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    鍋爐改造燃燒過程的自動控制

    來源:本站整理 | 點擊:5843 | 錄入時間:2016/6/25 10:52

    1問題的提出鋼廠循環(huán)流化床鍋爐是特殊的熱力設(shè)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(fēng)的風(fēng)量不足以使其流化燃燒,則易結(jié)焦-一旦有小面積的結(jié)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(jié)焦事故,從而被迫停爐清理-若送入流化室的風(fēng)量太大而煤粉較少,則其產(chǎn)生的熱量過小,影響鍋爐的正常運行及經(jīng)濟效益-因此選擇合適的風(fēng)煤比對鍋爐的經(jīng)濟運行至關(guān)重要。本文提出了輸煤系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)進行聯(lián)動控制的一種方法,形成完整的自動控制系統(tǒng),避免了鍋爐結(jié)焦事故的頻繁發(fā)生。
      由于鍋爐是一個復(fù)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(shù)學(xué)模型,因而采用PID控制達不到預(yù)期效果。通過分析表明,采用模糊控制和PID結(jié)合是最有效的手段。本文通過模糊PID參數(shù)自整定控制算法的研究,最后進行了仿真,結(jié)果表明,方案是可行的,并能夠獲得良好的控制效果。
      2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)鍋爐控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如所示。
      原輸煤和給煤系統(tǒng)一般均為手動控制和電氣聯(lián)鎖,現(xiàn)為了減少鍋爐結(jié)焦事故的發(fā)生,擬將該系統(tǒng)改造為由8098單片機控制變頻器的閉環(huán)交流調(diào)速系統(tǒng)。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(shù)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(shè)計的PID整定方案如所示。其原理是基于參數(shù)的初始整定的模糊PID控制方法,但當過程參數(shù)變化過大,PID自整定不能實現(xiàn)有效控制時,運用模糊規(guī)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(shù)基礎(chǔ)上繼續(xù)進行模糊PID自整定調(diào)節(jié)。
      模糊整定的推理過程和常規(guī)模糊控制器類似,均根據(jù)當前特征值進行動態(tài)調(diào)整,以下分析過程的在動態(tài)過程中,PID參數(shù)應(yīng)根據(jù)不同的狀態(tài)進行動態(tài)調(diào)整,通過對響應(yīng)曲線的分析不難得到如下結(jié)論:在任意狀態(tài)下,KpKrKd的整定方向相反,此外從經(jīng)驗整定公可以看出,Ti和Td總保持一定的比例關(guān)系,且W=為了提高算法的實時性,采用調(diào)整因子T實現(xiàn)Kp Kd的在線調(diào)整,整定公式為為了保證PID參數(shù)在初始定值和上次調(diào)整的基礎(chǔ)上有界平滑地上下調(diào)整,這里采取如下調(diào)整TT(t)+Vh其中,V―般取,其大小影響T的調(diào)整速度,這里取V=0.5,h為修正量,通過模糊規(guī)則進行調(diào)整,以間接整定T從而實現(xiàn)PID參數(shù)的平滑、有界調(diào)整。
      為保證-1  表1模糊控制規(guī)則表Tab- 4仿真效果對大滯后及對象結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的情況,就常規(guī)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(yīng)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(guī)PID調(diào)節(jié)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(shù)如式(3),其仿真結(jié)果如所示。
      仿真結(jié)果表明本文提出的模糊PID參數(shù)自整定控制算法綜合了數(shù)學(xué)模型和規(guī)則模型的優(yōu)點,利用對象的先驗知識和調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)信息在線整定參數(shù),它基于單一模糊規(guī)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(yīng)速度、靜態(tài)指標及實時性。
      參數(shù)變化時的響應(yīng)曲線5結(jié)語本文針對鋼廠循環(huán)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(jié)果表明,該控制手段可達到比較理想的控制效果,具有較現(xiàn)實的實用價值。

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