循环流化床锅炉燃烧过程控制策略的研究

摘要

循环流化床锅炉(CFBB)由于其燃烧效率高、燃料适应性广、负荷调节性能好、低污染的优点，已经在工业过程中得到广泛的应用并且受到了全世界广泛关注。但是循环流化床锅炉燃烧过程的复杂性，使其具有高度的非线性、时变、大滞后、强耦合和不确定的特性，很难建立精确的数学模型，因此选用常规的控制方法解决循环流化床锅炉的自动控制问题变得非常困难。本文针对以上问题对循环流化床锅炉的过程控制进行了研究，其主要内容为：
　　 首先，论文介绍了循环流化床(CFB)锅炉的结构和工艺流程，分析了循环流化床锅炉中主要参数之间的耦合关系以及主要的控制任务。针对循环流化床锅炉燃烧系统的时变性、耦合性和滞后性的特点，利用模糊补偿控制方案的解耦控制实现了对燃烧控制系统的床温、主蒸汽压力的解耦控制。从MATLAB/SIMULINK中的仿真中可以看出，该方案克服了PID控制器参数难以调整和自适应能力差的缺陷，表现出较好的动态和静态性能。
　　 其次，床温作为循环流化床锅炉控制系统中的一个重要参数和正常运行的一个重要指标，针对床温控制系统具有的滞后时间大，扰动较多，并且难以建立准确的数学模型，设计了四种控制器分别为：SMITH控制器、时间滞后消弱器的控制器、加权因子自修正模糊控制器、复合神经网络控制器，并对循环流化床锅炉的床温控制系统进行了仿真。仿真结果表明，复合神经网络控制器具有更好的控制效果和较强的鲁棒性，并且具有一定的自适应能力。
　　 最后，设计了以普通的PC机为上位机，单片机为下位机，以Visual C++作为开发平台的循环流化床锅炉温度监控系统控制方案。并对单片机的外部硬件接口元件和软件编程方面进行了介绍。除此之外并在Visual C++环境下，设计了循环流化床锅炉温度控制系统的主画面、智能控制系统画面和历史数据等，并介绍了上位机和下位机进行串口连接通讯的实现方案。