循环流化床锅炉先进控制系统的研究与应用

摘要

循环流化床燃烧是一种高效、低污染、燃料适应性广的洁净煤燃烧发电技术，在热电行业有广泛应用。循环流化床锅炉是一个分布参数、非线性、时变、大滞后和多变量耦合的复杂系统，难以建立精确的数学模型，很多对普通锅炉行之有效的常规控制方法也很难达到理想的控制效果。循环流化床锅炉的自动控制已经成为其推广的重要障碍之一。因此，本文从以上问题出发，对循环流化床锅炉的建模与控制做了研究。主要内容如下： 简要介绍了循环流化床锅炉的原理、发展现状及其动态特性，系统地总结了国内外循环流化床锅炉先进控制的研究及应用情况。 从循环流化床锅炉的燃烧机理出发，建立了其燃烧系统的模型，包括流体动力学模型、煤的燃烧模型和传热模型三个子模型。通过提出进一步的假设，对模型进行简化，建立了床温和主蒸汽压力的模型，并通过工业现场数据对模型进行了验证。 针对循环流化床锅炉燃烧系统时变特性，提出一种基于模式识别的自整定PID算法，并对算法的结构、控制指标及工作方式作了详细介绍。 采用基于模式识别的自整定PID算法分别对床温和主蒸汽压力进行控制，仿真研究表明自整定PID算法对对象特性变化有很好的适应性。在此基础上，设计了床温、主蒸汽压力协调控制系统，该系统不仅做到床温和主蒸汽压力符合控制要求，并且尽量保证一次风量的稳定，通过仿真实验验证了该控制系统的可行性和有效性。 最后是对全文的总结及个人的一点展望。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2循环流化床锅炉原理及特点

1.2.1循环流化床锅炉工艺简介

1.2.2循环流化床锅炉的优点

1.3循环流化床锅炉的发展概况

1.3.1国外循环流化床锅炉的发展

1.3.2国内循环流化床锅炉的发展

1.4循环流化床锅炉控制的特点及难点

1.4.1循环流化床锅炉控制系统介绍

1.4.2循环流化床锅炉控制的难点

1.5循环流化床锅炉控制现状

1.5.1自适应控制

1.5.2模糊控制

1.5.3神经网络控制

1.5.4专家控制

1.5.5其他先进控制方法

1.6本文研究内容

参考文献

第二章循环流化床锅炉建模研究

2.1引言

2.2循环流化床锅炉燃烧系统机理模型研究

2.2.1循环流化床锅炉流体动力学模型

2.2.2煤的燃烧模型

2.2.3循环流化床锅炉的传热模型

2.2.4循环流化床锅炉的质量能量平衡模型

2.3循环流化床锅炉燃烧系统的简化模型

2.3.1床温模型的建立

2.3.2主蒸汽压力模型的建立

2.4模型验证

2.5本章小结

参考文献

第三章基于模式识别的自整定PID算法

3.1引言

3.1.1 PID控制器简介

3.1.2 PID参数自整定概念

3.2常见PID参数整定方法

3.2.1基于模型的PID参数整定方法

3.2.2基于规则的PID参数整定方法

3.3基于模式识别的自整定PID算法的研究

3.3.1算法思想

3.3.2算法结构

3.3.3响应曲线的波形辨识及特征提取

3.3.4响应曲线库

3.3.5整定规则库

3.3.6算法总结

3.4本章小结

参考文献

第四章循环流化床锅炉控制系统仿真研究

4.1引言

4.2仿真对象介绍

4.3循环流化床锅炉床温自整定PID控制

4.3.1燃料-床温控制系统

4.3.2一次风-床温控制系统

4.4循环流化床锅炉主蒸汽压力自整定PID控制

4.5循环流化床锅炉床温、主蒸汽压力协调控制

4.6本章小结

参考文献

第五章总结与展望

5.1工作总结

5.2工作展望

致谢

作者简介

作者在攻读硕士学位期间的科研成果