锅炉燃烧控制系统的仿真与分析毕业论文

 2021-04-16 01:04

摘 要

在很多生产过程中,燃烧属于必不可少的一个步骤。锅炉作为广泛应用的燃烧设备,通过燃烧达到能量转换的目的。锅炉设备通过燃烧加热汽包中的水得到的所需的蒸汽。随后在蒸汽动力转化装置中,产生的蒸汽会被转化为机械能作为动力来使用,被大量输送到工厂的生产机械上。在燃烧过程中,对于燃烧过程的控制是最为严格的。过程控制的系统性能不仅直接决定锅炉设备的成本,而且决定着锅炉生产工作人员的生命安全,所以对锅炉燃烧过程的监控就显得尤为重要。

本文将针对锅炉燃烧过程控制系统,利用已经获取的数学模型,再通过使用先进的MATLAB环境下simulink中的transfer fcn模块、transport delay模块、gain模块等对锅炉燃烧过程控制系统进行仿真,其中还用到了“分层建模”的思想,将复杂的锅炉燃烧控制系统进行剖析。根据模块的不同分成四个子系统,通过MATLAB生成伯德图,探究子系统的稳定性,并对控制子系统的性能进行分析,进而通过调节改进锅炉燃烧的控制技术,使得锅炉燃烧的过程更加稳定、高效和环保节能,特别是当控制系统有扰动的情况下能靠调节控制参数维稳系统的运行。为了达到工业过程对控制稳、快、准的要求,要对锅炉燃烧控制系统的性能指标(衰减比、最大动态偏差、余差、调节时间)进行分析,从而使锅炉燃烧控制更为灵活、方便、和经济。

关键词:锅炉燃烧;MATLAB;simulink

Simulation and analysis of boiler combustion control

ABSTRACT

Operation and production process to the corresponding impact product quality production and packaging process for monitoring and treatment of. In industry, flow rate, pressure, flow rate, liquid level and temperature are the controlled variables of process system control. that is, the process control can take place in the early, middle and late stages of the operation. Feedforward control or pre control belong to the first type, process control or simultaneous control belong to the second, feedback control or after control belong to the third. Combustion can be divided into fuel, gas and coal burning at the angle of combustion. Control of energy consumption, combustion degree control, temperature control, safety control, pressure control and so on are generally referred to as combustion process control.

In this paper, the mathematical model of boiler combustion system is obtained by referring to relevant data. The performance of the control system is analyzed by simulation. Research purposes: to establish the combustion control system of power plant boiler modernization, the boiler combustion process can be guaranteed in the best condition in different loads and different conditions and different disturbance conditions, and ensure the economic type, the minimum loss calculation, and the economy and the heat loss of the boiler, the boiler under different load and can still exist and it has important meaning to ensure optimal disturbance time. When the state is best, the combustion efficiency and the coal consumption rate are in the best, which can guide the boiler to run economically and stably.

Key words: oiler combustion;MATLAB;Simulink

目 录

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

第二章 燃烧控制过程概述 3

2.1 蒸汽压力控制过程 3

2.2 燃料空气比值控制过程 4

2.3 膛炉负压控制过程 5

第三章 锅炉燃烧系统的数学建模 8

3.1 燃烧炉蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统建模 8

3.2 炉膛负压控制系统建模 9

第四章 燃烧过程控制系统稳定性分析 11

4.1 燃料控制系统 11

4.2 空气流量控制系统 12

4.3 负压控制系统 13

第五章 锅炉燃烧控制各子系统仿真 15

5.1 燃料控制系统 18

5.2 蒸汽压力控制系统 20

5.3 空气流量控制系统 21

5.4 负压控制系统前馈-反馈控制 22

结 论 26

致 谢 27

参考文献 28

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

工业中锅炉属于一次能源设备。目前在我们国家被应用面最宽广,使用数量也是最多的。每一年,我国工业需要使用原煤约二亿七千万吨。锅炉工作的稳定与否,关系着生态环境的可持续性发展以及企业部门的经济效益。由于缺乏一套合理的实际可行的控制方案,导致在现实工业燃烧过程中达不到锅炉控制设计的理想使用效率。所以研究一套锅炉燃烧控制系统的控制方案很具有意义。在当前,国外有优越的设计方案对燃气和燃煤锅炉进行控制。然而在国内,却存在着很多锅炉燃烧控制系统的经验不足和技术漏洞,迫切等待专业人士去学习和研讨更先进的控制方案去稳定锅炉燃烧控制系统。随着先进的科学技术的蓬勃发展,以及小型大功率计算机的发明,为实现对工业锅炉的优化控制提供了可能。热电厂主要提供以电能和热能为主的能源,其工艺流程往往是锅炉通过燃烧对水进行加热至沸点,生成高温的水蒸汽,接着将其中一部分蒸汽传送到汽机发电(机械能转化为电能),得到的电能作为电力能源被各个场所使用或储存,另外一部分水蒸气作为热源直接输送给附近住户用作供暖来使用。近年来,为解决锅炉燃烧过程的优化.国内外采取了多种控制手段。尽管它们在一定程度上提高了热效率,但不能彻底解决象锅炉燃烧这种难于建立精确数学模型的控制对象的控制问题。Fhz口控制在近年来的发展为此提供了一个解决大时滞、非线性、多输人多输出,且难以建立精确数学模型的控制对象的新思路[2]。目前人们只能根据须要的负荷要求,进行人工的调控,使锅炉运行。但是由于被控对象的精确数学模型难以被准确的建立,,所以人工的调控的加入,使得锅炉燃烧过程在大多时候处于相对稳定的状态,这样提高了燃料燃烧的燃烧效率。在过去几十年甚至几百年的生产过程中,主要的操作方式是人工操作,随着社会的不断进步与发展,这种繁琐过时的操作方式已经无法满足现代企业的高产量、精度的生产要求。改革方案已迫在眉睫。因为技术的高速发展,控制要求也更高。所以,优良的温度控制系统已成为必备的。

1.2 国内外研究现状

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