锅炉燃烧控制系统仿真

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工业锅炉过程控制系统仿真研究

工业锅炉过程控制系统仿真研究

吉林工程技术师范学院毕业论文第1章绪论1.1锅炉控制的研究现状及发展1.1.1锅炉控制的研究现状工业锅炉是重要的热能动力设备,我国是当今世界锅炉生产和使用最多的国家。

中国锅炉制造业是在新中国成立后建立和发展起来的。

特别是改革开放以来,随着国民经济的蓬勃发展,全国有千余家持有各级锅炉制造许可证的企业,可以生产各种不同等级的锅炉。

因此采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是产品发展的趋势。

在未来相当长的一段时间内,燃煤工业锅炉仍将是我国工业锅炉的主导产品,且以中大容量单台蒸发量≥10t/h居多。

但燃煤锅炉会产生严重的环境污染,随着能源供应结构的变化和节能环保要求日益严格天然气开发应用将进入高速发展时期。

小型燃煤工业锅炉将退出中心城区。

因此采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是产品发展的趋势。

1.1.2控制技术的发展趋势现代过程工业向着大型化和连续化的方向发展,生产过程也随之日趋复杂,对生态环境的影响也日益突出,这些都对控制提出了越来越高的要求。

不仅如此,生产的安全性和可靠性,生产企业的经济效益都成为衡量当今自动控制水平的重要指标。

因此,仅用常规仪表不能满足现代化企业的控制要求。

由于计算机具有运算速度快、精度高、存储量大、编程灵活以及有很强的通信能力等特点,已在过程控制中得到十分广泛的应用。

过路作为一种典型的的生产过程,其自动控制水平已随着过程计算机系统的的发展。

从目前的趋势看,在大型企业中,过程控制计算机正成为一种把控制的管理融为一体的综合自动化系统。

他是在自动化技术,系新技术和各种工业声场技术的基础上,通过计算机和网络系统将整个单位全部生产活动所需的信息和各种分散的自动化系统有机的集合起来,形成一个能适应生产环境不确定和市1第1章绪论场需求多变性总体最优的高质量、高效益、高柔性的智能生产系统,现已成为当前控制领域的一个重要研究方向。

1.2本课题研究的意义及主要内容1.2.1课题研究的意义锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。

燃煤锅炉燃料与空气的比值控制系统Simulink仿真

燃煤锅炉燃料与空气的比值控制系统Simulink仿真
课 程 设 计
锅炉燃烧过程中空燃比的控制系统 与 Simulink 仿真

者 :
张卫东
学 号:
1302034220
学 院 (系 ): 专 业 :
机械与动力工程学院 机械电子工程 张纪平 张纪平 博士 博士
指导教师: 评 阅 人 :
2016 年 6 月
锅炉燃烧过程中空燃比的控制系统与 Simulink 仿真 摘 要
一、 引言
燃煤锅炉是发电、 化工、 炼油等工业生产和集中供热过程中重要的动力设备, 锅炉能耗巨大,控制锅炉燃烧在最佳工况和节能具有重要的经济效益。 目前,国内除了一些大中型锅炉采用了先进的控制技术外,一般的小型锅炉 仍在使用仪表、继电器作为主要的控制手段,人为参与过多、工作条件差、劳动 强度高、锅炉的热效率低、资源浪费和污染严重。 针对上述特点和不足,我们对锅炉燃烧过程中空燃比的影响因素进行了研究, 设计了一种控制与维护方便、燃煤热效率有所提高的自动控制系统,并利用 Simulink 仿真工具箱进行了仿真实验。
3、 燃料流量检测变换系统数学模型为: ..................................................... 8 4、 燃料流量与控制流量比值为: .................................................................. 8 5、 空气流量被控对象为: .................................................................................... 8 6、 炉膛负压控制引风量与负压关系: ......................................................... 8 7、 送风量对负压的干扰: ................................................................................ 9 七、 八、 系统的相对稳定性分析 .................................................................................... 9 PID 控制算法的理论基础及调节方法 ........................................................ 12 1、 PID 控制方式 ................................................................................................. 12 2、 PID 参数的整定 ............................................................................................. 12 3、 KP、KI、KD 对系统控制过程的影响.......................................................... 12 4、 PID 参数整定---Simulink 环境下 PID 参数的稳定边界法整定 ..... 13 九、 十、 燃料流量与空气流量控制系统 Simulink 仿真 ........................................ 14 PLC 控制器的选择 ............................................................................................ 18 1、 PLC 控制器的系统原理框图...................................................................... 18 2、 PLC 机型的选择及各硬件性能指标分析 ............................................... 18 3、 三菱 FX2 系列 PLC ....................................................................................... 18 参考文献 ............................................................................................................................ 19

燃烧控制系统辨识技术研究及其控制系统仿真

燃烧控制系统辨识技术研究及其控制系统仿真

摘要目前机组的负荷增减相当频繁,现有燃煤锅炉大部分采用常规仪表和人工手动控制,平均热效率偏低,造成能源的大量浪费和环境的污染。

为了适应节能需求,实现锅炉的高效燃烧,降低能耗,是迫切需要解决的问题。

采用火焰监测技术和智能自动化计算机技术对燃煤锅炉进行监测和自动化控制,实现锅炉系统的自动化控制后,能使锅炉安全、可靠、经济的运行。

作为对锅炉控制系统分析的前提条件,首先需要分析锅炉过程的动态特性,建立相关环节的数学模型,利用系统辨识技术便可以很好的从实际测量数据中提炼出对象的数学模型。

本文在介绍了系统辨的发展概况,基本原理和理论的基础上,对系统辨识常用到的最小二乘理论进行了描述,并分析最小二乘法和牛顿迭代的特点,介绍了将二者结合的综合辨识算法,并分别对这种算法进行了预设模型和实际数据下的验证。

该方法综合了上述两种方法的优点,改善最小二乘法对噪声的敏感,给迭代算法提供较好的初值,最后得到的模型精确程度得到提高,具有很好的实际应用价值。

为进一步分析算法在实际中的应用,本文结合火电机组中燃料量、辐射能、和主蒸汽压力环节,利用综合算法对这些环节进行了辨识,并构成不同方式的仿真控制系统,对这些控制系统的动态特性以及各自的优缺点给予了分析比较。

关键词:系统辨识数学模型最小二乘法牛顿迭代AbstractCurrently, load of a power generation units increases and reduces frequently, most of the existing coal fired boiler usually adopt routine meter and manpower manual controlling, average thermal efficiency is comparatively low, which bring about large amount of dissipation of the energy sources and the environment contaminating .Need for adapting to economize energy, realize the boiler high-effect combustion and reduce energy consumption is a problem which need solving urgently. Adopt a flame watch and intelligence automation computer technology apply in the coal fired boiler actualize monitoring and control automatically, after realize boiler system automatic control, can make a boiler work safely, reliably, economically, be a premise condition to control system analysis, need calculate the dynamic mathematic model of boiler's relative link at first. We use identification technology to solve the problem.This paper introduced the development and basic theoretical of the system identification, have described the least squares method which is a general arithmetic of system identification. After analysis the characteristic of least squares method and Newton iteration algorithm, the paper give a colligate algorithm which distill their merit, and then separately tested this algorithm under supposed model and actual measurement data. This method has synthesized their merit, make least squares method resist colored noise, simultaneity provided good initial value to Newton iteration algorithm, finally enhance the degree of the model's precision, which have good reality applying value.For further analysis practical application of the algorithm, paper combine the fuel, energy and steam pressure link of boiler unit,using the colligate algorithm identified this links, composed different forms of simulation control system, then compared the dynamic characteristic and advantages of these different systems.Keywords:system identification mathematical model least squares method Newton iteration algorithm独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

煤粉工业锅炉燃烧控制策略的优化与仿真研究

煤粉工业锅炉燃烧控制策略的优化与仿真研究

煤粉工业锅炉燃烧控制策略的优化与仿真研究煤粉工业锅炉是一种重要的热能转换设备,广泛应用于发电厂、化工厂、制药厂等工业生产过程中。

煤粉工业锅炉的燃烧过程对于锅炉的热效率、环境排放以及设备寿命等方面都有着重要的影响。

因此,如何优化煤粉工业锅炉的燃烧控制策略成为一个研究热点。

为了提高煤粉工业锅炉的燃烧效率,减少环境污染,并延长设备寿命,研究人员进行了大量的探索与实践。

优化燃烧控制策略的重要手段之一是仿真研究。

通过建立煤粉工业锅炉的数学模型进行仿真,可以快速准确地评估不同控制策略的效果,为实际应用提供参考。

煤粉工业锅炉的燃烧过程涉及到多个参数的调节和控制,例如煤粉供给量、风量控制和过剩空气系数等。

优化燃烧控制策略的目标是实现煤粉的完全燃烧,最大限度地提高燃烧效率,并保证烟气排放符合环保要求。

具体的优化策略和方法包括但不限于以下几个方面:首先,合理控制煤粉的供给量是优化燃烧控制策略的关键。

通过准确测量锅炉内的温度、压力、流量等参数,可以实时监测燃烧状况,从而精确计算煤粉的耗量。

根据实际情况,调节煤粉的供给量,以保证燃烧的稳定性和效率。

其次,合理调节风量也是优化燃烧控制策略的重要方面。

风量的大小直接影响锅炉内燃气的供给和烟气的排放。

过大的风量将造成煤粉的过度氧化和能量的浪费,同时也会增加烟气中的氮氧化物(NOx)排放。

过小的风量则会导致燃烧不充分、煤粉积灰等问题。

因此,通过实时监测燃烧状况,合理调节风量,是保证煤粉工业锅炉燃烧效率和环境排放的关键。

另外,过剩空气系数也是影响燃烧控制策略的重要因素之一。

过剩空气系数表示燃烧空气中氧气供给与理论需要的氧气供给之间的比值。

过大的过剩空气系数将导致烟气中氧气含量过高,并增加烟气中的氮氧化物排放;过小的过剩空气系数则会导致燃烧不充分,煤粉积灰等问题。

因此,确定合适的过剩空气系数,可以在保证煤粉完全燃烧的同时,最大程度地减少烟气中的污染物排放。

对于煤粉工业锅炉燃烧控制策略的优化与仿真研究,目前已经有了一些实践经验和研究成果。

锅炉控制系统仿真软件设计

锅炉控制系统仿真软件设计
第3 5卷第 1 2期
20 0 8年 1 2月




Vo . 5, o 1 13 N . 2
De . O c 2 O8
A p id S i n e a d T c n lg p l ce c n e h oo y e
文章编 号 : 0 1 9—6 1 2 0 )2— 0 6— 4 0 7 X(0 8 1 0 我 国国情 的用 于 电站锅 炉 设 备工 程分 析 的仿 真 软 件 , 取 得 了一 些 成 果 ¨ . 并 然 而 , 其用 于分 析 动力 设 备 控 制 特性 以及 对 新 的 将 燃 烧方 式 的研 究 仍较 少 . 而这 种 仿 真 系统 对 提 高 我 国锅炉 制造技 术 在 国际上 的竞争 力是 至关重 要 的.
为使计算简化 , 但又能确保模型的精度 , 作如下简化 假设 : ) 汽 器壳 侧 蒸 汽 和水 处 于相 平 衡 ; ) 1凝 2 凝 汽器 中蒸 汽 和小凝 结 气 体 均视 为 理想 气 体 ;) 略 3忽 冷 却水 的可 压 缩 性 ; ) 汽 器 内热 负 荷 分 布 均 匀 ; 4凝
Absr c t a t:Th i l t n s fwa e i n e in d ami tt o r ls se o o y e o ol r e smu ai ot r sa d d sg e i nga hec nto y tm fs me tp fb ie .Th ss fwa e o i ot r c n ta sae t e mo y a c q ai n a d c nr l aih tc o o lr r n n n o c mpue a g a e Th r — a r n lt h r d n mis e u t n o to rt me i fb ie un i g i t o o tr ln u g . e po g a i b e t i l t heb ie  ̄r a—i n i g sau t n e Ku t r m sa l o smu a et o lr e lt mer n n tt swih Ru g — ta,s o t e b ie gwo k n c a im u h w h ol r r i gme h n s

锅 炉 燃 烧 过 程控制和仿真

锅 炉 燃 烧 过 程控制和仿真
炉膛负压太小,炉膛向外喷火和外泄漏高炉煤气,危及设备与运行人员的安全。负压太大,炉膛漏风量增加,排烟损失增加,引风机电耗增加。
2
1)、变量的选择
被控变量:炉膛顶部烟气出口压力。
控制量:引风机的开度
干扰为炉膛内引风量落后于燃料量和鼓风量的控制,可能引起系统大的波动,造成不稳定因素压力变化等。
2)、系统的组成
最佳α值:α=1.2-1.4,当在α1~1、6范围内时,过剩空气系数a与烟气接近直线。当α在1、08~1、15(最佳过剩空气量8%~15%)时,烟气含氧量最优值为1.6%~3%。从上图也可看到,约在过剩空气量为15%~18%时,锅炉有最高效率。
(4)以烟气为被调节量,以燃料量为调节量的串级控制系统设计
)蒸汽压力控制系统参数整定仿真框图
由仿真结果可以看出,系统响应超调量约为25%。此时系统调节器最简单,工程上系统响应速度和稳定程度都较好
二.风量控制子系统
(1)为使锅炉适应负荷的变化,必须同时改变燃料量和空气量,同时为了达到最佳的经济燃烧,燃烧过程中应有最佳空燃比K。空燃比K是随不同的负荷和燃料品种而变化的,为此燃烧控制系统可选负荷、燃烧品种等变化来构成系统的风量控制系统,有了最佳燃烧比K及比值控制保证了燃料和空气的比值关系,但并不能保证燃料的完全燃烧。
(9)总过程
三、
1
炉膛压力是指送入炉膛内的空气、煤粉及烟气和引风机吸走的烟气量之间的平衡关系,即指炉膛顶部的烟气压力。
炉膛负压是反映燃烧工况稳定与否的重要参数,是运行中要控制和监视的重要参数之一。炉内燃烧工况一旦发生变化,炉膛负压随即发生相应变化。当锅炉的燃烧系统发生故障或异常时,最先将在炉膛负压上反映出来,而后才是火检、火焰等的变化,其次才是蒸汽参数的变化。因此,监视和控制炉膛负压对于保证炉内燃烧工况的稳定、分析炉内燃烧工况、烟道运行工况、分析某些事故的原因均有极其重要的意义。

火电厂锅炉燃烧过程控制系统仿真研究毕业论文

火电厂锅炉燃烧过程控制系统仿真研究毕业论文

本科毕业论文火电厂锅炉燃烧过程控制系统仿真研究Simulation Study on Combustion Control System of Boiler in Thermal Power Plant学院名称:电子信息与电气工程学院专业班级:自动化2010级2班学生姓名:朱金鹏学号:201002010103指导教师名称:卢春华指导老师职称:讲师2014年5月毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名:日期:目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)第一章控制系统及MATLAB语言的应用基础 (3)1.1 控制系统性能要求 (3)1.2控制系统的时域分析 (3)1.3控制系统的频域分析 (4)频域性能指标 (4)频域分析的三种分析方法 (4)1.4控制系统的根轨迹分析 (5)1.5MATLAB软件认识 (5)MATLAB的特点 (5)MATLAB在控制系统分析中的应用 (5)根轨迹绘制 (6)控制系统的频域分析 (6)1.6 MATLAB环境下的Simulink简介 (9)第二章火电厂锅炉燃烧过程控制系统设计 (10)2.1蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统 (12)2.2 炉膛负压控制系统 (13)第三章火电厂锅炉燃烧过程控制系统数学模型 (16)3.1 蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统数学模型 (16)3.2 炉膛负压控制系统数学模型 (16)第四章系统稳定性分析 (17)4.1燃料控制系统 (17)4.2空气流量控制系统 (18)4.3炉膛负压控制系统 (18)第五章火电厂锅炉燃烧过程控制各子系统仿真 (20)5.1燃料控制系统 (20)5.2蒸汽压力控制系统 (23)5.3空气流量控制系统 (25)5.4炉膛负压控制系统 (28)第六章火电厂锅炉燃烧过程控制系统Simulink仿真 (31)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)火电厂锅炉燃烧过程控制系统仿真研究摘要:在现代化生产过程中,为保证生产安全顺利进行,达到优质高产,提高经济效益和劳动生产率,必须对生产过程的各种参数进行自动控制,这种控制就是过程控制。

锅炉燃烧过程控制系统仿真

锅炉燃烧过程控制系统仿真

锅炉燃烧过程控制系统仿真锅炉燃烧过程控制系统仿真目的:经过该项目的训练,掌握串级控制、比值控制、前馈控制在锅炉燃烧过程控制系统的综合应用。

原理简述:燃烧过程控制系统:燃油锅炉的燃烧过程控制主要由三个子系统构成:蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统以及炉膛负压控制系统。

1 、蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统锅炉燃烧的目的是生产蒸汽供其它生产环节使用。

一般生产过程中蒸汽的控制是经过压力实现的,后续环节对蒸汽的生产用量不同,反映在蒸汽锅炉环节就是蒸汽压力的波动。

维持蒸汽压力恒定是保证生产正常进行的首要条件。

保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃烧产生的热量,而燃烧产生热量的调节是经过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气的控制实现的。

因此,蒸汽压力是最终被控制量,能够根据生成情况确定;燃料量是根据蒸汽压力确定的;空气供应量根据空气量与燃料量的合理比值确定。

2 、炉膛负压控制系统锅炉炉膛负压过小时,炉膛内的热烟、热气会外溢,造成热量损失,影响设备安全运行甚至会危及工作人员安全;当炉膛负压太大时,会使外部大量冷空气进入炉膛,改变燃料和空气比值,增加燃料损失、热量损失和降低热效率。

控制方案:某锅炉燃烧系统要求对系统进行蒸汽压力控制。

本项目采用燃烧炉蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统,并辅以炉膛负压控制的方案,控制系统框图如图所示。

已知控制系统传递函数:燃料流量系统的数学模型:G(s)=se s 31122-+空气流量模型:G(s)=s e s 21102-+引风量与负压关系模型:G(s)=se s -+156送风量对负压的干扰模型:G(s)=122+s并取:燃料流量至蒸汽压力关系约为:G(s)=4蒸汽压力至燃料流量关系约为:G(s)=1/4燃料流量与控制流量比值:G(s)=2空气流量与燃料流量比值:G(s)=1实现步骤:1、系统稳定性分析作出伯德图,如果相角裕度Pm>0°或幅值裕度Gm>1,表示系统稳定。

锅炉控制系统设计仿真毕业论文

锅炉控制系统设计仿真毕业论文

锅炉控制系统设计仿真摘要工业锅炉作为我国工业生产和集中供热的重要能源转换设备,能耗巨大,长期处在高能耗、高污染的生产状态。

然而,目前我国大多数锅炉控制系统自动化不高、安全性低,效率普遍低于国家标准。

锅炉作为将一次能源转化为二次能源的重要设备之一,提高锅炉控制水平已势在必行。

本文针对锅炉系统参数时变、严重非线性、干扰因素复杂等特点,提出对汽包水位采用三冲量控制方式,对炉膛负压采用前馈PID控制,对最优风煤比采用双交叉限幅比值控制的控制策略。

在MATLAB环境下对几种控制系统进行了仿真。

仿真结果显示,三冲量控制、前馈PID和双交叉限幅比值控制具有良好的控制效果,减小了超调量,提高了上升时间,缩短了调节时间,与传统的PID控制器相比,更适合工业锅炉这种复杂的控制对象。

关键词:锅炉三冲量控制前馈PID控制双交叉限幅比值控制IAbstractAs central heating in industrial production and the important energy conversion equipment in China, industrial boiler consumes enormous energy,and stays at high energy consumption and pollution production status. However, at present the majority of automatic boiler control system is not high, the security is low and the efficiency is generally lower than the national standard. Because the boiler is one of the important equipment which converses primary energy into secondary energy, improving the level of boiler control is imperative.In view of many factors of the boiler system, such as time-varying parameters, severely nonlinear and complex interference factors and so on , this paper puts forward three control strategies, including using three-impulse control, utilizing feed forward PID control to hearth negative pressure, and adopting double crossover restricts the amplitude ratio control to the optimal air fuel ratio. Several control systems are simulated in the MATLAB environment. The simulation results shows that three-impulse control, feed forward PID control and double crossover restricts the amplitude ratio control have good control effect, which reduce the overshoot, improve the rise time and reduce adjustment time. Compared with the traditional PID controller, these control systems are more suitable for the industrial boiler, a kind of complex control object.Key words: The Boiler, Three-impulse Control,Feed forward PID Control, Double Cross Restricts the Amplitude Ratio ControlIIIII目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 国内外锅炉的运行水平 (1)1.3 制约我国锅炉发展的因数 (2)1.3.1 大多数锅炉制造厂技术力量仍然薄弱 (2)1.3.2 燃料的因素 (2)1.3.3 工业锅炉的标准体系 (2)1.3.4 市场机制的影响及科研开发投入的不足 (2)1.3本文研究的主要内容 (2)第2章锅炉系统的控制任务 (3)2.1 锅炉系统的工艺流程简介 (3)2.2 锅炉自动控制系统的任务 (4)2.3 PID控制规律介绍 (4)本章小结 (5)第3章汽包水位三冲量控制 (6)3.1 汽包水位系统介绍 (6)3.2 汽包水位的动态特性分析 (6)3.3 锅炉汽包水位的控制方案 (8)3.3.1 单冲量控制系统 (9)3.3.2 双冲量控制系统 (9)3.3.3 三冲量控制系统 (10)本章小结 (10)第4章炉膛负压控制 (11)4.1 控制和监视炉膛负压的意义 (11)4.2 炉膛负压控制 (11)本章小结 (12)第5章最优风煤比控制 (13)5.1 常规PID风煤比控制系统的缺陷 (13)5.2 双闭环交叉限幅比例控制 (13)5.3 温度串级控制 (14)5.4 控制过程分析 (15)本章小结 (16)第6章 MATLAB/Simulink仿真 (17)6.1 MATLAB软件介绍 (17)6.2 汽包水位控制MATLAB仿真 (17)6.3 炉膛负压控制仿真 (18)6.4 最优风煤比控制仿真 (19)本章小结 (20)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (24)II第1章绪论1.1选题背景及意义锅炉作为能源转换的重要设备,运行情况的好坏直接关系到能源的利用率高低。

基于MATLAB的锅炉燃烧控制系统的稳定性仿真研究

基于MATLAB的锅炉燃烧控制系统的稳定性仿真研究
S m o i m o u i I f r a i n R t i v l 0 0 1 5 : y p s u n M s c n o m t o e r e a ,2 0 , 0()
7 8 0— 2.
辑 入 门与提 高 ( 2 )M. 第 版 [] 北京 : 华 大学 出版社 , 0 9 清 20 . [ 马希荣, 2 ] 梁景莲, 基于情感音乐模板的音乐检索系统研
PD I 参数整定, 使各个参数达到稳定状态。 利用各个整定过的参数对整个锅 炉燃烧控制 系统进行仿真和鲁棒 性分析, 得到了

些重要 的结 果 , 为锅 炉燃烧 控 制 系统的 设计和 优 化提 供 了 理论 依 据 。
关键词: 锅炉燃烧控制系统 ; 稳定性分析; 参数整定 中图分类号: K3 支献标识码 : 文章编号 :6 313 (0 1 0 —020 T 2 A 17 — 1 2 1) 50 1—2 1 在安全方面, 燃烧过程是否稳定直接关系到锅炉运行 的可
究. 天 津 : 津 师 范 大学 计 算 机 与 信息 工 程 学 院 , 天 北京 : 京 北 科 技 大学信 息工程 学 院 , 0 9 1 6 , 1 . 20,( )第 期 3
2 0 00 .
参考文献:
[ 王华 , 曙光 , 1 ] 赵 李艳 红 .A o e A dto 30 d b u iin .网络音 乐编
[ R t iv l_. r c e i g o i s It r a in 1 9 er ea [] P o e d n f F r t n en to a ] T
( 州大学物理 与电子 信息 学院 , 江 温州 3 53 ) 温 浙 2 0 5
摘要: 采用MA L 对锅炉燃烧控制系统的稳定性进行了 T AB 分析和参数整定进行了 仿真,  ̄V T AB软件对数学模型进行 通I I L A

锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真 (2)解析

锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真 (2)解析

锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真燃烧过程控制系统概述燃烧蒸汽锅炉的燃烧过程主要由三个子系统构成:蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统和炉膛负压控制系统。

[6]如图1是燃烧过程控制系统示意图,图2是原理方框图,图3是燃烧过程控制特点。

图1燃烧过程控制系统示意图图2原理方框图图3 燃烧过程控制特点2.1蒸汽压力控制系统和燃料空气比值系统燃油蒸汽锅炉燃烧的目的是为后续的生产环节提供稳定的压力。

一般生产过程中蒸汽的控制是通过调节压力实现的,随着后续环节的蒸汽用量不同,会造成燃油蒸汽压力的波动,蒸汽压力的波动会给后续的生产造成不良的影响,因此,维持蒸汽压力恒定是保证生产正常进行的首要条件。

保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃料产生的热量,而燃烧产生热量的调节是通过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气实现的。

因此,各个控制环节的关系如下:蒸汽压力是最终被控量,根据生成量确定;燃料量根据蒸汽压力确定;空气供应量根据空气量与燃料量的比值确定。

控制量如图4所示。

图5为燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统结构简图。

图6为燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统框图。

图4控制量示意图图5燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统框图图6燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统框图2.2炉膛负压控制系统所谓炉膛负压:即指炉膛顶部的烟气压力。

炉膛负压是反映燃烧工况稳定与否的重要参数,是运行中要控制和监视的重要参数之一。

炉内燃烧工况一旦发生变化,炉膛负压随即发生相应变化。

当锅炉的燃烧系统发生故障或异常时,最先将在炉膛负压上反映出来,而后才是火检、火焰等的变化,其次才是蒸汽参数的变化。

因此,监视和控制炉膛负压对于保证炉内燃烧工况的稳定、分析炉内燃烧工况、烟道运行工况、分析某些事故的原因均有极其重要的意义。

大多数锅炉采用平衡通风方式,使炉内烟气压力低于外界大气压力,即炉内烟气负压,炉膛内烟气压力最高的部位是炉堂顶部。

加热炉燃烧控制系统设计与仿真_毕业设计(论文)

加热炉燃烧控制系统设计与仿真_毕业设计(论文)

南通纺织职业技术学院毕业设计(论文) YGW-9300型有机热载体加热炉控制系统课程名称PLC原理及应用系、专业电气自动化加热炉燃烧控制系统设计与仿真摘要冶金工业消耗大量的能源,其中钢坯加热炉就占钢铁工业总能耗的四分之一。

自70年代中期以来,各工业先进国对各种燃烧设备的节能控制进行了广泛、深入的研究,大大降低了能耗。

步进式加热炉不仅是轧线上最重要的设备之一,而且也是耗能大户。

钢坯加热的技术直接影响带钢产品的质量、能源消耗和轧机寿命。

因此步进式加热炉优化设定控制技术的推广对钢铁企业意义重大。

步进式加热炉的生产目的是满足轧制要求的钢坯温度分布,并实现钢坯表面氧化烧损最少和能耗最小。

由于步进式加热炉具有非线性、不确定性等特点,其动态特性很难用数学模型加以描述,因此采用经典的控制方法难以收到理想的控制效果,只能依靠操作人员凭经验控制设定值,当工况发生变化时,往往使工艺指标(如空燃比)实际值偏离目标值范围,造成产品质量下降消耗增加。

针对以上情况,本文通过理论和仿真比较说明使用双交叉限幅控制系统是一种比较好的燃烧控制方法。

关键词:步进式加热炉;空燃比;双交叉限幅;系统仿真目录摘要............................................................................................................................. I I ABSTRACT ................................................................................ 错误!未定义书签。

第一章引言 (1)第二章步进式加热炉 (4)2.1步进式加热炉简介 (4)2.2步进式加热炉工艺过程 (5)2.3加热炉控制技术的发展和现状 (8)第三章燃烧控制系统设计及仿真 (9)3.1 步进式加热炉生产工艺和控制要求 (9)3.2燃烧控制系统及仿真 (10)3.2.1 Simulink简介 (10)3.2.2 仿真模型的建立 (11)3.2.3串级比值控制系统设计及仿真 (12)3.2.4 单交叉限幅燃烧控制系统设计及仿真 (17)3.2.5双交叉限幅控制系统设计及仿真 (22)3.2.6偏置单元和炉膛负压控制系统简介 (29)第四章组态软件MCGS在加热炉控制中的应用 (30)4.1 MCGS简介 (30)4.2 MCGS在加热炉控制中的应用 (32)第五章仪表选型 (34)5.1检测元件的选型 (34)5.1.1温度检测 (34)5.2压力和流量的测量 (36)5.3 变送器的选取 (37)5.3.1温度变送器 (38)5.3.2差压变送器的选取 (39)5.4执行器的选择 (40)结束语 (42)参考文献 (43)致谢 (44)第一章引言工业锅炉广泛应用于炼油、冶金、化工、轻工、造纸、纺织与食品等行业。

燃煤电厂锅炉一氧化氮(NOx)燃烧优化控制计算机仿真

燃煤电厂锅炉一氧化氮(NOx)燃烧优化控制计算机仿真

燃煤电厂锅炉一氧化氮(NOx)燃烧优化控制计算机仿真摘要:文章通过经验数学模型仿真计算燃煤电厂锅炉燃烧过程中NOx的生成量以及NOx与氧量、二次风门开度、燃烧器摆角之间的关联。

通过不同的操作得出NOx的数值并直观的反应锅炉炉膛内的燃烧情况,以达到到优化燃烧控制方案,从而减少NOx排放的目标,既满足环保要求,同时又不影响生产,对实际生产产生很强的经济效益和社会效益。

同时也是计算机仿真技术应用到工程中的一次尝试,以更好的为实际工业生产服务。

关键词:NOx;仿真计算;燃烧优化1 背景概述改革开放以来,我国经济保持了较快的增长速度,但同时又是以巨大的能源消耗为代价的,由此造成的环境污染是目前我国经济可持续发展亟待解决的重要问题。

我国是世界第一大煤炭生产国和第二大能源消费国,电力生产以燃煤为主,火电厂燃煤量占全国煤炭消耗总量50%左右。

据统计,到2007年底,我国火电厂NOx年排放量为838.3万t,占全国总排放量的36%,居各行业第一。

2010年火电厂NOx年排放量达到1 011万t,2015年将达1 150万t。

按照火电行业环境保护规划的要求,2010年削减NOx298万t,2015年需要削减480万t,减排压力巨大。

2 燃煤技术的现状及存在的问题近年来,随着我国经济的增长和电力工业的快速发展,燃煤产生的NOx污染物与日剧增。

烧煤产生的NOx占绝大多数,而发电厂燃煤又占较大的比例,因此降低发电厂排烟中NOx是减轻大气污染的重要任务。

由于NOx在煤的燃烧产物中生成复杂,且其对人类乃至整个生态系统的危害大,对其排放量的控制已引起全球范围内的普遍重视,绝大多数国家和地区都制定了较严格的限制NOx 排放的法规和标准,中国也于1996年8月开始实施650 mg/m3的排放指标规定。

近二、三十年来,欧、美、日等发达国家一直在致力于研究降低NOX的燃煤技术。

如前苏联的高浓度给粉技术、日本三菱重工的PM型燃烧器、美国B&W公司的PAX燃烧器和DRB-XCL双调风旋流燃烧器及德国SM公司SM型旋流燃烧器等都处于世界领先地位。

锅炉燃烧控制设计与仿真

锅炉燃烧控制设计与仿真

锅炉燃烧控制设计与仿真自动化*** 黄**[摘要]锅炉燃烧控制系统包括燃料量控制系统、送风调节系统和引风量控制系统。

在研究了被控对象动态特性的基础上,建立了控制系统的数学模型,用 MATLAB/SIMULINK 对系统进行仿真研究。

主要分析了影响主汽压力的各种因素,给出了串级结构的锅炉主蒸汽压力调节方案,针对送风系统的运行特点,给出了控制炉膛烟气含氧量的控制系统方案;根据引风系统的要求设计了引风量自动控制系统;在此基础上,对燃烧控制系统的总体方案和策略进行仿真组态,仿真结果表明,本控制方法是可行和有效的。

[关键词]锅炉;燃烧控制;MATLAB仿真一、前言目前,中国的电能生产中,火力发电占70%左右,为主要发电方式,是电力工业的焦点。

火力发电是利用一次能源煤等燃料通过锅炉、汽轮机等发电设备转换成电能。

锅炉燃烧过程自动调节在火力发电厂中占据着十分重要的地位,是电力生产过程中安全经济运行的保证。

但电厂锅炉的燃烧效率并不是很高,燃烧效率的高低在很大程度上取决于锅炉所配备的燃烧控制系统的好坏。

因此,建立一套合理的实际可行的燃烧控制系统有着十分重要的意义。

针对我国锅炉燃烧自动控制系统存在的问题,进行锅炉燃烧自动控制系统计算机仿真的研究也就应运而生了。

本文对锅炉燃烧控制系统进行了分析,应用MATLAB/SIMULINK 进行燃烧控制系统的计算机仿真,采用工程整定方法来进行PID控制器的设计。

二、锅炉燃烧自动控制系统(一)锅炉燃烧过程自动控制系统的任务锅炉燃烧过程自动控制系统的任务是控制燃料燃烧过程,使燃料燃烧所提供的热量适合外界对锅炉输出的蒸汽负荷的需求,同时保证锅炉的安全经济运行。

因此,当锅炉负荷改变时,需要进行燃烧的调整。

锅炉燃烧过程自动控制主要包括:燃料量的控制、送风量的控制和引风量的控制。

(二)燃烧自动控制系统对象的动态特性1.汽压调节对象的动态特性锅炉主蒸汽压力是燃烧量控制系统的主要被调量,为此,下面分析一下在主要扰动下,主蒸汽压力的动态特性。

燃油蒸汽锅炉的燃烧控制系统的设计和仿真

燃油蒸汽锅炉的燃烧控制系统的设计和仿真

燃油蒸汽锅炉的燃烧控制系统的设计和仿真摘要工业自动化涉及的范围很广,过程控制是其中最重要的一个分支。

它主要针对工业过程的五大参数,即温度、压力、流量、液位(或物位)、成分和特性等参数的控制问题。

过程控制覆盖了很多工业部门,例如石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织等部门,在国民经济中所占有的地位极其重要。

根据实际应用领域和工艺过程的不同,所采用的控制方式及其侧重点也不相同。

而在大量的工业生产中燃烧都是必要的一环,从燃烧角度来说,有燃油、燃煤、燃气的区别。

虽然燃烧的应用场合和燃料可能不同,但燃烧过程的控制都不外是燃烧控制、温度控制、燃烧程度控制、安全性控制、节能控制等。

本文仅以燃油蒸汽锅炉为例说明燃烧系统中具有一定普遍性的控制问题。

本次课题的目的就是基于生产实际的需求,针对蒸汽压力控制、燃料空气比值控制和炉膛负压控制进行系统框架设计并在MATLAB环境下建立模型、进行控制算法的实现研究。

其主要采用了MATLAB中的SIMULINK工具箱进行仿真,通过模拟示波器中的波形来调节参数,改良控制效果。

关键字:燃烧控制系统,MATLAB,过程控制,SIMULINKTHE DESIGN AND SIMULATION OF THE COMBUSTION CONTROL SYSTEM BASED ON FUEL STEAM BOILERABSTRACTIndustrial automation involve a very wide range, while process control is one of the most important branches. It mainly refer to control techniques of five industrial processes parameters which are temperature, pressure, and flow, liquid level (or bits), composition and characteristics. Process control covers many industries, such as petroleum, chemical industry, electric power, metallurgy, light industry and textile department.It occupied an extremely important position of the national economy.The control modes and their emphasis depend on the different actual application and process bustion is essential in the industrial production.Burning speaking, it can be divide into fuel, coal and gas. Although burning applications and fuel combustion process may be different, the control of burning process all involve burning control, temperature control and burning level control, safety control, degree of saving energy control etc. This paper only to take fuel steam boiler combustion system as an example,it illustrates the control problems with certain universality in the combustion system. The purpose of this subject is to design the system framework for steam pressure control, fuel air ratio control and hearth negative pressure based on the actual production needs, also make model in the MATLAB environment as well as research for the algorithm of control . It mainly uses the MATLAB and SIMULINK toolbox, adjusting the parameters in terms of the waveform of oscilloscope.As a result, the control effect improved.Key words:,combustion control system,MATLAB, process control, SIMULINK目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (1)1绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------61.1 研究目的及意义-------------------------------------------------------------------------------------------61.2相关领域的研究现状--------------------------------------------------------------------------------------61.2.1燃油蒸汽锅炉发展和现状-----------------------------------------------------------------61.2.2燃烧控制系统的简介--------------------------------------------------------------------------------81.3 论文的章节安排2 燃油蒸汽锅炉燃烧控制系统控制原理---------------------------------------------------------62.1 系统基本结构与设备--------------------------------------------------------------------------------------62.2 主要控制技术及要求-----------------------------------------------------------------------------102.2.1稳定蒸汽母管的压力-------------------------------------------------------------------------------122.2.2维持锅炉燃烧的最佳状态和经济性-------------------------------------------------------------122.2.3维持炉膛负压在一定范围------------------------------------------------------------------------ 122.2.4锅炉燃烧系统控制对象的特性-------------------------------------------------------------------123 蒸汽压力控制、燃料空气比值控制和炉膛负压控制的基本模型建立-------------------143.1蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统基本模型--------------------------------------------143.2炉膛负压控制系统----------------------------------------------------------------------------------------154 MATLAB环境下控制算法的研究---------------------------------------------------------------184.1系统辨识---------------------------------------------------------------------------------------------------184.2控制系统参数整定---------------------------------------------------------------------------------------184.3控制系统SIMULINK仿真-----------------------------------------------------------------------------245 结论-------------------------------------------------------------------------------------------------28 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------------28 致谢-------------------------------------------------------------------------------------------------------29附录-------------------------------------------------------------------------------------------------------46 译文及原文----------------------------------------------------------------------------------------------501 绪论1.1 引言锅炉是重要的工业设备,应用于炼油、冶金、化工、轻工等行业。

锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真

锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真

2012届本科生毕业论文存档编号湖北文理学院毕业论文(设计)论文(设计)题目: 锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真English Topic:Simulink simulation of the boiler combustionprocess control system系院物理与电子工程学院专业自动化班级 0811班学生指导教师2012 年 5 月 15 日锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真摘要:过程控制作为自动化的重要方向和组成部分,已广泛应用于石油、化工、电力、冶金、机械、轻工等许多国民经济的重要领域。

根据实际应用领域和工艺过程的不同,所采用的控制方式及其侧重点也不相同。

在大量的工业生产中,锅炉是重要的动力设备,燃烧是必要的一环,从燃烧角度来说,有燃油、燃煤、燃气的区别。

燃烧过程的控制包括压力控制、温度控制、燃烧程度控制、安全性控制、节能控制等。

本文根据火电厂锅炉燃烧过程的生产工艺和流程,利用单回路、串级、比值等控制系统的特点,分别设计锅炉燃烧过程控制系统的三个子系统:蒸汽压力控制系统,燃料与空气的比值控制,炉膛负压控制系统。

在仿真软件MATLAB/Simulink中,根据控制系统原理方框图,作出仿真模型图,分别进行相应的仿真。

经PID参数整定后,得出仿真结果,并进行分析总结。

关键词:燃烧过程控制;MATLAB仿真;SIMULINKSimulink simulation of the boiler combustion process controlsystemAbstract:Process control as an important direction of automation technology and components, has been widely used in petroleum, chemical, electric power, metallurgy, machinery, light industry, and many other important areas of the national economy. Depending on the field of practical application and process, using the control and its focus is not the same. Burning are an essential part in a large number of industrial production from the combustion point of view, the difference between fuel oil, coal and gas. Although the applications and fuel burning may be different, but the control of the combustion process is not outside the combustion control, temperature control, combustion degree of control, safety control, energy-saving control. Based on the thermal power plant boiler combustion process production technology and processes, the use of single-loop, the characteristics of the cascade, ratio control system were designed boiler combustion control system consists of three subsystems: the steam pressure control system, fuel and air ratio control, the negative pressure in furnace control system. In the simulation software MATLAB / Simulink block diagram of control system theory to make the simulation model diagram, simulation, respectively. After PID controller parameters obtained simulation results and analysis.Key words: Combustion process control; MATLAB simulation; SIMULINK引言 (1)1控制系统及MATLAB语言的应用基础 (3)1.1控制系统性能要求 (3)1.2控制系统的时域分析 (3)1.3控制系统的频域分析 (4)1.3.1 频域性能指标: (4)1.3.2 频域分析的三种分析方法 (4)1.4控制系统的根轨迹分析 (5)1.5MATLAB软件认识 (5)1.5.1MATLAB 的特点 (5)1.5.2 MATLAB在控制系统分析中的应用 (6)1.5.3根轨迹绘制 (6)1.5.4控制系统的频域分析 (7)1.6MATLAB环境下的S IMULINK简介 (9)2 燃烧过程控制系统概述 (11)2.1蒸汽压力控制系统和燃料空气比值系统 (12)2.2炉膛负压控制系统 (14)3 锅炉燃烧控制系统辨识 (17)3.1燃烧炉蒸汽压力控制和燃料空气比值控制 (17)3.2炉膛负压控制 (17)4 系统稳定性分析 (18)4.1燃料控制系统 (18)4.2空气流量控制系统 (19)4.3负压控制系统 (19)5 锅炉燃烧控制各子系统仿真 (21)5.1燃料控制系统 (21)5.2蒸汽压力控制系统 (24)5.3空气流量控制系统 (26)5.4负压控制系统前馈补偿整定 (27)6 锅炉燃烧控制系统SIMULINK仿真 (30)7 总结 (32)[参考文献] (33)附录 (34)致谢 (37)过程控制系统是工业中控制系统的主要表现形式,一般指工业生产过程中自动控制系统的被控变量为温度、压力、流量、液位、成分等变量的系统。

锅炉燃烧过程控制系统仿真

锅炉燃烧过程控制系统仿真

•项目一:锅炉燃烧过程控制系统仿真一、燃烧过程控制系统的基本理论燃油锅炉的燃烧控制主要有三个子系统构成:蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统和炉膛负压控制系统。

1.蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统燃油蒸汽锅炉燃烧的目的是生产蒸汽供应其他生产环节使用。

一般生产过程中蒸汽的控制是通过压力实现的,随着后续环节的生产用量不同,反应在燃油蒸汽锅炉环节就是蒸汽压的波动。

维持蒸汽压力恒定是保证生产正常进行的首要条件。

保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃烧产生的热量,而燃烧产生热量的调节是通过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气实现的。

如图1所示图 1 燃烧炉蒸汽压力控制与燃料比值控制系统2.炉膛负压控制系统锅炉炉膛负压力过小时,炉膛内的热烟、热气会外溢,造成热量损失、影响设备安全运行甚至会危及工作人员安全;当炉膛负压太大时,会使外部大量冷空气进入炉膛,改变燃料和空气比值,增加燃料损失、热量损失和降低热效率。

保证炉膛负压的措施是引风量和送风量的平衡。

如果负压波动不大,调节引风量即可实现负压控制;当蒸汽压力波动较大时,燃料用量和送风量波动也会较大,此时,经常采用的控制方案如图2所示。

图 2 炉膛负压控制系统二、燃烧过程控制任务燃烧过程自动调节系统的选择虽然与燃料的种类和供给系统、燃烧方式以及锅炉与负荷的联接方式都有关系,但是燃烧过程自动调节的任务都是一样的。

归纳起来,燃烧过程调节系统有三大任务。

第一个任务是维持汽压恒定。

汽压的变化表示锅炉蒸汽量和负荷的耗汽量不相适应,必须相应地改变燃料量,以改变锅炉的蒸汽量。

第二个任务是保证燃烧过程的经济性。

当燃料量改变时,必须相应地调节送风量,使它与燃料量相配合,保证燃烧过程有较高的经济性。

第三个任务是调节引风量与送风量相配合,以保证炉膛压力不变。

对于一台锅炉,燃烧过程的这三项调节任务是不可分隔的,对调节系统设计时应加以注意。

三、燃烧系统调节对象的特性锅炉燃烧过程自动控制的基本任务是既要提供热量适应蒸汽负荷的需要,又要保证燃烧的经济性和锅炉运行的安全性。

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《计算机仿真》MATLAB课程设计报告
学院:自动化学院
专业:自动化专业
班级:2009211410
姓名:***
学号:********
2011年12月26日
燃烧过程控制系统综合仿真
摘要:燃烧锅炉的燃烧控制主要由三个子系统构成:蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统和炉膛负压控制系统。

燃烧过程的仿真和其他仿真过程一样由系统辨识、稳定性分析、控制策略选择、参数整定和系统仿真等内容仿真。

稳定边界法和试误法是常用的PID参数整定方法,尤其适合对PI控制器就行参数整定。

关键词:燃烧过程控制系统Simulink PID
目录
一、题目背景 (1)
1、蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统 (1)
2、炉膛负压控制系统 (2)
二、方案要求 (3)
三、系统建模 (4)
1、建立数学模型 (4)
2、进行系统稳定性分析 (4)
四、控制系统参数整定 (6)
1、燃料控制系统参数整定 (6)
2、蒸汽压力控制系统参数整定 (7)
3、空气流量控制系统参数整定 (8)
4、负压控制系统参数整定 (9)
五、整定后各部分系统性能分析 (10)
1、燃料控制系统 (10)
2、蒸汽压力控制系统 (11)
3、空气流量控制系统 (12)
4、负压控制系统 (13)
六、控制系统Simulink仿真 (15)
七、系统鲁棒性分析 (16)
八、总结与体会 (17)
九、参考文献 (17)。

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