多锅炉母管制给水优化节能控制方式的研究

摘要

依靠锅炉产生蒸汽进行生产的企业所发生的事故大多是由锅炉系统引起的，因此保证锅炉安全运行非常重要。在锅炉系统中所发生的大部分事故是由于汽包液位选取和控制不当引起的，汽包液位过低会造成干锅等现象，严重时甚至会导致爆炸；汽包液位过高会造成锅炉满水，使蒸汽带液，影响汽水分离效果，因此选取中心液位作为控制目标，此时既不容易满水又不容易缺水，并且汽包液位在中线位置时蒸发面积最大，节约能量。对于多锅炉系统而言，各台锅炉汽包液位的控制相互耦合，使得控制系统变得异常复杂，本文采用三冲量控制方法对多锅炉汽包液位进行控制。
　　在满足多锅炉系统安全运行的条件下，尽可能使锅炉系统经济高效运行，而作为锅炉系统的重要给水设备给水泵，其耗能占企业能耗的30％左右，节能空间很大，实际上阀门的节流损失主要由与给水泵配套的电动机来承担。本文从节能的本质出发，针对多锅炉母管制给水系统提出了一种优化节能控制方法——多锅炉最大给水阀开度节能串级控制方法，并对该控制方法进行阐述，该方法的优点是增大给水阀开度来减小给水泵能耗，并且不需要给出母管压力和蒸汽流量的关系。当各锅炉蒸汽流量一定，经遗传算法对最大给水阀开度主控制器的参数进行整定，该控制器对给水阀开度的偏差及偏差变化率进行调节运算，得到母管压力设定值，母管压力可直接影响各多锅炉三冲量汽包液位控制系统中最大给水阀开度，使多锅炉三冲量汽包液位控制系统中最大给水阀开度的开度调节为最大设定值开度，从而使该多锅炉系统工作在最佳节能状态下。为了增强母管压力的抗干扰能力，使母管压力迅速达到稳定值，本文采用母管压力内环串级控制，以便能得到较好的控制效果。
　　当母管压力一定时，节能的主要思路是在满足各给水泵安全高效运行时找出使锅炉系统耗能最少的调速给水泵最佳的转速比和启停各给水泵组合，本文以母管压力给定时的实际供水量与所需供水量之差的平方为目标函数，并对该目标函数用遗传算法进行求解，求出在保证最大给水阀开度一定时求出调速给水泵的最佳转速比和启停各给水泵组合，可知各调速给水泵高效运行且转速减少，母管压力大大降低，节能效果显著。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 多锅炉母管制给水优化节能控制的研究现状

1.3 本文研究的目的和内容

2 多锅炉母管制给水的优化节能控制方式

2.1 锅炉的构成和工艺生产过程

2.2 锅炉汽包液位的影响因素

2.3 锅炉汽包液位的控制方式

2.4 锅炉给水泵的调速节能

2.5 多锅炉母管制给水设定最大给水阀开度优化节能控制研究

2.6 本章小结

3 母管制多给水泵并联优化调度模型的建立

3.1 给水泵安全经济高效运行范围的确定

3.2 并联给水泵母管运行优化调度模型的建立

3.3 本章小结

4 最大给水阀开度串级控制系统的算法研究

4.1 遗传算法在给定阀门开度控制系统设计中的研究

4.2 遗传算法在设定给水阀开度主控制器的设计研究

4.3 遗传算法在并联给水泵优化目标函数中的实现

4.4 本章小结

5 给定最大给水阀开度在多锅炉母管制给水系统中的实现

5.1 某企业多锅炉母管制给水系统的运行状况

5.2 某企业多锅炉母管制给水系统最大设定给水阀开度节能改造

5.3 并联给水泵优化调度数学模型的具体表达式

5.4 该多锅炉母管制给水系统优化节能的实现

5.5 给定给水阀开度优化节能控制与现有节能控制方法对比分析

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 本文的主要结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录:作者在攻读硕士学位期间所取得的成果