包鋼熱電廠220t/h煤氣鍋爐DCS控制系統(tǒng)研究

【摘要】：鍋爐是熱電廠的重要設備之一，具有多變量輸入/輸出、強非線性和無自恒性，影響其燃燒的因素非常復雜。近年來，隨著鍋爐控制技術的不斷發(fā)展，鍋爐的燃燒控制水平有了明顯的提高，這對節(jié)約能源、提高燃燒效率和自動化控制水平具有重要意義。 本文以包鋼熱電廠220t/h煤氣鍋爐為研究對象，由于該鍋爐主要以高爐煤氣作為燃料，所以這與一般的燃煤鍋爐有所不同，工藝原理的不同也導致了其自動檢測與控制系統(tǒng)具有特殊之處，相比而言，煤氣鍋爐自動化程度更高，且燃燒自動控制效果更為理想。該鍋爐的控制系統(tǒng)采用美國FOXBORO公司的I/A series DCS控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)汽包水位、汽包壓力、過熱蒸汽溫度和燃燒的自動控制。 本文在熟悉包鋼熱電廠220t/h煤氣鍋爐工藝過程和工藝設備的基礎上，重點消化了該鍋爐的I/A series DCS控制系統(tǒng)的設計思想、系統(tǒng)結構及工作原理，研究了鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)、主蒸汽溫度控制系統(tǒng)和燃燒控制系統(tǒng)，并根據(jù)計算機監(jiān)控的需要，利用組態(tài)軟件設計了煤氣鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)具有對生產(chǎn)過程動態(tài)監(jiān)視、現(xiàn)場操作指導、歷史數(shù)據(jù)歸檔及報警等功能。論文重點對燃燒優(yōu)化控制方案進行了研究，在分析雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、單交叉限幅控制系統(tǒng)及雙交叉限幅控制系統(tǒng)的基礎上，重點剖析了由雙交叉限幅模型、空燃比二自由度尋優(yōu)控制器和流量控制器組成的燃燒優(yōu)化控制算法。二自由度尋優(yōu)的基本思想是利用氧化鋯測氧儀測得的煙道含氧量的值，對空燃比實現(xiàn)跟蹤控制，利用煤氣熱值儀測得的煤氣熱值，對模糊控制器的偏差因子進行前饋控制，在此基礎上的雙交叉限幅控制系統(tǒng)可以有效解決燃燒優(yōu)化控制問題。論文最后對鍋爐燃燒優(yōu)化控制方案進行了仿真研究，仿真結果達到了預期目標。 【關鍵詞】：煤氣鍋爐 DCS 雙交叉限幅控制 燃燒優(yōu)化控制 組態(tài)軟件
【學位授予單位】：內蒙古科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM621.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-9
• 引言9-10
• 1 緒論10-13
• 1.1 課題的背景及研究意義10-11
• 1.1.1 課題背景10
• 1.1.2 研究意義10-11
• 1.2 煤氣鍋爐及其控制技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11-12
• 1.2.1 煤氣鍋爐現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11
• 1.2.2 煤氣鍋爐控制技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 論文主要研究工作及內容安排12-13
• 1.3.1 論文的主要研究工作12
• 1.3.2 內容安排12-13
• 2 220t/h 煤氣鍋爐工藝過程及主要控制系統(tǒng)13-28
• 2.1 熱電單元機組主要設備及工藝流程13-14
• 2.2 煤氣鍋爐結構及工作原理14-15
• 2.3 煤氣鍋爐控制要求15-16
• 2.4 包鋼熱電廠 220t/h 煤氣鍋爐主要控制系統(tǒng)16-27
• 2.4.1 汽包液位控制系統(tǒng)17-19
• 2.4.2 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)19-20
• 2.4.3 燃燒控制系統(tǒng)20-27
• 2.5 本章小結27-28
• 3 包鋼熱電廠220t/h 煤氣鍋爐 DCS 系統(tǒng)結構及原理28-46
• 3.1 概述28-30
• 3.2 包鋼熱電廠 220t/h 煤氣鍋爐 DCS 系統(tǒng)結構及原理30-43
• 3.2.1 系統(tǒng)組成30-32
• 3.2.2 硬件系統(tǒng)32-42
• 3.2.3 軟件系統(tǒng)42-43
• 3.3 上位機監(jiān)控系統(tǒng)設計43-46
• 3.3.1 組態(tài)王簡介43
• 3.3.2 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)過程43-44
• 3.3.3 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設計44-46
• 3.4 本章小結46
• 4 煤氣鍋爐燃燒過程優(yōu)化控制方案研究46-67
• 4.1 煤氣鍋爐燃燒狀態(tài)分析46-49
• 4.2 鍋爐燃燒過程優(yōu)化控制方案研究49-63
• 4.2.1 煤氣流量空氣流量雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)49-50
• 4.2.2 煤氣流量空氣流量單交叉限幅控制系統(tǒng)50-52
• 4.2.3 煤氣流量空氣流量雙交叉限幅控制系統(tǒng)52-58
• 4.2.4 燃燒優(yōu)化控制算法設計58-63
• 4.3 燃燒控制系統(tǒng)仿真研究63-66
• 4.4 本章小結66-67
• 總結與展望67-68
• 參考文獻68-70
• 在學研究成果70-71
• 致謝71

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