锅炉燃烧系统主蒸汽压力的预测控制方法研究
发布时间：2020-12-28 03:26
工业锅炉属于高污染的工业设备,主蒸汽压力的优化控制是实现热电厂锅炉节能减排的重要一环。本文以独山子石化公司热电厂2#220t/h煤粉锅炉为研究对象,在分析热电厂锅炉燃烧过程的原理和影响因素以及优化控制要求的基础上,以送入炉膛的煤粉量作为主要控制量,主蒸汽压力作为被控量。在保证安全性的基础上,提出基于动态矩阵控制(DMC)和广义预测控制(GPC)的锅炉燃烧系统主蒸汽压力回路的优化控制方案,并实现基于LabVIEW的主蒸汽压力控制系统设计。本文主要工作总结如下:(1)分析现有的电厂锅炉燃烧系统的控制策略,针对该热电厂目前存在的问题,使用预测控制器控制和优化主蒸汽压力控制系统。设计了以煤粉量为主要影响因素的主蒸汽压力控制系统的控制结构。(2)根据该热电厂的实际情况设计了基于主蒸汽压力控制系统的DMC控制算法,并给出合理的DMC参数调节方法。实现DMC控制器的仿真验证,对比PID控制的主蒸汽压力输出响应,并验证DMC控制程序的可行性。(3)对该热电厂主蒸汽压力回路数据进行分析,采用递推最小二乘法(RLS)对回路数据进行参数辨识。设计基于主蒸汽压力控制系统的GPC控制算法,并给出合理的参数调节方...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热电厂锅炉燃烧系统的研究现状
西安理工大学工程硕士专业学位论文8主要构成部分。燃烧器主要是通过压力作用使得燃料和空气能够进入炉膛，并使得燃料得以充分燃烧，其一般安装在炉膛的炉墙或四个角落。空气预热器主要是将炉膛所需的空气流从初始温度加热到所需温度，用于提高锅炉的热交换性能，从而降低能量消耗。汽水加热设备主要由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器和再热器等部分构成，其主要功能是为了吸收煤粉燃烧所产生的热量，从而利用其能量将水转换为蒸汽[37]。省煤器的主要功能是通过烟气的余热将锅炉中的水进行加热，一方面，通过对烟气的二次利用使得排烟温度降低，另一方面，在节省能源的同时提高了燃烧效果，通常将省煤器布置在锅炉的尾部垂直烟道中。汽包主要是为了将下降管和联箱等系统进行整合，从而构成一个水循环回路，其一般为圆筒状，安装在锅炉的顶部。水冷壁是锅炉的主要受热部分，其内部为流动的水或蒸汽，用来吸收炉膛中高温燃烧产物的辐射热量。为提高蒸汽的循环热效率，该锅炉燃烧系统装有过热器和再热器。其它锅炉安全阀主要是为防止锅炉内部压力超过规定值而设置的阀门，若炉内压力超过规定值，安全阀将自动启动，放出蒸汽以降低炉内压力，当炉内压力降至规定值，安全阀将自动关闭。吹灰器一般设置在锅炉炉膛、水平烟道等的炉墙上，主要是为了清除锅炉受热面上的积灰等。2.1.1锅炉燃烧系统的控制结构独山子热电厂二电厂煤粉锅炉燃烧系统主要包括：输煤模块、磨煤模块、风烟系统、灰渣系统等环节，诸如炉膛温度、煤粉细度、飞灰含碳量、烟气含氧量等参数均可反应其运行的状况。锅炉燃烧系统总体示意图如图2-2所示。图2-2电厂锅炉燃烧系统总体示意图Fig.2-2Theoverallschematicdiagramofaboilercombustionsysteminapowerplant
西安理工大学工程硕士专业学位论文26表3-1主汽压力回路DMC控制参数Tab.3-1TheDMCcontrolparametersofmainsteampressurecircuit序号DMC控制参数设置值1采样周期T1s2控制时域M13预测时域P404建模时域N605误差权系数q0.16控制权系数r0.47校正参数h0.3图3-5主蒸汽压力回路DMC控制输出响应Fig.3-5ThemainsteampressurecircuitDMCcontroloutputresponse如图3-6所示为同一对象模型，其他控制参数相同，当选取恒值修正参数h=0.3，对应加权系数r分别取不同值时，主蒸汽压力回路DMC控制系统的输出响应曲线。DMC控制不同控制权系数r的控制效果表如表3-2所示，可以看出，随着控制加权系数r的增加，被控系统的超调量明显变小，但是控制系统的调节时间变长、响应速度变慢，所以要根据现场情况选择合适的控制加权系数r。表3-2DMC控制不同控制权系数r的控制效果表Tab.3-2TheDMCcontroleffecttableofdifferentcontrolweightcoefficientr序号控制权系数r取值超调量（2%）稳态误差调节时间10.000113.1%0.14%179.7s20.26.8%0.07%205.3s30.40.12%0.05%238.3s40.60.01%0.02%271.1s50.800.01%386.8s
本文编号：2943042
【文章来源】：西安理工大学陕西省
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热电厂锅炉燃烧系统的研究现状
西安理工大学工程硕士专业学位论文8主要构成部分。燃烧器主要是通过压力作用使得燃料和空气能够进入炉膛，并使得燃料得以充分燃烧，其一般安装在炉膛的炉墙或四个角落。空气预热器主要是将炉膛所需的空气流从初始温度加热到所需温度，用于提高锅炉的热交换性能，从而降低能量消耗。汽水加热设备主要由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器和再热器等部分构成，其主要功能是为了吸收煤粉燃烧所产生的热量，从而利用其能量将水转换为蒸汽[37]。省煤器的主要功能是通过烟气的余热将锅炉中的水进行加热，一方面，通过对烟气的二次利用使得排烟温度降低，另一方面，在节省能源的同时提高了燃烧效果，通常将省煤器布置在锅炉的尾部垂直烟道中。汽包主要是为了将下降管和联箱等系统进行整合，从而构成一个水循环回路，其一般为圆筒状，安装在锅炉的顶部。水冷壁是锅炉的主要受热部分，其内部为流动的水或蒸汽，用来吸收炉膛中高温燃烧产物的辐射热量。为提高蒸汽的循环热效率，该锅炉燃烧系统装有过热器和再热器。其它锅炉安全阀主要是为防止锅炉内部压力超过规定值而设置的阀门，若炉内压力超过规定值，安全阀将自动启动，放出蒸汽以降低炉内压力，当炉内压力降至规定值，安全阀将自动关闭。吹灰器一般设置在锅炉炉膛、水平烟道等的炉墙上，主要是为了清除锅炉受热面上的积灰等。2.1.1锅炉燃烧系统的控制结构独山子热电厂二电厂煤粉锅炉燃烧系统主要包括：输煤模块、磨煤模块、风烟系统、灰渣系统等环节，诸如炉膛温度、煤粉细度、飞灰含碳量、烟气含氧量等参数均可反应其运行的状况。锅炉燃烧系统总体示意图如图2-2所示。图2-2电厂锅炉燃烧系统总体示意图Fig.2-2Theoverallschematicdiagramofaboilercombustionsysteminapowerplant
西安理工大学工程硕士专业学位论文26表3-1主汽压力回路DMC控制参数Tab.3-1TheDMCcontrolparametersofmainsteampressurecircuit序号DMC控制参数设置值1采样周期T1s2控制时域M13预测时域P404建模时域N605误差权系数q0.16控制权系数r0.47校正参数h0.3图3-5主蒸汽压力回路DMC控制输出响应Fig.3-5ThemainsteampressurecircuitDMCcontroloutputresponse如图3-6所示为同一对象模型，其他控制参数相同，当选取恒值修正参数h=0.3，对应加权系数r分别取不同值时，主蒸汽压力回路DMC控制系统的输出响应曲线。DMC控制不同控制权系数r的控制效果表如表3-2所示，可以看出，随着控制加权系数r的增加，被控系统的超调量明显变小，但是控制系统的调节时间变长、响应速度变慢，所以要根据现场情况选择合适的控制加权系数r。表3-2DMC控制不同控制权系数r的控制效果表Tab.3-2TheDMCcontroleffecttableofdifferentcontrolweightcoefficientr序号控制权系数r取值超调量（2%）稳态误差调节时间10.000113.1%0.14%179.7s20.26.8%0.07%205.3s30.40.12%0.05%238.3s40.60.01%0.02%271.1s50.800.01%386.8s
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