工业锅炉燃烧系统控制策略研究与设计

摘要

锅炉作为基本的能源转换设备，燃烧控制是锅炉控制系统中的一个重要组成部分，直接关系到锅炉系统的经济性、安全性、可靠性及稳定性，提高锅炉燃烧系统自动化控制效率不仅能适应我国在能源结构上的调整，还可以促成我国节能减排，改善人民生活环境。本文以燃烧系统的最优控制为目的，对120t/h自然循环加热炉的燃烧系统展开了深入研究。
　　本文针对120t/h自然循环加热炉燃烧系统各参数间耦合情况冗杂，扰动因素众多，难以获得精确模型等特点，通过分析燃烧系统中各参数在整个工艺流程中的特征，并以燃烧系统的控制要求为依据，将锅炉燃烧控制系统分为过热蒸汽压力控制、空燃比自寻优控制、炉膛负压控制三部分，设计出了一套完整的锅炉燃烧控制方案。设计了三种智能控制器，并详细阐述了各控制器的设计方法，将基于差分进化（DE）算法的模糊控制器用于过热蒸汽压力控制中，将基于改进DE算法的PID控制器用于最优空燃比控制中，将基于改进萤火虫（FA）算法的模糊控制器用于炉膛负压控制中，最终形成了本文的控制策略。然后在MATLAB环境下实现了仿真，通过与模糊控制器或传统控制器的对比，证实了各智能控制器的优越性：调节时间减少了20s以上，超调量至少降低了7％，上升时间也有所减少。同时仿真结果也表明，本文的控制策略提高了锅炉系统的燃烧效率，使燃烧系统具有更突出的调节品质，达到了节约燃料提升经济效益的目的。在西门子PCS7系统下进行了验证，运用SCL语言实现了控制器功能，采用 CFC功能完成了本文的控制策略，成功实现了锅炉燃烧系统的控制，获得了期望的控制效果，且运行稳定，鲁棒性强。证明了本文的控制策略具有实际应用价值，为120t/h自然循环加热炉燃烧系统提供了一种可实施的方案。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 锅炉燃烧系统亟待解决的问题

1.4 论文的主要工作安排

第2章 模糊控制与优化算法分析

2.1 模糊控制

2.2 差分进化算法

2.3 萤火虫算法

2.4 本章小结

第3章 锅炉燃烧控制系统设计

3.1 锅炉燃烧控制系统对象动态特性分析

3.2 锅炉燃烧控制系统的任务与要求

3.3 锅炉燃烧系统控制方案

3.4 锅炉燃烧控制系统建模

3.5 本章小结

第4章 锅炉燃烧系统控制策略研究

4.1 过热蒸汽压力控制系统主控制器设计与仿真结果分析

4.2 空燃比自寻优控制系统控制器设计与仿真结果分析

4.3 炉膛负压控制系统控制器设计与仿真结果分析

4.4 本章小结

第5章 锅炉燃烧系统控制策略的实施及验证

5.1 PCS7系统简介

5.2 硬件组态

5.3 CFC组态

5.4 运行结果分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢