除尘系统风量动态稳定与平衡研究

摘要

除尘系统是一个离散、多变量、大时滞、时变波动的系统，且由于管道气固两相流限制了除尘系统中调节阀的使用，导致系统运行中风量难以稳定与平衡，无法保证吸尘效果，致使粉尘作业环境粉尘浓度达不到卫生标准，给环境、人体健康、生产产生重大危害。
　　本文通过定性分析和理论计算研究除尘系统的不稳定性，针对除尘系统风量不稳定，除尘效果不佳的问题，提出可调耐磨孔板的新式阀体，动态地消除管网上的压力波动，维持系统风量稳定，保证除尘效果。通过实验和CFD数值模拟相结合的方法，证明除尘系统不同压力波动下，可调耐磨孔板可稳定系统风量，具有良好的调节性能，并得出阀体局部阻力系数与阀芯位移成线性关系。采用UDF编程和CFD的DPM磨损模型相结合，建立可调耐磨孔板的冲蚀磨损模型，模拟得出可调耐磨孔板的磨损性能，并提出了阀体孔板迎风端面采用耐磨陶瓷可有效地提高阀体整体耐磨性能。根据除尘系统运行过程中管网压力特点，综合PID控制和模糊控制的优点，对可调耐磨孔板采用自适应模糊PID控制形式，设计管网压力-可调耐磨孔板的控制系统，根据管网压力自动地调节阀芯位移改变孔板开度，从而动态地稳定和平衡系统风量，并通过MATLAB对控制系统进行Simulink仿真，证明了可调耐磨孔板采用自适应模糊PID控制能很好地适应除尘系统多变不稳定的特性。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．1．1 工业粉尘对环境的影响

1．1．2 工业粉尘对人体的危害

1．1．3 工业粉尘对工艺生产的影响

1．1．4 国家政策要求

1．2 除尘系统现状问题

1．2．1 除尘系统吸尘点风量不平衡问题

1．2．2 除尘系统中阀门问题

1．2．3 阀门磨损因素分析

1．3 研究现状

1．4 课题研究

1．4．1 研究对象

1．4．2 研究内容

第2章 除尘系统稳定性分析

2．1 除尘系统风量不平衡因素

2．1．1 设计阶段的风量不平衡

2．1．2 施工过程导致阻力不平衡

2．1．3 调试阶段的风量不平衡

2．1．4 系统后期改建导致平衡失调

2．1．5 运行过程中导致的风量不平衡

2．2 图论法求解管网

2．3 除尘系统稳定性理论分析

2．4 本章小结

第3章 可调耐磨孔板实验

3．1 实验台搭设

3．1．1 实验系统设计

3．1．2 实验仪器

3．2 实验原理

3．3 耐磨节流孔板实验

3．3．1 实验对象

3．3．2 实验内容

3．3．3 实验结果分析

3．4 可调耐磨节流孔板调节性能实验

3．4．1 实验对象

3．4．2 实验内容

3．4．3 实验结果分析

3．5 可调耐磨节流孔板局部阻力系数实验

3．5．1 实验对象

3．5．2 实验内容

3．5．3 实验结果分析

3．6 本章小结

第4章 可调耐磨孔板调节性能研究

4．1 模型建立

4．1．1 物理模型

4．1．2 数学模型

4．1．3 湍流模型

4．1．4 边界条件

4．2 模拟结果分析

4．2．1 模型验证

4．2．2 阀芯方向模拟研究

4．2．3 可调耐磨孔板调节性能

4．3 本章小结

第5章 可调耐磨孔板磨损性能研究

5．1 物理模型

5．2 控制方程

5．2．1 连续相控制方程

5．2．2 离散相控制方程

5．2．3 壁面碰撞恢复方程

5．2．4 磨损方程

5．3 参数设置

5．3．1 边界条件设置

5．3．2 网格划分

5．4 模拟结果分析

5．4．1 可调耐磨孔板磨损性能分析

5．4．2 与耐磨孔板磨损性能对比分析

5．4．3 耐磨陶瓷制阀体磨损性能分析

5．5 本章小结

第6章 可调耐磨孔板控制系统

6．1 常规PID控制

6．2 模糊控制

6．3 自适应模糊PID控制

6．3．1 自适应模糊PID控制系统

6．3．2 输入输出变量的模糊化

6．3．3 模糊规则

6．3．4 解模糊

6．4 除尘控制系统Simulink仿真模拟

6．4．1 除尘系统管网数学模型

6．4．2 可调耐磨孔板数学模型

6．4．3 自适应模糊控制PID控制器

6．4．4 可调耐磨孔板控制系统仿真

6．4．5 常规PID与fuzzyPID控制系统仿真

6．5 本章小结

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目