锅炉专业论文

基于PID的锅炉温度控制系统设计 摘要:利用BP神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,将神经网络PID与LabVIEW友好地人 机交互结合,实现对锅炉温度的控制.仿真结果表明,该系统具有更小的超调量,并且更快地到达需要的控制温 度. 关键词:BP神经网络;PID控制;温度控制 温度是锅炉生产蒸汽质量的重要指标之一,也是保证锅炉设备安全的重要参数.同时,温度是影响锅 炉传热过程和设备效率的主要因素.例如,在利用烟化炉对锌、铝冶炼过程中,如果温度过低,则还原速度 和挥发速度都会降低;但温度也不宜过高,否则在温度超过1 250℃时,可能形成Zn-Fe合金,有害于烟 化炉的作业,因此温度的精确测量和控制是十分必要的.作为工业控制系统中的基本方式,PID控制对于 动态反应较缓慢的工业过程是非常好的控制规律[1].但是,当工业过程复杂,负荷变化很多,对象的纯滞 后又较大时常规PID控制达不到要求,为了解决上述问题系统采用PLC作为下位机,PC作为上位机,利 用labVIEW构造人机交互界面,应用神经网络PID对系统进行控制,设计锅炉温度的监制电路. 1 系统总体设计 系统通过热电偶传感器检测出锅炉的温度,采集的信号经过A/D电路转换后传给PLC控制器.PLC 根据数据做出判断,当锅炉处在升温阶段时对锅炉进行加热,当锅炉处于保温段时调用PID算法控制温 度满足输出要求.同时PLC把数据传给PC机,PC机做出显示和报警.具体电路如图1所示. 1·1 主控芯片 S7-300PLC是西门子生产的模块式中小型PLC,提供了大量可以选择的模块,包括:PS 电源模块、CPU模块、IM接口模块、SM信号模块、FM功能模块和CP通信模块.其中FM模块可实现高 速级数、定位控制、闭环控制功能;CP模块是组态网使用的接口模块常用的网络有PROFIBUS,工业以太 网及点对点连接网络.这些模块可以通过U形总线紧密地固定在轨道上,一条导轨共有11个槽号:1号槽 至3号槽分别放置电源、CPU、IM模块4号槽至11号槽 可以随意放置其他模块. 1·2 通信网络 一般的自动化系统都是以单元生产设备 为中心进行检测和控制,不同单元的生产设备间缺乏信息 交流,难以满足生产过程的统一管理.西门子全集成自动 化解决方案顺应了当今自动化的需求,TIA从统一的组态 和编程、统一的数据管理及统一的通信三方面集成在一 起,从现场级到管理级,可以使用如工业以太网、PROFIB- BUS,MPI,EIB等通信网络.根据设计的需要可以自由选择通信网络的配置[2]. 1·3 温度传感器 热电偶是将2种不同的导体焊接起来组成闭合回路,当两端节点有温度差时,两端点 之间产生电动势,回路中会产生电流,这种现象称为热电效应.热电偶温度传感器就是利用这一效应来工 作的.在工业生产过程中被测点与基准节点之间的距离常常过远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采 用补偿导线的方式进行补偿[3]. 1·4 显示界面 LabVIEW是美国NI公司推出的图形化工业控制测控开发平台,是目前应用最广、发展 最快、功能最强的图形软件集成开发环境.LabVIEW具有界面友好、开发周期短等优点,广泛应用于仪器 控制、数据采集、数据分析和数据显示等领域.所以,我们可以在计算机上采用它来实现对设备运行状态的 监控,同时也可以对各种数据进行采集显示.系统的温度显示界面如图2所示. 2 系统控制算法设计 PID控制是工业过程控制中最常用的一种控制方法, 但常规的PID控制在被控对象具有复杂的非线性时,如锅 炉的温度控制,不仅具有较大的纯延迟,而且模型也不确 定时,对于这种对象往往难以达到满意的控制效果.BP神 经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,通过神 经网络自身的学习,找到最佳组合的PID控制参数,以满 足控制系统的要求.具体的神经网络PID控制系统框图如 图3所示. 设PID神经元网络是一个3层BP网络,包括2个输入节点,3个隐含层节点,1个输出接点.输入节 点对应所选的系统运行状态量,如系统不同时刻的输入量和输出量等,必要时要进行归一化处理.输出节 点分别对应PID控制的3个可调参数KP,KI,KD.输入层的2个神经元在构成控制系统可分别输入系统 被调量的给定值和实际值.由文献[4]和[5]中的前向算法可得到输出层的权系数计算公式为: 3结论 PID控制算法是一种易于实现而且经济实用的方法,具有很强的灵活性,但在被控制对象具有复杂的 非线性时,难以满足控制要求,而神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,神经网络PID与 LabVIEW结合实现对锅炉温度的数据采集、控制和显示,提高了锅炉监控系统的效率. 参考文献: [1] 邓洪伟.供暖锅炉温度和压力的PLC控制[J].动力与电力工程,2008(18):93-94. [2] 张运刚.西门子S7-300/400PLC技术与应用[M].北京:人民邮电出版社,2007. [3] 何希才.传感器及其应用实例[M].北京:机械工业出版社,2004. [4] 何离庆.过程控制系统与装置[M].北京:重庆大学出版社,2003. [5] 舒怀林.PID神经元网络及其控制系统[M].北京:国防工业出版社,2006.

火力发电厂锅炉节能降耗策略探讨论文

摘要：火力发电厂锅炉是耗能大户，做好节能降耗能够有效缓解我国资源紧缺现象，并降低企业生产成本，提高发电厂经济效益。本文通过概括火力发电厂节能减排的意义，对节能降耗过程中存在的问题进行分析，为节能降耗提供一些建议，以提高企业节能降耗的效率。

关键词：火力发电；节能降耗；资源

1、引言

我国是资源大国，也是人口大国。随着经济社会的发展进步和我国人口的不断增多，我国人均资源占有量不断减少，资源总量逐渐减少对资源节约型和环境友好型社会提出更高要求。火力发电厂作为资源消耗大户，其节能减排对建设节约型社会具有重要意义。有效提高能源的利用效率，降低环境污染，提高低碳生产效率，对我国可持续发展具有重要意义。在发电过程中，减少能耗，特别是锅炉的资源能耗，能够有效降低火力发电厂生产效率，提高经济效益，同时对我国资源供需矛盾的解决具有重要意义。

2、火力发电厂锅炉节能降耗意义

节能降耗是国家可持续发展战略的重要体现，其不仅符合我国国家经济发展方向和政策，对企业的长远发展也具有重要意义，企业应倡导并运用这一思想。随着我国经济社会的发展和城市化进程的加快，资源消耗不断增大，如何有效进行提高资源使用效率，降低能耗成为火力发电厂考虑的重点问题。我国能源资源对国外进口的依赖性越来大，因此，降低作为耗能大户的火力发电厂锅炉能耗能够有效缓解我国资源供需矛盾，一定程度上减轻我国能源进口负担，降低企业生产成本。火力发电厂锅炉燃烧的能源大多为不可再生，节能减排能够缓解我国出现能源危机，提高社会发展效率。

3、火力发电厂节能降耗中存在的问题

火力发电厂锅炉作为企业核心机器，使用寿命较长，在长时间的使用过程中，难免存在一些节能问题，具体表现在以下几个方面：第一，锅炉在能源燃烧过程中，产生较多的飞灰，这些飞灰可燃性较大，对锅炉使用产生一定影响；第二，锅炉运行过程中，需要参与系统调峰的次数较多，不仅影响锅炉生产效率，还增加锅炉能耗，不利于节能减排的进行；第三，运行时间厂，锅炉不断老化，使用过程中耗能较多，在同样的资源消耗情况下效率较低，从另一个角度来说，生产同样的电量需要更多能耗；第四，锅炉的频繁启动和停机过程中能源消耗量；第五，锅炉机组经过长年累月地使用，老化现象所引起的其他部位功能降低，如尾部烟道漏风，从而导致吸风机出力增大，进而使耗电量增加，不利于锅炉热传递效果，降低其热经济性能。

4、火力发电厂锅炉节能降耗措施分析

调整锅炉燃烧

在实际生产环境中，调整锅炉燃烧对锅炉的生产效率和节能降耗具有重要作用。对火力发电厂锅炉进行有效、全面地调整，能够便于锅炉整体燃烧比率的匹配，实现锅炉的充分燃烧，进而促进节能降耗工作的进行。火力发电厂锅炉进行调整时，需考虑风量对节能的效果，对风量进行研究，判断其配比比例，提高配比的合理性和科学性。风量的配比调整有利于调整锅炉内空气系数的控制，对此系数进行有效控制能够提高燃烧效率，使得燃料进行充分燃烧，保证锅炉燃烧的最佳状态。在进行调整的过程，应注意以下事项：当锅炉处于正常运行状态时，出现负荷增加的情况，需增加风量，且增加燃料燃烧量；出现负荷降低的情况，则需减少风量，降低燃料燃烧量。根据负荷情况调整风量，有利于实现锅炉燃料的充分燃烧，提高燃烧效率，降低能耗，实现生产成本的降低。

清除锅炉灰质

锅炉使用过程中，容易产生可燃灰质，因此需要在其运行时进行受热面吹灰，以增加锅炉生产效率，利于节能降耗工作的开展。锅炉运行过程中难免发生热损失，热损失量与锅炉运行过程中排烟温度密切相关，排烟温度越高，热损失量越大，资源消耗也就越大，不利于企业生产的长期发展。因此，在锅炉运行过程中必须对其受热面进行定期清理，以减少因受热面灰尘和杂质等杂物对受热面的传热能力所造成的影响。另外，还需对锅炉进行定期保养，以降低受热面清理过程中的耗能量；清理是注重在锅炉运行的最佳状态下进行，对清理次数进行科学合理的安排，最大限度地降低锅炉运行过程中的耗能。

防止锅炉漏风

锅炉运行情况与发电有效性有重要关系，在使用过程中锅炉存在漏洞将增加锅炉运行能耗。在常见的几种情况中，锅炉漏风是导致能耗增加的典型情况。锅炉出现漏风现象时，锅炉中气体体积容易增大，这种情况会引起锅炉排烟时热损失量的.增大，还会引起吸风机用电量的增加。此外，风机电耗增加容易导致空预器烟温进一步降低，造成二次风温的大幅度降低。在锅炉运行过程中，需加强对锅炉运行状况的检测，针对问题进行维修和养护，同时，定期进行检修，做好常规性保养工作，确保锅炉正常运行的同时降低能耗。

减少汽水损失

在进行检修过程中，由于不够全面，质量水平较低等原因，锅炉使用时疏水及排污不畅，容易导致汽水的损失，从而引起一系列不良状况的发生，进而导致锅炉能耗的增加。要减少锅炉出现汽水损失的现象，降低能耗，需要做到以下几点：第一，保证锅炉供水质量，并进行严格控制。锅炉给水的质量好，则能够保证其锅水浓缩倍率下排污率的降低。第二，监督汽水分离设备的安装质量，确保其检修质量，以便锅炉正常投入使用，通过这种方式能够有效提高汽水分离的效率，从而实现汽水分离过程中能耗的降低。第三，保证锅炉运行过程中各项参数的稳定性，将锅炉的负荷、气压和水位等参数控制在稳定的范围内，确保锅炉工作效率。第四，若锅炉出现突然启动或紧急停机的现象，则应及时进行疏水和排污，检查锅炉是否存在泄漏现象，根据实际情况进行处理，减少锅炉运行过程中不必要的损失。

5、结束语

火力发电厂锅炉机组作为能耗较大的机械设备，对其降低耗能策略进行研究，不仅能够提高发电效率，还能带来良好的社会效益。通过对锅炉进行有效调整，提高燃烧效率，对锅炉受热面进行吹灰，减少热量损失，防止锅炉漏风，确保锅炉正常运行，通过多种途径减少汽水损失现象的发生，以达到降低能耗的作用。

参考文献：

[1]李云平.火力发电厂锅炉的节能降耗策略分析[J].经营管理者.2015(17)

[2]陆叶,刘庆威.火力发电厂锅炉的节能降耗策略[J].科技致富向导.2014(17)