供热煤粉锅炉燃烧控制系统的研究与应用

摘要

供热锅炉的燃烧控制对于供热系统的供热调节和锅炉的安全、高效运行和节能降耗都具有重要意义。锅炉燃烧系统是一个复杂的时变动态过程，具有很强的非线性、紧耦合、大时滞、强干扰等特性，传统的控制算法很难得到理想的控制效果和较高的投运率。所以如何应用当前的一些先进的控制策略对锅炉燃烧进行有效控制，保证锅炉供热输出与热网负荷变动相适应的供热量，并保证锅炉安全、经济、稳定运行是当前研究的热点课题。 本文在分析锅炉燃烧系统动态特性的基础上，深入研究了锅炉燃烧系统中各个参数之间的关系，将供热锅炉燃烧控制简化为对锅炉给煤量、二次风送风量以及引风量的控制。在锅炉燃烧系统的控制实现上，本论文结合广义预测控制和模糊控制的特点提出了:对锅炉给煤量实行由广义预测控制和PID控制组成的串级控制；对二次送风量提出以炉膛温度(具体实现实时采用烟道温度)为控制目标，实行对风煤比进行自寻优的模糊控制；另外对引风量的控制本文提出在大偏差范围内实行模糊控制，小偏差范围内实行PI控制的控制策略。 本课题源于煤炭科学研究总院在山西大同市煤粉锅炉改造推广工程，课题研究内容主要是为其设计配套的锅炉供热燃烧自动控制系统。在项目期间，系统地研究了锅炉燃烧控制的一些重要特性，对文中提出的控制策略结合现场实际情况做了大量深入的分析调试。尤其是在二次风机的风煤比自寻优控制上，本文结合火焰监测仪提供的火焰强度值改善了原来二次风机变频控制对炉膛负压影响较大的缺点。改进后的模糊自寻优控制以火焰强度值为启停条件，并根据螺旋给料机实时变频值对自寻优控制输出采取一定范围的限幅。通过控制室内火焰监视器，可以明显看到采用这种控制策略后，锅炉燃烧火焰变得明亮稳定。 项目中采用施耐德QUANTUM系列PLC对煤粉锅炉供暖系统实现了自动送煤、燃烧、煤粉仓温度控制、循环水控制、补水控制、除尘、锅炉点火的全程控制。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2锅炉燃烧控制系统概述

1.3锅炉燃烧控制系统的国内外发展现状

1.3.1锅炉燃烧控制系统发展简介

1.3.2锅炉燃烧控制策略研究现状

1.4课题所涉及控制理论简介

1.4.1预测控制理论简介

1.4.2模糊控制理论简介

1.4.3应用先进控制算法的目的及意义

1.5本课题来源

1.6本文研究内容及结构安排

第二章 预测控制和模糊控制理论研究

2.1预测控制理论的基本原理

2.1.1广义预测控制算法描述及分析

2.1.2广义预测算法参数特性

2.2模糊控制理论研究

2.2.1模糊控制理论的基本思想

2.2.2模糊控制系统的组成

2.2.3模糊控制器的维数

2.2.4模糊控制器设计

2.2.5系统采样时间设置

第三章 供热锅炉燃烧动态特性分析

3.1供热锅炉燃烧系统输入输出模型

3.2供热锅炉燃烧系统控制任务

3.3供热锅炉燃烧系统特性分析

3.3.1供水温度控制系统动态特性

3.3.2送风控制系统动态特性

3.3.3引风控制系统动态特性

3.4锅炉燃烧子系统间的协调

第四章 供热锅炉燃烧控制系统设计

4.1燃烧系统控制方案概述

4.2供水温度控制系统

4.3送风控制系统设计

4.4引风控制系统设计

第五章 供热锅炉燃烧PLC控制系统实现

5.1系统总体设计

5.1.1煤粉锅炉供热系统概述

5.1.2系统控制要求

5.1.3 PLC控制系统结构

5.1.4 QUANTUM PLC 介绍

5.2 PLC硬件设计

5.2.1 PLC抗干扰电路设计

5.2.2模块I/O地址分配

5.2.3 PLC硬件组态

5.3燃烧控制系统PLC程序设计

5.3.1发环境简介

5.3.2输入量滤波程序设计

5.4控制系统PLC程序编写

5.4.1系统初始化

5.4.2输入量处理程序

5.4.3设备控制主程序

5.4.4自动控制主程序

5.4.5故障报警程序

第六章 供热锅炉燃烧监控系统

6.1引言

6.2上位机监控系统与PLC的通讯设置

6.3监控系统功能设计

6.4供热锅炉控制系统监控画面

6.4.1系统监控界面

6.4.2系统运行分析

第七章 总结

参考文献

附录

致谢

攻读硕士期间发表论文