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鍋爐改造燃燒過程的自動控制


      1、問題的提出
        鋼廠循環流化床鍋爐是特殊的熱力設備,它不同于一般鏈條鍋爐,若送入鍋爐流化室的煤粉過多,而一次風的風量不足以使其流化燃燒,則易結焦-一旦有小面積的結焦,由于流化床的床溫很高,則很快會有大面積的爐渣或煤粉顆粒吸附于其表面,擴大為大面積的結焦事故,從而被迫停爐清理-若送入流化室的風量太大而煤粉較少,則其產生的熱量過小,影響鍋爐的正常運行及經濟效益-因此選擇合適的風煤比對鍋爐的經濟運行至關重要。本文提出了輸煤系統和燃燒系統進行聯動控制的一種方法,形成完整的自動控制系統,避免了鍋爐結焦事故的頻繁發生。
      由于鍋爐是一個復雜的受控對象,存著著非線性、時變性和不確定性等因素,難以建立精確的數學模型,因而采用PID控制達不到預期效果。通過分析表明,采用模糊控制和PID結合是最有效的手段。本文通過模糊PID參數自整定控制算法的研究,最后進行了仿真,結果表明,方案是可行的,并能夠獲得良好的控制效果。
      2、系統結構鍋爐控制系統結構框圖如所示。
      原輸煤和給煤系統一般均為手動控制和電氣聯鎖,現為了減少鍋爐結焦事故的發生,擬將該系統改造為由8098單片機控制變頻器的閉環交流調速系統。同時通過8098單片機擴展的外部接口電路來控制汽包的水位、過熱蒸氣的溫度、爐膛負壓及鍋爐的燃燒過程,從而使鍋爐各個參數的檢測與控制通過微機達到快速、準確的效果。
      3、模糊PID自整定算法本文所設計的PID整定方案如所示。其原理是基于參數的初始整定的模糊PID控制方法,但當過程參數變化過大,PID自整定不能實現有效控制時,運用模糊規則控制的同時進行在線辯識,直至辯識精度滿足要求再切換到模糊PID控制。于是在新的PID參數基礎上繼續進行模糊PID自整定調節。
      模糊整定的推理過程和常規模糊控制器類似,均根據當前特征值進行動態調整,以下分析過程的在動態過程中,PID參數應根據不同的狀態進行動態調整,通過對響應曲線的分析不難得到如下結論:在任意狀態下,KpKrKd的整定方向相反,此外從經驗整定公可以看出,Ti和Td總保持一定的比例關系,且W=為了提高算法的實時性,采用調整因子T實現Kp Kd的在線調整,整定公式為為了保證PID參數在初始定值和上次調整的基礎上有界平滑地上下調整,這里采取如下調整TT(t)+Vh其中,V―般取,其大小影響T的調整速度,這里取V=0.5,h為修正量,通過模糊規則進行調整,以間接整定T從而實現PID參數的平滑、有界調整。
      為保證-1  表1模糊控制規則表Tab- 4仿真效果對大滯后及對象結構參數變化的情況,就常規PID控制和本算法進行仿真研究,首先以式(1)所示對象的階躍響應說明該方案對大時滯對象的控制效果。
      當f/貸1時一般認為是較難控制的對象,常規PID調節的控制效果如中的點劃線/(t)所示,而本文所提的模糊PID算法仍可對其進行有效控制,如圖中虛線⑴所示-考慮如式(2)所示初始對象,當運行時間大于50T.時,改變對象參數如式(3),其仿真結果如所示。
      仿真結果表明本文提出的模糊PID參數自整定控制算法綜合了數學模型和規則模型的優點,利用對象的先驗知識和調節過程中的動態信息在線整定參數,它基于單一模糊規則,并引入了對控制性能的智能評判,能夠處理一定程度的不確定性,并對大時滯對象進行有效控制,同時具有較好的響應速度、靜態指標及實時性。
      參數變化時的響應曲線5結語本文針對鋼廠循環流化鍋爐改造的燃燒過程自動控制,提出了模糊PID自整定算法,并對控制算法進行研究與仿真。仿真結果表明,該控制手段可達到比較理想的控制效果,具有較現實的實用價值。
(來源:中國鍋爐網)


鍋爐改造燃燒過程的自動控制 2016-3-16 本文被閱讀 3358 次
 
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