毕业论文锅炉工况

锅炉温度控制策略的应用研究 摘要:针对锅炉汽温控制的特点,设计了过热汽温串级模糊控制系统,介绍了系统的构成、原理 及该系统的优越性,并利用MATLAB仿真软件进行了仿真分析。 关键词:汽温;串级模糊控制;系统仿真 0 引言 过热蒸汽温度是衡量锅炉能否正常运行的重要 指标。假如过热蒸汽温度过高,若超过了设备部件 (如过热器管、蒸气管道、阀门、汽轮机的喷嘴、叶片 等)的允许工作温度,将使钢材加速蠕变,从而降低 使用寿命。严重的超温甚至会使管子过热而爆破。 可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分损 坏。过热蒸汽温度过低,会引起热耗上升,引起汽轮 机末级蒸汽湿度增加,从而降低汽轮机的内效率,加 剧对叶片的侵蚀。因此在锅炉运行中,必须保持过 热汽温稳定在规定值附近。通常允许变化范围为额 定值±5℃。目前对锅炉过热汽温调节大都采用导 前汽温的微分作为补充信号的系统。其系统原理如 图1所示。 系统针对过热汽温调节对象调节通道惯性延迟 大、被调量反馈慢的特点,从对象调节通道找出一个 比被调量反应快的中间信号θ1作为调节器的补充 信号,以改善对象调节通道的动态特性。动态时调 节器根据θ1的微分和θ2这两个信号而动作。但在 静态时(调节过程结束后)θ1不再变化,则dθ1/dt= 0,这时过热器汽温必然恢复到给定值。实际使用 中,中间信号θ1的引入在一定程度上确实改善了控 制系统的动态特性,但是,影响蒸汽温度的因素很 多,除减温水流量的扰动外,负荷的变化,工况的不 稳定,过剩空气系数等都会导致蒸汽θ2温度发生波 动。这些波动是无法预知的,无法用精确的数学模 型来描述。由于模糊控制不依赖被控对象的精确数 学模型,它主要是根据人的思维方式,总结人的操作 经验,完成控制作用,特别适合于大滞后、时变、非线 性场合,因此该文提出一种锅炉过热气温的串级模 糊控制系统。 1 控制方案的研究设计 串级调节系统是改善大惯性、纯滞后系统调节 质量的最有效方法之一,所以设计的控制方案采用 串级模糊控制,其控制系统如图2所示。 图2中F为减温水流量调节阀。P为副调节 器,采用比例调节;FC为主调节器,采用混合模糊控 制器,即一个二维模糊控制器和常规PI调节器并联 而成,除能够尽快消除副环外的扰动之外还可以校 正汽温偏差,保证汽温控制的精度。 汽温调节对象由减温器和过热器组成,减温水 流量Wj为对象调节通道的输入信号,过热器出口汽 温θ2为输出信号。为了改善调节品质,系统中采用 减温器出口处汽温θ1作为辅助调节信号(称为导前 汽温信号)。当调节机构动作(喷水量变化)后,导 前汽温信号θ1的反应显然要比被调量信号θ2早很 多。由于从调节对象中引出了θ1信号,对象调节通 道的动态特性可以看成由两部分构成:①以减温水 流量Wj作为输入信号,减温器出口处温度θ1作为 输出信号的通道,这部分调节通道称为导前区,传递 函数为G01(s);②以减温器出口处汽温θ1作为输入 信号,过热器出口汽温θ2为输出信号的通道,这部 分调节通道称为惰性区,传递函数为G02(s),显然 导前区G01(s)的延迟和惯性要比惰性区G02(s)小 很多。系统结构如图3所示。 图3中有两个闭合的调节回路:①由对象调节 通道的惰性区G02(s)、副控制器Gc2(s)、副检测变送 器Gm2(s)组成的副调节回路;②由对象调节的导前 区G01(s)、主控制器(PI+混合模糊控制器)、主检 测变送器Gm1(s)以及副调节回路组成的主回路。 引入θ1负反馈而构成的副回路起到了稳定θ1的作 用,从而使过热汽温保持基本不变,因此可以认为副 回路起着粗调过热汽温θ2的作用。而过热汽温的 给定值,主要由主控制器(PI+混合模糊控制器)来 严格保持。只要θ2不等于给定值,主控制器就会不 断改变其输出信号σ2,并通过副调节器去不断改变 减温水流量,直到θ2恢复到等于给定值为止。可 见,主调节器的输出信号σ2相当于副调节器的可变 给定值。稳态时,过热汽温等于给定值,而导前汽温 θ1则不一定等于主调节器输出值σ2。 当扰动发生在副回路内,例如当减温水流量发 生自发性波动(可能是减温水压力或蒸汽压力改 变),由于有副回路的存在,而且导前区的惯性又很 小,副调节器将能及时动作,快速消除其自发性波 动,从而使过热汽温基本不变。当扰动发生在副回 路以外,引起过热汽温偏离给定值时,串级系统首先 由主调节器(PI+混合模糊控制器)迅速改变其输 出校正信号σ2,通过副调节回路去改变减温水流 量,使过热汽温恢复到给定值。由于主调节器(PI+ 混合模糊控制器)的惯性迟延小,故反应迅速。 因此在串级模糊蒸汽温度控制系统中,副回路 的任务是尽快消除减温水流量的自发性扰动和其他 进入副回路的各种扰动,对过热汽温的稳定起粗调 作用。主调节器的任务是保持过热汽温等于给定 值。系统在主控制器的设计上将模糊控制与常规的 PI调节器相结合,使控制系统既具有模糊控制响应 快、适应性强的优点,又具有PI控制精度高的特点。 2 模糊控制器的设计 模糊控制是一种基于规则的控制,在设计中不 需要建立被控对象的精确的数学模型。 模糊控制器的结构设计 该系统以过热蒸汽的实际温度T与设定值Td 之间的误差E=Td-T和误差变化DE作为输入语 言变量,系统控制值U为输出语言变量,构成一个 二维模糊控制器。其结构如图4所示。 Ku为模糊控制器比例因子,Ke,Kec为量化因子。 Ke:在输入量化等级确定之后,算法中改变误差 输入论域大小即改变了Ke的值,Ke增大,相当于缩 小误差的基本论域,起增大误差变量的控制作用。 若Ke选择较大,则上升时间变短,但会使系统产生 较大超调,从而过渡过程变长;Ke很小,则系统上升 较慢,快速性差。同时它还直接影响模糊控制系统 的稳态品质。 Kec:Kec选择较大时,超调量减小,但系统的响应 速度变慢,Kec对超调的抑制作用十分明显。但在 Ke,Kec和Ku中,系统对Kec的变化最不敏感,一般Kec 可调整范围较宽,其鲁棒性较好,给实际调试带来很 大方便。 Ku:比例因子Ku实质上是模糊控制器总的增益, 它的大小对系统输出的影响较大。Ku增大,系统超 调量随之增大,动态过程加快;反之,Ku减小,系统超 调量减小,动态过程变慢;Ku选择过大将会导致系统 震荡。由于Ku的敏感性,故可调范围较小。 模糊控制器可调参数Ke,Kec和Ku对系统性能 的影响各不相同,改变这3个参数可使控制器适用 于不同系统的性能要求。 模糊概念的确定及模糊化过程 对输入变量E进行模糊化,选择语言集为{负 大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择如下 [-n,-n-1,…,-1,0,1,…, n-1, n],E的实际 变化范围为[-x,x],则量化因子为Ke=n /x。对偏 差变化率DE进行模糊化,选择合适的模糊论域和 偏差变化率范围,同理可以计算出相应的模糊量化 因子Kec,在这里为了方便起见,选择偏差e、偏差变 化率DE具有相同模糊论域。 对于输出量U,调节范围为[-R,R],语言集为 {负大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择为[- m,-m-1,…,-1,0,1,…,m-1,m ],输出比例 因子为Ku=R /m。 在设计过程中,选取各变量的模糊论域,E= {-3,-2,-1,0,1,2,3};DE={-3,-2,-1,0,1, 2,3};U={-3,-2,-1,0,1,2,3},输入量E,DE 及输出量U模糊集的隶属函数选择为三角形,如图 5所示。 模糊规则的确定 模糊决策一般都采用“选择从属度大”的规则, 在过热蒸汽温度调节过程中,当系统的偏差较大时, 系统的快速性为主要矛盾,系统的稳定性控制精度 却是次要的,这时应使系统快速减小偏差;而当系统 偏差较小时,则要求以保证系统的稳定性及控制精 度为主。因而模糊控制规律应遵循:过热汽温上升 速度快,汽温偏高,则汽温的控制量应向下浮动;过 热汽温下降速度快,汽温偏低,则汽温的控制量应向 上浮动。因此采用的模糊控制器的模糊控制规则具 有以下的形式: if {E=AiandDE=Bi}thenU=Ci, i=1, 2,...,n 其中Ai, Bi以及Ci分别为E, EC、和U的模糊子 集。控制规则的多少可视输入输出物理量数目及所 需的控制精度而定。由于模糊控制器采用两个输入 E, EC,每个输入分为7级共有49条规则。 按模糊数学推理法则选则表1所示控制规则。 逆模糊化过程 文中采用的模糊推理方式是常用的Mamdani 的Min-Max-COA法,即前项取小,多规则取大合 成结论,然后取重心得出非模糊化结论的算法。在 上述规则中,Ai,Bi, Ci分别为论域E,DE,U的模糊 子集,根据上述规则可推出模糊关系Ri=ExDE,这 里采用的最小运算规则,在按最大—最小合成(max -min composition)推理算法求得控制器输出的模糊 子集为U=(ExDE)·Ri,其中“·”为合成运算,非 模糊化后的结论即为输出U的修正值。逆模糊化 方法采用重心平均法(centroid of area)。 3 系统仿真 为了说明串级模糊控制系统在锅炉过热蒸汽温 度的控制上有更好的调节效果,分别搭建具有导前 微分信号控制系统和串级模糊控制系统的仿真框 图。在保持相同输入信号条件下设置两系统被控对 象为相同的参数,以利于比较。 考虑到在实际应用中,各种随机扰动的影响及 过程的复杂性,被控对象有着大惯性、纯滞后的特 性,设系统的主副被控对象的数学模型分别为: 两系统仿真方框图搭建分别如图6、图7所示; 过热汽温响应曲线分别如图8、图9所示。 从仿真曲线可以很清楚的看到:串级模糊控制 系统应用在锅炉过热蒸汽温度控制上能够获得比具 有导前微分信号控制系统更好的调节效果。具有导 前微分信号的控制系统仿真曲线有振荡,有超调,动 态过渡时间长,误差大。而串级模糊控制系统仿真 曲线基本无振荡,无超调,动态过渡时间短,误差小, 有较好的控制品质。 根据现场锅炉运行情况,为了能 更好地说明问题,在保持两个系统中 各调节器、控制器参数不变的情况下, 同时改变两个系统的被控对象的参 数。 W02=e-5s12s+1 观察仿真曲线,如图10、图11所 示。 由于被控对象在电厂中各种设备复杂的运行环 境下,一直处于波动状态,改变主被控对象参数后而 其他参数保持不变时,具有导前微分信号的控制系

1.在毕业论文锅炉输煤中期检查报告中，应简述锅炉输煤的基本情况，包括锅炉的型号、设计规格、使用状况等；2.分析现场输煤工况情况，对煤投入量、煤粉流量、煤粉细度、烟气排放浓度等参数进行检测，并及时发现异常情况；3.评估锅炉输煤的效率，并建议改进措施，提升锅炉输煤的效率；4.总结锅炉输煤的运行情况，并对可能存在的风险进行分析和预测，为下一步操作提供参考。

锅炉运行方面技术论文篇二 锅炉经济运行技术浅谈 【摘要】锅炉机组运行的优劣在很大程度上决定了整个电厂运行的经济性。衡量燃煤发电厂经济性的主要指标是供电煤耗。供电煤耗的大小取决于发电煤耗和厂用电率，影响发电煤耗的主要因素是锅炉效率。因此，研究电厂锅炉的经济运行方式，对提高电厂的经济性具有重要意义。 【关键词】锅炉，经济，燃煤 1、概述。锅炉是国民经济中重要的热能供应设备。电力、纺织、造纸、食品、机械、冶金、化工等行业， 以及工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的热能。锅炉是将燃料的化学能转变为热能的燃烧设备，它尽可能的提供良好的燃烧条件，以求能把燃料的化学能最大限度地释放出来并使其转化为热能，并利用热能加热锅内的水。 2、锅炉的分类。锅炉按照不同的方式分为以下几类：按锅炉的用途分为：生活锅炉、工业锅炉、电站锅炉和热水锅炉。按锅炉燃用的燃料分类可分为：燃煤炉、燃油炉和燃气炉。按燃烧方式分类可分为：层燃炉、室燃炉和介于二者之间的沸腾(流化床)炉。按有无汽包可分为：汽包锅炉和直流锅炉。按蒸汽压力分类可分为：低压锅炉、中压锅炉、次高压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、亚临界压力锅炉和超临界压力锅炉。按锅炉水循环方式分类可分为：自然循环锅炉、强制循环锅炉和复合循环锅炉。 3、锅炉的应用。利用锅炉产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，是蒸汽动力装置的重要组成部分，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。 4、锅炉的结构。锅炉是热能生成设备的主要构成，锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。是由“锅”和“炉”两部分组成的。“锅”是汽水系统，它主要任务是吸引收燃料放出的热量，使水加热、蒸发并最后变成具有一定热能的热水或过热蒸汽。它由省煤器、汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。锅筒的主要功能是储水，进行汽水分离，在运行中排除锅水中的盐水和泥渣，避免含有高浓度盐分和杂质的锅水随蒸汽进入过热器中。 5.锅炉的工作原理。锅炉主要有以下系统来完成燃料的化学能到蒸汽具备足够的动能(以煤粉炉为例)：汽水系统、风烟系统、燃料(煤粉和助燃油)系统、制粉系统、灰渣系统等。制粉系统用于磨制合格的煤粉储存于粉仓内，通过给粉机，由一次风送入炉膛进行燃烧。煤粉在炉膛内和高温烟气充分混合燃烧加热水冷壁内给水，同时产生大量的高温烟气，经各级低温、高温过热器通过辐射、半辐射半对流、对流充分换热冷却后的烟气由风烟系统中的引风机在经过电除尘、布袋除尘器等使烟气粉尘达标后由烟囱排向大气，炉内给水通过各级吸热后，形成高温高压蒸汽输送出去。煤粉燃烧产生的炉渣通过灰渣系统输送出去。 6.锅炉的维护保养。在锅炉的日常运行过程中，各系统辅机运转正常，要注意维持各项参数在许可范围之内，严格控制压力、温度等超标，定期排污维持合格汽水品质，延长设备使用寿命。锅炉停运后仍要进行保养，锅炉保养的方法都是通过尽量减少锅炉水中的溶解氧和外界空气漏入来减轻锅炉的腐蚀。最常见的保养方法一般有湿式保养法、充氮置换法、烘干防腐保养法等几种。 7.锅炉的经济运行。锅炉机组运行的优劣在很大程度上决定了整个电厂运行的经济性。衡量燃煤发电厂经济性的主要指标是供电煤耗。供电煤耗的大小取决于发电煤耗和厂用电率，影响发电煤耗的主要因素是锅炉效率。因此，研究电厂锅炉的经济运行方式，对提高电厂的经济性具有重要意义。 由于炉膛内燃料的燃烧工况、温度水平、各级受热面的沽污与热交换状态以及辅助动力消耗的不同，其运行经济性也各不相同。必须进行精细的燃烧调整试验，以求得各种负荷下的最佳运行工况，作为日常运行调整的依据，以保证锅炉机组的经济运行状况良好。运行中应根据煤种变化掌握燃烧器特性、风量配比、一次风煤粉浓度及风量调整的规律，重视燃烧工况的科学调整，使炉内燃烧处于最佳状态。为了使燃料在炉膛内与氧气充分混合燃烧，实际送入炉内的空气量总要大于理论空气量。虽然多送入空气可以减少不完全燃烧热损失，但排烟热损失会增大，还会加剧硫氧化物腐蚀和氮氧化物生成。因此除通过合理的风粉配比、调节火焰的充满度和合适的火焰燃烧中心外还应依据锅炉的性能试验，设法改进燃烧技术，争取以尽量小的过量空气系数使炉膛内燃烧完全。 煤粉炉通常采取以下措施来提高锅炉的经济性能： 合理配煤以保证燃煤质量。将各煤种精心混配，减少燃煤的大幅度变化，维持运行参数基本稳定。 合理调整煤粉细度。煤粉细度是影响飞灰可燃物含量的主要因素。经济煤粉细度要根据热力试验进行选取。 控制适量的过量空气系数。煤粉燃烧需要足够的氧气，但过多的冷空气会降低炉内温度水平，且使排烟容积增大。合理的过量空气系数应根据燃烧调整试验及煤种确定。 重视燃烧调整。炉内燃烧状况的好坏、温度水平及煤粉着火的难易程度直接影响灰渣可燃物的含量。 为了考核性能和改进设计，锅炉常要经过热平衡试验。直接从有效利用能量来计算锅炉热效率的方法叫正平衡，从各种热损失来反算效率的方法叫反平衡。考虑锅炉的实际效益时，不仅要看锅炉热效率，还要计及锅炉辅机所消耗的能量。 单位质量或单位容积的燃料完全燃烧时，按化学反应计算出的空气需求量称为理论空气量。为了使燃料在炉膛内有更多的机会与氧气接触而燃烧，实际送入炉内的空气量总要大于理论空气量。虽然多送入空气可以减少不完全燃烧热损失，但排烟热损失会增大，还会加剧硫氧化物腐蚀和氮氧化物生成。因此应设法改进燃烧技术，争取以尽量小的过量空气系数使炉膛内燃烧完全。 8.排放锅炉烟气中所含粉尘(包括飞灰和未燃尽的煤粉)、硫和氮的氧化物都是污染大气的物质，未经净化时其排放指标可达到环境保护法规限定指标的几倍到数十倍。控制这些物质排放的措施有燃烧前处理、改进燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。借助烟囱只能降低烟囱附近地区大气中污染物的浓度，不能彻底根除污染物。烟气除尘所使用的作用力有重力、离心力、惯性力、附着力以及声波、静电等。对粗颗粒一般采用重力沉降和惯性力的分离，在较高容量下常采用离心力分离除尘静电除尘器和布袋过滤器具有较高的除尘效率。湿式和文氏—水膜除尘器中水滴水膜能粘附飞灰，除尘效率很高还能吸收气态污染物。为了达到较高的除尘效率，一般燃煤机组通常采用多级除尘，电除尘、布袋除尘等并通过脱硫脱销，使烟气的各项指标达到国标要求。 9.锅炉的发展。锅炉未来将向着进一步提高锅炉和电站热效率的方向发展;将进一步降低锅炉和电站的单位功率的设备成本;将极大的提高锅炉机组的运行灵活性和自动化水平;将会发展更多锅炉品种以适应不同的燃料;将会继续提高锅炉机组及其辅助设备的运行可靠性;将会下大力气采取措施减少对环境的污染。 参考文献： [1]张爱存.发电厂燃煤锅炉运行调整与经济性分析[D].华北电力大学 毕业 论文，2003.