤量和一次风量为输入的动态数学模型。通过扰动响应和现场历史数据的比较验证模型的可靠性。在此基础上,仿真验证了循环流化床锅炉两侧支腿的不平衡物料横向流动现象对床温对象的影响。 2.针对床温对象和主蒸汽压力的耦合特性,对该具有强耦合、大迟延、大惯性的稳定双输入双输出系统应用多变量内模思想进行解耦控制。文中分别详细讨论了基于P规范型解耦环节和基于V规范型解耦环节的多变量解耦控制其设计方法。讨论了其中涉及到的降阶方法、迟延项逼近方法等。对于P规范型解耦控制器,文中提出对解耦滤波器形式进行改进以加快系统响应的方法。对于V规范型解耦控制器,研究了兼顾解耦和零稳态偏差的设计方法。提出将改进的IMC结构拓展到多变量控制中,并与V规范型解耦环节结合的控制手段。在两种控制方法的设计过程中,提出同时考虑输出量和控制器输出的综合控制性能优化指标用于整定滤波器参数。将两种控制方法应用于循环流化床燃烧系统的解耦控制,仿真结果验证了其有效性。
【关键词】：循环流化床锅炉 床温 动态模型 解耦 内模控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK229.66
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题研究背景10-15
• 1.1.1 引言10-11
• 1.1.2 国内外循环流化床锅炉发展概况11-13
• 1.1.3 循环流化床锅炉控制的特点及难点13-15
• 1.2 CFB锅炉燃烧系统建模研究现状概述15-17
• 1.3 CFB锅炉燃烧系统控制研究现状概述17-20
• 1.4 课题研究内容20-21
• 第2章 循环流化床锅炉床温控制对象及特性21-31
• 2.1 CFB锅炉燃烧系统及其组成21-23
• 2.1.1 燃烧系统的基本组成21-22
• 2.1.2 燃烧系统的基本工作过程22-23
• 2.2 循环流化床锅炉的工作原理及特点23-24
• 2.3 床温控制对象的特点与调节24-27
• 2.4 四川白马300MW循环流化床锅炉介绍27-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 循环流化床锅炉床温动态模型的研究31-51
• 3.1 CFB床温动态模型32-34
• 3.2 床温动态模型建立34-43
• 3.2.1 炉膛模型34-41
• 3.2.2 分离器模型41-42
• 3.2.3 外置床能量平衡42-43
• 3.3 模型仿真验证43-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第4章 基于多变量内模解耦的CFB锅炉床温控制策略研究51-106
• 4.1 解耦原理概述51-64
• 4.1.1 耦合度分析方法51-56
• 4.1.2 常用解耦方法56-59
• 4.1.3 解耦控制说明59-60
• 4.1.4 P、V规范型被控对象和解耦环节60-64
• 4.2 循环流化床锅炉燃烧系统多变量IMC控制器设计64-104
• 4.2.1 IMC控制原理65-70
• 4.2.2 多变量IMC控制器的设计70-75
• 4.2.3 CFB锅炉燃烧系统改进IMC控制器设计(改进方法1)75-80
• 4.2.4 仿真结果与分析80-87
• 4.2.5 CFB锅炉燃烧系统改进IMC控制器设计(改进方法2)87-98
• 4.2.6 仿真结果与分析98-104
• 4.3 本章小结104-106
• 第5章 结论与展望106-109
• 5.1 结论106-107
• 5.2 展望107-109
• 参考文献109-115
• 攻读硕士学位期间发表的论文115-116
• 致谢116

【参考文献】

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本文编号：351952