煤氣發(fā)生器測(cè)控系統(tǒng)的研究

【摘要】： 煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位,煤直接燃燒產(chǎn)生的二氧化硫、硫化氫等嚴(yán)重污染大氣,因此,研發(fā)高效、低耗、低污染的煤氣化工藝是非常重要的。 鑒于煤氣發(fā)生爐氣化層溫度變化的迅速性,設(shè)計(jì)了單晶藍(lán)寶石高溫探頭的光纖溫度傳感器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣化層溫度的測(cè)量;選擇了純石英棒探頭的溫度傳感器實(shí)現(xiàn)了煤氣爐出口溫度的測(cè)量;設(shè)計(jì)光電轉(zhuǎn)換前置放大電路,使探測(cè)器對(duì)輸入的光功率具有高的分辨率和大的測(cè)量范圍,并能減小電路噪聲。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,其靈敏度優(yōu)于1℃。 針對(duì)蒸汽在煤氣管中流速的不穩(wěn)定性,采用基于時(shí)差法的超聲波流量計(jì)測(cè)量蒸汽流量,只需對(duì)順流時(shí)間和逆流時(shí)間進(jìn)行采樣,不需要獲取超聲波在流體中的傳播速度,測(cè)量精度高,不受流體物理化學(xué)性質(zhì)的影響。 由于煤氣發(fā)生爐具有非線性,參數(shù)不穩(wěn)定,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,采用傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng),效果不佳。本文根據(jù)煤氣爐出口溫度控制的品質(zhì)取決于溫度控制算法的設(shè)計(jì),采用混沌PID控制,設(shè)計(jì)了基于混沌優(yōu)化的PID控制算法。將PID控制參數(shù)引入到混沌變量的運(yùn)動(dòng)軌跡中,根據(jù)選定的尋優(yōu)條件并結(jié)合滿足控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的條件,利用混沌變量進(jìn)行全局范圍內(nèi)的粗搜索和細(xì)搜索,最后搜索出PID參數(shù)的全局最優(yōu)解。 仿真實(shí)驗(yàn)表明利用混沌變量對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)比其他整定方法更具有優(yōu)越性。 【關(guān)鍵詞】：煤氣發(fā)生器 PID 光纖傳感器 超聲波流量計(jì) 混沌控制
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類(lèi)號(hào)】：TP273.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 煤氣化工藝的發(fā)展11-17
• 1.2.1 中國(guó)煤氣化技術(shù)的能源背景12-13
• 1.2.2 煤氣化工藝在我國(guó)的發(fā)展13-15
• 1.2.3 國(guó)外煤氣化工藝的發(fā)展15-17
• 1.3 開(kāi)發(fā)與研究煤氣化技術(shù)的目的及研究概述17-19
• 1.3.1 開(kāi)發(fā)與研究煤氣化技術(shù)的目的17-19
• 1.3.2 研究概述19
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 煤氣發(fā)生器原理21-31
• 2.1 煤氣發(fā)生器的主要結(jié)構(gòu)21
• 2.2 煤氣發(fā)生器的氣化原理21-27
• 2.2.1 氣化原理21-22
• 2.2.2 氣化過(guò)程22-24
• 2.2.3 氣化過(guò)程的影響因素24-25
• 2.2.4 發(fā)生爐煤氣爐出溫度高的原因及其影響25-27
• 2.3 幾種典型煤氣發(fā)生爐27-30
• 2.3.1 德士古(Texaco)爐27
• 2.3.2 魯奇(Lurgi)爐27-28
• 2.3.3 謝爾(Shell)氣化爐28
• 2.3.4 恩德氣化爐28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 煤氣生成過(guò)程關(guān)鍵參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)31-45
• 3.1 煤氣溫度的測(cè)量31
• 3.2 煤氣爐出口溫度的測(cè)量施31-35
• 3.2.1 光纖傳感器的基本工作原理31-34
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析34-35
• 3.3 煤氣總管壓力的測(cè)量35-37
• 3.3.1 壓力的調(diào)節(jié)測(cè)量35-36
• 3.3.2 控制線路36-37
• 3.3.3 安裝要求37
• 3.4 流量的測(cè)量37-44
• 3.4.1 超聲波流量計(jì)測(cè)量蒸汽流量37-40
• 3.4.2 渦街流量計(jì)測(cè)量蒸汽流量40-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 煤氣發(fā)生器控制策略與實(shí)現(xiàn)45-63
• 4.1 PID 控制原理45-49
• 4.1.1 模擬PID 控制算法45-46
• 4.1.2 數(shù)字PID 控制算法46-47
• 4.1.3 PID 參數(shù)整定技術(shù)47-48
• 4.1.4 參數(shù)優(yōu)化方法48-49
• 4.2 混沌控制基礎(chǔ)49-52
• 4.2.1 混沌的定義49-50
• 4.2.2 混沌的特性50-51
• 4.2.3 混沌的利用51-52
• 4.3 混沌尋優(yōu)原理52-55
• 4.4 混沌變量的PID 參數(shù)的最優(yōu)設(shè)計(jì)55-59
• 4.4.1 目標(biāo)函數(shù)的確定55-56
• 4.4.2 混沌優(yōu)化算法的實(shí)現(xiàn)56-59
• 4.5 系統(tǒng)控制方案59-60
• 4.6 仿真驗(yàn)證60-62
• 4.7 本章小結(jié)62-63
• 第5章 煤氣發(fā)生爐的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)63-73
• 5.1 防止煤氣泄漏的控制系統(tǒng)63-66
• 5.1.1 煤氣泄漏的緊急處理63-64
• 5.1.2 防止煤氣泄漏的控制系統(tǒng)64-66
• 5.2 發(fā)生爐煤氣爆炸原因及防爆措施66-70
• 5.2.1 發(fā)生爐煤氣爆炸的幾種情況及原因68-69
• 5.2.2 煤氣防爆措施69-70
• 5.3 煤氣發(fā)生爐常見(jiàn)事故與防范措施70-71
• 5.3.1 常見(jiàn)故障70-71
• 5.3.2 防范措施71
• 5.4 本章小結(jié)71-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果79-80
• 致謝80-81
• 作者簡(jiǎn)介81

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