基于知识的锅炉燃烧智能控制系统

摘要

随着生产力的不断提高，社会对能源的需求逐渐增大，能源消耗问题愈加尖锐，节能减排已成为我国可持续发展的重要战略。火力发电是我国重要的电力来源，受控制策略的影响与生产设备自身特性的制约，我国锅炉燃烧系统的燃烧效率较低，设计一种合理的锅炉燃烧控制系统，能够对燃烧过程进行优化，提高锅炉燃烧效率，从而降低资源消耗，并减少对周边环境的污染。
　　本文以220t/h直吹式煤粉锅炉作为研究对象，设计基于知识的锅炉燃烧智能控制系统。首先，根据煤粉锅炉的工作原理，建立锅炉的理论模型，并以主蒸汽压力控制对象为例，分析主蒸汽压力产生过程及其在扰动情况下的动态特性，使用阶跃响应两点法结合数据拟合的方式，完成对锅炉燃烧系统中主蒸汽压力数学模型的辨识;其次，设计了锅炉燃烧系统优化控制总体方案，分别对主蒸汽压力、二次风及炉膛负压三个回路制定了独立的控制方案，为达到更良好的控制效果，在控制方案中均采用模糊自适应PID控制器进行设计。通过MATLAB软件将控制过程进行仿真，并与普通PID进行对比;再次，针对磨煤机性状进行研究，设计基于专家系统的负荷分配方案，提高煤量分配的合理性，从而增加控制方案的可行性;最后，将本课题研究内容投入到实际应用中，设计了大庆某热电厂1号锅炉燃烧优化控制系统，此系统已投入使用并在实际生产中并取得良好的控制效果。这也证明了使用本文控制策略能够有效的提高火力发电厂经济性，具有良好的推广前景。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景、来源及意义

1．1．1 课题的研究背景及研究意义

1．1．2 课题来源

1．2 煤粉锅炉燃烧系统的控制研究与发展

1．3 智能控制技术的介绍

1．3．1 模糊控制的介绍及发展

1．3．2 燃烧系统智能控制的研究方向

1．4 本文主要研究内容

第2章 知识与专家系统

2．1 知识的概念

2．1．1 知识的表示

2．1．2 知识的获取

2．2 专家系统

2．2．1 专家系统的结构

2．2．2 知识逻辑推理方法

2．3 本章小结

第3章 火电厂煤粉锅炉原理及建模与仿真

3．1 火力发电厂煤粉锅炉基本原理

3．2 锅炉燃烧系统的理论模型

3．2．1 锅炉主蒸汽压力的产生过程

3．2．2 系统在扰动状态下的动态特性

3．2．3 锅炉理论模型的线性化研究

3．3 锅炉燃烧系统模型的辨识与仿真

3．3．1 阶跃响应“两点式”模型辨识法

3．3．2 数据拟合法对系统数学模型的修正

3．3．3 锅炉燃烧系统模型仿真及结果

3．4 本章小结

第4章 煤粉锅炉燃烧系统的模糊控制器设计

4．1 模糊控制理论

4．1．1 模糊集合

4．1．2 模糊推理

4．1．3 模糊控制器

4．2 锅炉燃烧系统优化控制总体设计方案

4．3 主蒸汽压力环节控制方案设计

4．3．1 锅炉热量信号的计算

4．3．2 主蒸汽压力控制环节模糊控制器的设计

4．4 锅炉二次风环节控制方案设计

4．5 炉膛负压环节控制方案设计

4．6 锅炉燃烧智能控制系统的仿真及结果分析

4．6．1 燃烧系统主蒸汽压力控制环节仿真分析

4．6．2 燃烧系统二次风控制环节仿真分析

4．6．3 燃烧系统炉膛负压控制环节仿真分析

4．7 本章小结

第5章 基于专家系统的负荷分配方案设计与应用

5．1 煤粉量负荷分配系统

5．2 燃烧控制系统软硬件信息及控制界面

5．3 实际运行结果分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢