复合除尘器风速控制系统研究

发布时间：2017-07-30 07:18

  本文关键词：复合除尘器风速控制系统研究

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【摘要】：在粉尘污染控制领域,普通旋风分离器存在对于细微颗粒去除效率低、智能化程度低的缺点。“旋风—布袋复合除尘器”是一种将“旋风”、“布袋”两种机理结合的除尘装置,整体采用内嵌式结构,解决普通旋风分离器对粉尘粒度分布过宽的含尘气体处理问题,拓宽旋风分离器使用范围。论文针对复合除尘器首先设计自适用风速控制系统,以满足复杂除尘工况下装置对进气风速的要求,其次,模拟不同风速下装置内部流场分布情况,并探究进气风速对粉尘分级处理能力的影响。主要展开如下研究工作:(1)针对装置结构特点结合除尘工况的复杂性,设计风速控制系统,根据装置进出口压差变化对系统进气风速进行合理调节。通过MATLAB软件分别对PID控制、模糊控制、模糊-PID三种算法的风速控制系统进行仿真对比,确定采用模糊-PID控制方法以适用复杂工况下模型参数多变的特点。(2)通过GAMBIT完成装置建模和网格划分,采用计算流体力学软件FLUENT提供的RSM模型对复合除尘装置在不同入口风速下流场变化进行模拟分析。模拟结果表明:复合除尘器内流动情况稳定,局部湍流数目减少,流场变化表现出较好的对称性且径向速度场受进气风速影响较小,说明通过控制进气风速调整装置运行状况是合理可行的。初步考察系统运行时装置的分级除尘能力,对不同入口风速下离散相颗粒轨道进行模拟计算,讨论了进气风速对多种不同粒径颗粒轨迹的影响。(3)以Siemens PLC S7-200为核心,完成系统软、硬件设计。围绕样机搭建实验平台,实验表明:在不同进气风速下,复合除尘器对于多种实验尘样(中位径分别为3、8、17μm)全效率均可达99%;相比于常规旋风分离器,其对1-5μm颗粒粒级捕集效率明显提升;入口风速由12m/s增加到16m/s时,对于5μm小粒径颗粒,旋风分离在复合除尘中所占比重约由41%提高到53%。从实际运行情况来看,系统采用模糊-PID控制器取得了较好的控制效果。论文通过算法仿真、流场模拟说明系统设计的稳定性、合理性并通过最终实验证明该风速控制方案可以较好发挥复合除尘器优越的分离性能适应工况变化,论文可为后续工艺改进提供一定借鉴。
【关键词】：复合除尘 模糊-PID 流场模拟 颗粒运动 实验研究
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X701.2;TP273
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 绪论15-26
• 1.1 论文研究背景及意义15-16
• 1.2 主要除尘装置概述16-22
• 1.2.1 布袋除尘器17-18
• 1.2.2 旋风分离器18-22
• 1.3 旋风-布袋复合除尘器结构及工作原理22-24
• 1.4 论文主要研究内容24-25
• 1.5 论文组织结构25-26
• 2 复合除尘器风速控制系统设计26-39
• 2.1 调速节能技术26-27
• 2.1.1 调速节能原理26-27
• 2.1.2 控制方案选择27
• 2.2 风速控制系统设计27-29
• 2.2.1 系统整体结构27-28
• 2.2.2 系统工作原理28-29
• 2.3 风速控制系统控制策略研究29-38
• 2.3.1 系统控制目标29
• 2.3.2 控制策略选择29-30
• 2.3.3 风速控制系统模糊-PID控制器设计30-34
• 2.3.4 风速控制系统控制算法仿真34-37
• 2.3.5 仿真结果分析37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 3 复合除尘器风速控制系统流场模拟分析39-58
• 3.1 CFD技术39-40
• 3.2 流场模拟方法研究40-45
• 3.2.1 控制方程40
• 3.2.2 连续相流场模拟方法40-44
• 3.2.3 离散相流场模拟方法44-45
• 3.3 复合除尘器风速控制系统CFD数值计算分析45-48
• 3.3.1 物理模型网格划分45-46
• 3.3.2 边界条件设定46-47
• 3.3.3 求解过程和收敛判断47-48
• 3.4 压力场模拟与分析48-51
• 3.4.1 复合除尘器压力场分布48-49
• 3.4.2 入口风速对压力场的影响49-51
• 3.5 速度场模拟与分析51-54
• 3.5.1 复合除尘器速度场分布51-53
• 3.5.2 入口风速对速度场的影响53-54
• 3.6 气-固两相流数值模拟与分析54-57
• 3.6.1 颗粒相参数设置54-55
• 3.6.2 不同入口风速下颗粒运动轨迹55-57
• 3.7 本章小结57-58
• 4 复合除尘器风速控制系统硬件与软件设计58-69
• 4.1 风速控制系统硬件配置及电路设计58-62
• 4.1.1 核心处理模块58-59
• 4.1.2 模拟量检测模块59
• 4.1.3 风机与变频器选型59-60
• 4.1.4 风速控制系统电路设计60-61
• 4.1.5 I/O口配置研究61-62
• 4.2 风速控制系统软件设计62-68
• 4.2.1 程序开发环境62-63
• 4.2.2 风速控制系统运行主程序63-64
• 4.2.3 风速控制系统模糊-PID算法子程序设计64-67
• 4.2.4 上位机界面设计67-68
• 4.3 本章小结68-69
• 5 复合除尘器风速控制系统分离性能实验研究69-77
• 5.1 实验材料选择69
• 5.2 实验系统组成69-71
• 5.3 实验方法71-72
• 5.4 实验结果分析72-75
• 5.4.1 入口风速对复合除尘器全效率的影响72-73
• 5.4.2 入口风速对复合除尘器粒级效率的影响73-75
• 5.5 系统稳定性研究75-76
• 5.6 本章小结76-77
• 6 总结与展望77-79
• 6.1 工作总结77-78
• 6.2 未来展望78-79
• 参考文献79-82
• 作者简介82

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本文编号：593022