锅炉监控系统开发及燃烧过程优化控制研究

发布时间：2017-04-10 19:13

  本文关键词：锅炉监控系统开发及燃烧过程优化控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：锅炉,是非常常见的供热供暖设备,广泛的应用于人类的生产生活中。然而锅炉燃烧过程一旦没有得到有效的控制,就会造成燃烧效率低下,产生一定的经济损失,或者排出的烟气含碳量过高,对环境造成破坏和污染。如果没有控制得当,甚至会发生危险,危及人员生命及财产安全。因此几十年来,人们对于锅炉的控制技术的研究一直没有停止过。本文针对辽河油田采油厂某锅炉房的2台蒸汽锅炉和3台热水锅炉为控制对象,阐述了锅炉组过程工艺及该锅炉组控制系统的相关设备与作用。建立了三层具有分布式结构的冗余监控系统,给出了总体控制方案。完成了下位机硬件组态、网络组态以及上位机监控系统的开发。其中,采用具有冗余功能的SIEMENS公司S7-400H系列PLC作为主控制器,与ET200远程I／O站结合,构成现场控制级；监控级应用西门子公司的WinCC人机交互软件来开发监控画面,实现了过程参数的实时显示与数据处理、数据记录、历史曲线及报警记录等功能。同时,针对当前锅炉燃烧控制系统大多采用的工程整定PID控制器存在的不足,研究了基于非线性优化方法的模糊PID控制器。模糊PID控制器虽然在性能要优于传统PID,然而对于PID控制参数的初值设定,仍然需要工程技术人员具备一定的经验或时间来找到一组合适的初值。本文将PID控制参数初值的设定,看作为一个带约束的非线性规划问题,用基于序列二次规划算法来解决这一初值设定问题,提出了基于非线性优化算法来设定控制参数初值的模糊PID控制器。并与传统工程整定法的PID控制器进行了仿真对比研究。通过仿真实验,验证了本文非线性优化模糊PID控制器,具有良好的控制效果及抗干扰性,对于系统建模误差有较强的鲁棒性,具有工程实用意义。
【关键词】：锅炉燃烧 监控系统 非线性优化 模糊PID
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE93;TK223.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 项目背景及研究意义8-9
• 1.2 相关技术发展现状9-11
• 1.2.1 模糊控制技术的发展9-10
• 1.2.2 非线性优化技术的发展10-11
• 1.3 本文研究内容11-12
• 2 燃煤链条式锅炉群系统工艺流程12-17
• 2.1 燃煤链条式锅炉设备简介12-13
• 2.2 锅炉燃烧过程概述13-15
• 2.2.1 煤燃烧过程简介13-14
• 2.2.2 烟气向水传热过程14
• 2.2.3 水的气化过程14-15
• 2.3 锅炉燃烧控制系统控制任务15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 3 燃煤链条式锅炉燃烧过程控制方案设计17-27
• 3.1 锅炉燃烧控制系统的组成17-18
• 3.2 锅炉燃烧系统控制方案18-21
• 3.2.1 给煤量控制系统18-20
• 3.2.2 引风量控制系统20-21
• 3.3 燃烧过程控制系统组态21-26
• 3.3.1 硬件组态及参数配置22-24
• 3.3.2 PC站的组态及参数配置24-25
• 3.3.3 网络组态25-26
• 3.4 本章小结26-27
• 4 锅炉群燃烧过程监控系统设计27-36
• 4.1 锅炉群燃烧系统分布式结构27-28
• 4.2 监控系统的开发28-29
• 4.2.1 设计思路28
• 4.2.2 监控系统的架构28-29
• 4.3 监控画面设计29-35
• 4.3.1 锅炉组监控主界面29
• 4.3.2 各锅炉监控主界面29-31
• 4.3.3 参数设定界面31-33
• 4.3.4 过程变量记录33-35
• 4.3.5 报警记录35
• 4.4 本章小结35-36
• 5 锅炉燃烧控制优化算法研究36-56
• 5.1 带约束的非线性优化方法36-38
• 5.2 模糊控制策略38-43
• 5.2.1 模糊控制原理38-39
• 5.2.2 模糊控制器的组成和功能39-41
• 5.2.3 模糊PID控制器的设计41-43
• 5.3 控制器的设计43-44
• 5.4 算法仿真研究44-55
• 5.5 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-59
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况59-60
• 致谢60-61

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