【摘 要】
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工业锅炉属于高污染的工业设备,主蒸汽压力的优化控制是实现热电厂锅炉节能减排的重要一环。本文以独山子石化公司热电厂2#220t/h煤粉锅炉为研究对象,在分析热电厂锅炉燃烧过
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工业锅炉属于高污染的工业设备,主蒸汽压力的优化控制是实现热电厂锅炉节能减排的重要一环。本文以独山子石化公司热电厂2#220t/h煤粉锅炉为研究对象,在分析热电厂锅炉燃烧过程的原理和影响因素以及优化控制要求的基础上,以送入炉膛的煤粉量作为主要控制量,主蒸汽压力作为被控量。在保证安全性的基础上,提出基于动态矩阵控制(DMC)和广义预测控制(GPC)的锅炉燃烧系统主蒸汽压力回路的优化控制方案,并实现基于LabVIEW的主蒸汽压力控制系统设计。本文主要工作总结如下:(1)分析现有的电厂锅炉燃烧系统的控制策略,针对该热电厂目前存在的问题,使用预测控制器控制和优化主蒸汽压力控制系统。设计了以煤粉量为主要影响因素的主蒸汽压力控制系统的控制结构。(2)根据该热电厂的实际情况设计了基于主蒸汽压力控制系统的DMC控制算法,并给出合理的DMC参数调节方法。实现DMC控制器的仿真验证,对比PID控制的主蒸汽压力输出响应,并验证DMC控制程序的可行性。(3)对该热电厂主蒸汽压力回路数据进行分析,采用递推最小二乘法(RLS)对回路数据进行参数辨识。设计基于主蒸汽压力控制系统的GPC控制算法,并给出合理的参数调节方法,仿真验证GPC控制程序的有效性。由于GPC控制初始阶段响应波动较大,设计了一种模拟退火方案对GPC控制器的控制权系数的设置进行参数优化,使得控制系统的动态响应更加平稳,能够得到良好的控制效果。(4)基于预测控制的电厂锅炉主蒸汽压力控制系统的实现,采用C语言和LabVIEW的混合编程方式,包括DMC、GPC和PID控制算法核心程序的动态链接库(DLL)文件的编写,以适应工业现场不同工控平台的调用。LabVIEW平台的控制算法的验证以及控制界面、回路曲线显示、数据分析等功能的实现。为了更好地实现软件系统,设计了基于锅炉燃烧控制系统的设备仿真器,并且考虑到各个控制器对被控系统模型的要求,该软件提供最小二乘法系统参数辨识模块。
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