matlab在鍋爐燃燒中的應用-預覽頁
【正文】 大規(guī)模使用，工業(yè)生產(chǎn)的不斷擴大，作為動力和熱源的鍋爐，也向著高參數(shù)、高效率發(fā)展，為了確保安全，保證生產(chǎn)，鍋爐設備的控制系統(tǒng)就顯得愈加重要。本次課題的目的就是基于生產(chǎn)實際的需求，針對蒸汽壓力控制、燃料空氣比值控制和爐膛負壓控制進行系統(tǒng)框架設計并在MATLAB環(huán)境下建立模型、進行控制算法的實現(xiàn)研究。過程控制覆蓋了很多工業(yè)部門，例如石油、化工、電力、冶金、輕工、紡織等部門，在國民經(jīng)濟中所占有的地位極其重要。它主要針對工業(yè)過程的五大參數(shù)，即溫度、壓力、流量、液位(或物位)、成分和特性等參數(shù)的控制問題。雖然燃燒的應用場合和燃料可能不同，但燃燒過程的控制都不外是燃燒控制、溫度控制、燃燒程度控制、安全性控制、節(jié)能控制等。并且鍋爐還是被廣泛的應用于國民經(jīng)濟各個部門的工業(yè)民用設備。如何使主蒸汽壓力既具有良好的動態(tài)特性，又能使入爐燃料得以充分燃燒(即高效燃燒問題)，是燃燒優(yōu)化控制的真正內涵，也是燃燒過程控制的關鍵。隨著材料和制造工藝的提高，鍋爐的結構更加完善，種類日益豐富。(2)自動化單元組合儀表控制階段隨著自動化技術與電子技術的發(fā)展，國外己經(jīng)開發(fā)并廣泛應用了全自動工業(yè)鍋爐控制技術。運用計算機技術，開發(fā)出高效率、高可靠性、全自動的微機工業(yè)測控系統(tǒng)日益得到重視。目前常用的有:多級遞階智能控制。自學習控制系統(tǒng)。在軟件方面，傳統(tǒng)的PID控制算法己經(jīng)不適合像鍋爐這樣的非線性、時變、多變量禍合的復雜系統(tǒng)。它的范圍極其廣泛，包括了主機、輔助設備、公用系統(tǒng)的自動化。鍋爐的自動調節(jié)，主要包括以下四個部分的控制:(1)汽包液位的控制:控制汽包液位高度在一個能保證鍋爐安全運行的位置，水位過高會影響汽水分離，產(chǎn)生汽帶水現(xiàn)象。蒸汽壓力過低或過高，對于金屬導管和負荷設備都是不利的。(3)最優(yōu)燃燒控制:即最優(yōu)空氣燃料比控制，在保證鍋爐汽壓穩(wěn)定的前提下，調節(jié)爐排轉速和鼓風量的配比，以使鍋爐燃料得以充分燃燒，達到最優(yōu)燃燒。自動保護:是利用自動化裝置，對機組(或系統(tǒng)、設備)狀態(tài)、參數(shù)和自動調節(jié)進行監(jiān)視，當發(fā)生異常時，送出報警信號或切除某些系統(tǒng)和設備，避免發(fā)生事故，保證生命和設備的安全。它通常指機、爐閉環(huán)控制系統(tǒng)總體，及其相關子系統(tǒng)。機組級是最高一級的順序控制，也稱機組自啟停系統(tǒng)，它能在少量人工干預下自動完成機組的啟停。子組級順控是將某臺輔機及其附屬設備(如潤滑油系統(tǒng)、相關擋板、閥門)作為一個整體進行控制。為了得到干度比較大的飽和蒸汽，在上鍋筒中還裝設汽水分離設備。 (3)過熱器是將鍋爐所產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為合格蒸汽的換熱器件，亦稱為過熱蒸汽換熱器。有些小型鍋爐不采用引風機，而只利用煙囪的自然抽力來排除煙氣。為了安全，鍋爐房通常要有兩臺以上給水泵，并且采用氣動和電動兩種拖動方式，起著相互備用的作用。 (6)儀表設備:包括蒸汽、水流量、壓力、溫度、液位指示、給煤、送風等機械和自動調節(jié)裝置組成。因此，當鍋爐負荷改變時，需要進行燃燒的調整通常將鍋爐燃燒系統(tǒng)視為三輸入三輸出系統(tǒng),輸入量為燃料量,送風量和引風量。引起蒸汽壓力變化的因素是很多的，如燃料量送風量、給水量、蒸汽流量、以及各種使燃燒工況變化的原因。由于送風系統(tǒng)幾乎沒有延遲和慣性。對于典型的燃油鍋爐,%的氧或者20%的過?？諝馐亲詈线m的,熱量損失是最少的. ③ 維持爐膛壓力穩(wěn)定 爐膛負壓是送風量和引風量相平衡的標志,鍋爐在正常運行中,則負壓偏正,局部地區(qū)容易噴火,不利于安全生產(chǎn)和環(huán)境衛(wèi)生。③ 對象復雜性,需要調節(jié)燃料和送風,這勢必會引起爐膛內含氧量和負壓的變化。(b) 若用氣設備的調節(jié)閥開度M不變,則隨著氣壓的升高,蒸汽流量也將增加,當蒸汽流量帶走的熱量等于燃料增加的熱量時,蒸汽壓力又在新的數(shù)值上穩(wěn)定下來,系統(tǒng)達到新的平衡.(2) 外擾特性外擾有兩種情況,一種是負荷設備的蒸汽閥門開度改變,另一種是負荷設備用氣量突然增加(或者減少),蒸汽壓力變化的動態(tài)特性.(a) 若負荷設備的蒸汽調節(jié)閥開度M突然改變,突然開大,則從汽包中流向負荷設備的蒸汽流量D立即增加△D,但是,由于燃料量沒有增加,汽包壓力逐漸下降,從汽包中流出的蒸汽流量也逐漸減少,燃料量不改變的情況下,在平衡狀態(tài)時,短時間增加的蒸汽量是依靠鍋爐蒸發(fā)部分儲熱量減少(壓力減低)放出來的.(b) 當負荷設備蒸汽用量突然增加時,汽包蒸汽壓力則下降,如果蒸汽流量繼續(xù)保持增大后的數(shù)值,由于燃料量沒有增加,熱量不能平衡,所以蒸汽壓力一直下降,直到改變燃料量使其產(chǎn)生的熱量與蒸汽流量相平衡時,才能恢復鍋爐的蒸汽壓力.②送風控制系統(tǒng)的動態(tài)特性為了使鍋爐適應負荷的變化,用過量空氣系數(shù)α來衡量,.燃燒過程是燃料的氧化過程,為了充分燃燒,必須供給足夠的空氣,即保證一定的剩余空氣系數(shù)α,如果空氣不足,就會造成不完全燃燒,導致鍋爐冒黑煙,讓位燃燒的燃料跑掉,造成能源損失,并破壞爐內的氣氛。維持壓力恒定是保證生產(chǎn)正常進行的首要條件。保證爐膛負壓的措施是引風量和送風量的平
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