【正文】 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 22 床料高度 循環(huán)流化床運(yùn)行中要維持床料高度在適當(dāng)?shù)臄?shù)值。 通常所說(shuō)給煤量來(lái)適應(yīng)鍋爐負(fù)荷（即沉浸受熱面內(nèi)工質(zhì)吸 熱 量）的變化，在循環(huán)流化床中就是通過(guò)給煤量變化→床溫變化→床溫與工質(zhì)溫度差變化（同時(shí)傳熱系數(shù)變化）→受熱面內(nèi)工質(zhì)吸熱量變化來(lái)達(dá)到。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有超溫趨勢(shì)時(shí)，可開(kāi)大送風(fēng)量，多帶走熱量，使床溫下降，能有效地防止循環(huán)流化床結(jié)焦。在考慮床層換熱時(shí)，人們通過(guò)機(jī)理性研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速對(duì)傳熱系數(shù)的影響不是決定性的。從最初的邊界層理論，到后來(lái)的 表面更新 — 穿透理論及二相流化理論，都有一些不能使人完全信服之處，都還不能應(yīng)用于實(shí)踐。蒸汽的高溫和高壓是為了提高單元機(jī)組的熱效率。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 19 流化床燃燒方式的特點(diǎn)是： 1．清潔燃燒，脫硫率可達(dá) 80％～ 95％， XNO 排放可減少 50％； 2．燃料適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合中、低硫煤； ，可達(dá) 95％～ 99％； 4．負(fù)荷適應(yīng)性好 ， 負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍 30％～ 100％。對(duì)于循環(huán)流化床的概念，可以把它的名稱分開(kāi)來(lái)解釋，循環(huán)的意思是當(dāng)鍋爐燃燒時(shí)， 物料在燃燒結(jié)束后，隨著尾部煙氣通過(guò)煙道進(jìn)入旋風(fēng)分離器，沒(méi)有得到充分燃燒的物料會(huì)通過(guò)回料系統(tǒng)回到爐膛繼續(xù)參加燃燒。隨著各國(guó)對(duì)環(huán)境污染控制要求越來(lái)越嚴(yán)格，尋找新型的燃燒技術(shù)已經(jīng)為人們所廣泛關(guān)注。不同的故障情況，會(huì)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在工程上的應(yīng)用，似乎已與 人腦 的設(shè)想 模擬 逐漸遠(yuǎn)離，而是作為強(qiáng)有力的非線性函數(shù)轉(zhuǎn)換器來(lái)使用 。 專家系統(tǒng)在自動(dòng)化中的應(yīng)用至少有三大方面： （ 1） 用于控制依據(jù)負(fù)荷、進(jìn)料情況、環(huán)境條件和系統(tǒng)工作情況等因素，決定控制作用 U、 控制器參數(shù)、控制系統(tǒng)類型或結(jié)構(gòu)等。 （ 6） 推理機(jī)：承擔(dān)控制并執(zhí)行專家推理的過(guò)程。專家系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于知識(shí)庫(kù)中知識(shí)的完備性和知識(shí)表示的正確性、一致性和獨(dú)立性。在國(guó)內(nèi)，有些人稱之為“仿人”智能控制。美國(guó)的 Salldis 教授曾指出，在遞階控制的結(jié)構(gòu)上，越往上的層次越需要智能。當(dāng)然，也可考慮參照二階 或更高階次的導(dǎo)數(shù)，但由于噪聲的存在，引入高階導(dǎo)數(shù)并不相宜。 人工智能的內(nèi)容很廣泛，如知識(shí)表示、問(wèn)題求解、 語(yǔ)言理解、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、定理證明、機(jī)器視覺(jué)、邏輯推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、智能控制、智能調(diào)度和決策、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人學(xué)等都是人工智能的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。即使在失電或其他故障情況下，輸出值為零也能滿足安全需要。 選擇性控制系統(tǒng)依據(jù)選擇器所在的位置不同，可分為三種基本類型： （ 1）選擇器裝在幾個(gè)檢測(cè)元件（或變送器）與控制器之間?，F(xiàn)在用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)施時(shí)滯 算法已變得十分方便，這樣就擺脫 了 技術(shù)工具的制約，大大方便了該種補(bǔ)償器的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)的補(bǔ)償，則可大大提高系統(tǒng)的性能。這種系統(tǒng)即使在大而頻繁的擾動(dòng)下，依舊可以獲得優(yōu)良的控制品質(zhì)。如果分隔開(kāi)來(lái)看，結(jié)構(gòu)上仍是兩個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)。 比值控制系統(tǒng) 在比值控制系統(tǒng)中，要控制的是兩個(gè)變量的比值，通常指的是兩個(gè)流量的比值。與單回路控制系統(tǒng)相比，串級(jí)控制系統(tǒng)復(fù)雜程度有所增加，但有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 迅速克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)。 實(shí)際應(yīng)用中必須掌握和合理應(yīng)用算法參數(shù)的多種工程整 定方法。在階躍作用下， C（ t） 先降后升，或是先升后降。 （ 2） 無(wú)自衡的非振蕩過(guò)程。 整個(gè)控制系統(tǒng)的品質(zhì)取決于各個(gè)環(huán)節(jié)。 單回路控制系統(tǒng) 單回路控制系統(tǒng)主要指單輸入一單輸出 （ SISO） 的線性控制系統(tǒng)，是控制系統(tǒng)的基本形式。在此基礎(chǔ)上，對(duì)節(jié)能影響很大的鍋爐燃燒系 統(tǒng)建立穩(wěn)態(tài)參數(shù)優(yōu)化模型，并求得鍋爐燃燒穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型參數(shù)?；瘜W(xué)除鹽是使用混床除去金屬離子和酸內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 6 根，常使用樹(shù)脂除鹽。 工業(yè)水系統(tǒng)：提供冷卻介質(zhì)， 冷卻各種輔助設(shè)備。 真空系統(tǒng)：維持汽輪機(jī)的低背壓和凝汽器真空。 煙風(fēng)系統(tǒng)：提供鍋爐燃燒的氧氣，帶動(dòng)干燥的燃料進(jìn)入爐膛，維持爐膛風(fēng)壓以穩(wěn)定燃燒。對(duì)燃燒系統(tǒng)的基本要求是 : （ 1） 保證 主蒸汽的壓力恒定，以便滿足 “負(fù)荷流量 ”所需的壓力。 主變壓器：利用電磁 感應(yīng)原理，可以把一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級(jí)的交流電的一種設(shè)備。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 4 在發(fā)電廠中，同步發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的唯一電氣設(shè)備。分沖動(dòng)式和反動(dòng)式汽輪機(jī)。它與回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)、調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)、油系統(tǒng)、凝汽系統(tǒng)以及其他輔助設(shè)備共同組成汽輪機(jī)組。 磨煤機(jī)：將原煤磨成需要細(xì)度的煤粉，完成粗細(xì)粉分離及干燥。它的任務(wù)是使燃料通過(guò)燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并且以此熱能加熱水，使其成為一定?shù)量和質(zhì)量（壓力 和溫度）的蒸汽。煤粉送至分離器進(jìn)行分離 ,合格的煤粉送到煤粉倉(cāng)儲(chǔ)存。到 80 年代后期，世界最大火電 廠是日本的鹿兒島電廠 ,容量為 440 萬(wàn)千瓦。隨后，美國(guó)、俄國(guó)、英國(guó)也相繼建成火電廠。 本設(shè)計(jì) 以循環(huán)流 化床鍋爐燃燒 控制 系統(tǒng)為 研究對(duì)象 ， 對(duì)燃燒過(guò)程采用 交叉限幅 燃燒控制 系統(tǒng) ，應(yīng)用 集散控制系統(tǒng)（ DCS） 對(duì)燃燒控制進(jìn)行 研究與 設(shè)計(jì) ，對(duì)提高循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)化水平做了有益的嘗試。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 （ 畢業(yè) 論文） 題 目： 基于 MCGS 的熱電廠鍋爐控制系統(tǒng) 組態(tài) 燃燒控制系統(tǒng) 學(xué)生 姓名： 繆衛(wèi)東 學(xué) 號(hào)： 202040503122 專 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 班 級(jí)： 測(cè)控 041 班 指導(dǎo)教師： 左鴻飛 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） I 基于 MCGS 的熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)組態(tài) —— 燃燒控制系統(tǒng) 摘 要 燃料燃燒技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其在能源工程中起著十分重要的作用。 同時(shí)利用 MCGS 組態(tài)軟件對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng) 進(jìn) 行監(jiān)控。 1886 年，美國(guó)建成第一座交流發(fā)電廠。中國(guó)大陸最大的火電廠是諫壁電廠（ 萬(wàn)千瓦）。煤粉倉(cāng)的煤粉由給粉機(jī)送到鍋爐本體的噴燃器 ,由噴燃器噴到爐膛內(nèi)燃燒。由爐膛、煙道、汽水系統(tǒng)（其中包括受熱面、汽包、聯(lián)箱和連接管道）以及爐墻和構(gòu)架等部分組成的整體，稱為 “鍋爐本體 ”。 空氣預(yù)熱器 ：空氣預(yù)熱器是利用鍋爐尾部煙氣熱量來(lái)加熱燃燒所需空氣的一種熱交換裝置。汽輪機(jī)本體 由固定部分（ 定 子）和轉(zhuǎn)動(dòng)部分（轉(zhuǎn)子）組成。 給水泵：將除氧水箱的凝結(jié)水通過(guò)給水泵提高壓力，經(jīng)過(guò)高壓加熱器加熱后，輸送到鍋爐省煤器入口，作為鍋爐主給水。因而將一次能源 （水力、煤、 油、風(fēng)力、原子能等）轉(zhuǎn)換為二次能源的發(fā)電機(jī)，現(xiàn)在幾乎都是采用三相交流同步發(fā)電機(jī)。 6KV、 380V 配電裝置：完成電能分配，控制設(shè)備的裝置。 （ 2） 保證 爐膛內(nèi)氧的含量。 制粉系統(tǒng)：完成燃料的磨碎、干燥。 凝結(jié)水系統(tǒng)：將凝結(jié)水輸送到除氧器，完成加熱、除氧、化學(xué)處理和剔除雜質(zhì)。 其它系統(tǒng)：壓縮空氣系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、減溫水系統(tǒng)、精處理系統(tǒng)、膠球系統(tǒng) 、 保安系統(tǒng)等。 循環(huán)水系統(tǒng)：為機(jī)組提供冷卻水源。在這個(gè)優(yōu)化結(jié)果的指導(dǎo)下，進(jìn)行鍋爐燃燒優(yōu)化控制。即使在高水平的自動(dòng)控制方案中，這類系統(tǒng)仍占控制回路的絕大多數(shù)。過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，如從其內(nèi)在規(guī)律來(lái)考慮，往往相當(dāng)復(fù)雜，例如，有非線性、分布參數(shù)和時(shí)變等情況。這類過(guò)程在階躍作用下， C（ t） 會(huì)一直上升或下降，直到極限值。具有反向特性的過(guò)程鍋爐液位在負(fù)荷變化時(shí)的響應(yīng)是最典型的例子。另外，自整定 PID控制器的研究多年來(lái)受到關(guān)注。串級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)用中，大多 屬于該目的。例如在鍋爐燃燒系統(tǒng)中，空氣與燃料的流量間應(yīng)保持一 定的比值，當(dāng)燃料流量增加或減少時(shí)，空氣流量應(yīng)隨之增加或減少。 第三大類是比值的設(shè)定值由另一個(gè)控制器給出的系統(tǒng)。依據(jù)反饋、前饋控制相結(jié)合的方式，常用的前饋控制系統(tǒng)可分為兩類：前饋控制作用與反饋控制作用相乘；前 饋控制作用與反饋控制作用相加，這是前饋 — 反饋控制系統(tǒng)中最典型的結(jié)構(gòu)。 圖 前饋控制系統(tǒng)的補(bǔ)償曲線 時(shí)滯補(bǔ)償控制系統(tǒng) 廣義對(duì)象的時(shí)滯與時(shí)間常數(shù)之比 /T? 越大，系統(tǒng)越不易控制。這種補(bǔ)償器不僅可用于單輸入單輸出情況，也可用于多輸入擾動(dòng)作用控制作用t內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 12 多輸出系統(tǒng)。這主要實(shí)現(xiàn)被控變量的選點(diǎn)。超馳控制系統(tǒng)中有兩個(gè)控制器，它們應(yīng)選正作用或反作用，應(yīng)分別按工藝規(guī)律和閥門的氣開(kāi)、氣關(guān)情況而定。人工智能中有不少內(nèi)容可用于控制，當(dāng)前最主要的是三種形式： （ 1）模糊控制； （ 2）專家規(guī)則控制與專家系統(tǒng)控制； （ 3）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。 模糊邏輯控制器獲得的測(cè)量值一般不是模糊量，要求送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)一般也不是模糊量，所以從控制器的輸入到輸出，要經(jīng)過(guò)輸入信號(hào)的模糊化、在模糊控制規(guī)則下的決策，以及對(duì)模糊信號(hào)的精確化等步驟。 專家規(guī)則控制 依據(jù)不同的情況，按規(guī)則選擇合適的控制策略或算法，稱為專家規(guī)則控制。簡(jiǎn)單規(guī)則算法早年在常規(guī)儀表中往往也可以實(shí)施，現(xiàn)在用微機(jī)控制時(shí)更為方便。常用的知識(shí)表示方法有邏輯因果圖、產(chǎn)生式規(guī)則、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架理論、概念從屬等，尤以產(chǎn)生式規(guī)則構(gòu)成的產(chǎn)生式知識(shí)庫(kù)使用最多。從數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一定的推理和計(jì)算形成事實(shí)，然后與知識(shí)庫(kù)中的相應(yīng)規(guī)則進(jìn)行匹配，找出可用的規(guī)則集，根據(jù)一定的優(yōu)先級(jí)別應(yīng)用各 條規(guī)則，同時(shí)執(zhí)行各規(guī)則的動(dòng)作（或結(jié)論）部分，并更新數(shù)據(jù)庫(kù)。 （ 2） 用于工況監(jiān)測(cè)、故障診斷和區(qū)域優(yōu)化，這是診斷型任務(wù)，與控制型任務(wù)不同。 （一）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 若干個(gè)神經(jīng)元連接起來(lái)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)將反映現(xiàn)象的工況變量作為網(wǎng)絡(luò)輸入，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，使網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)反映某種故障存在與否，例如各節(jié)點(diǎn)的輸出都接近于零，表內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 17 示不存在故障，第 i 個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出接近于 1 ，表示存在故障 i 。從 上 世紀(jì) 70 年代起，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，它主要有燃燒污染低、燃料范圍廣、鍋爐效率高、燃燒效益好等優(yōu)點(diǎn)。這樣不斷的循環(huán)能夠保證投入的物料得到充分的燃燒。 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu) 循環(huán)流化床鍋爐 的結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 循環(huán)流化床鍋爐工作原理 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理：床料成流態(tài)化后，通過(guò)噴燃器使其燃燒，同時(shí)啟動(dòng)給煤機(jī)不斷投入燃料，使燃料在爐膛內(nèi)高溫燃燒，釋放大量的熱量完成熱交換。 燃燒過(guò)程有關(guān)參數(shù) 的影響 到目前為止，對(duì)燃燒機(jī)理的探討還不多。 除了理論工作，人們對(duì)循環(huán)流化床燃燒的研究進(jìn)行了大量的試驗(yàn)工作，包括循環(huán)流化床爐研究的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，先行機(jī)組試運(yùn)行、實(shí)際運(yùn)行總結(jié)等，掌握了一系列的定性和半定量知識(shí)，并建立了有關(guān)規(guī)程。 就風(fēng)速對(duì)燃燒效率的影響，通?？梢哉J(rèn)為，隨著表觀風(fēng)速增加，床溫降低，但燃燒效率僅有微弱的降低趨勢(shì)，因?yàn)檫@時(shí)氣相和細(xì)顆粒的停留時(shí)間都減小了。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有熄火趨勢(shì)時(shí)，關(guān)小風(fēng)量，可少帶走熱量，使床溫上升，能有效地防止循環(huán)流化床熄火。 給煤的變化，除了上述煤量變化外，運(yùn)行中還會(huì)碰到煤質(zhì)（灰分、粒度、水分等）的變化。太薄會(huì)發(fā)生吹穿，運(yùn)行 不穩(wěn)定；太厚則增大風(fēng)機(jī)電耗，分層嚴(yán)重。水分增加時(shí)，由于蒸汽所吸的汽化潛熱增加，床溫將有可觀下降，但水分的存在對(duì)燃燒效率沒(méi)有不利影響，因?yàn)樗挚梢酝瑫r(shí)促進(jìn)揮發(fā)分析出和焦炭燃燒，而扣除添加水分造成的排煙熱損失后，總 的鍋爐效率的變化取決于水分總量和所采用的燃燒方式。曾在某臺(tái)循環(huán)流化床爐上試驗(yàn)，當(dāng)風(fēng)煤比恰當(dāng)，送進(jìn)的煤都以一定的燃燒效率放出熱量，當(dāng)給煤量比正常給煤量增減 10%，床溫將以 22℃ /min 的變化率增減。正常運(yùn)行時(shí)可在這范圍內(nèi)改變風(fēng)量來(lái)微調(diào)床溫。循環(huán)流化床爐在良好循環(huán)流化床的運(yùn)行風(fēng)速范圍內(nèi)所做的試驗(yàn)表明，其傳熱系數(shù)的變化多處于隨氣流速度增加而下降的范圍。已發(fā)表的一些計(jì)算公式其結(jié)果彼此間有較大的差距，甚至矛盾。汽包的水在水冷壁中進(jìn)行自然或強(qiáng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 20 制循環(huán)，不斷吸收爐膛輻射熱量，由此產(chǎn)生的飽和蒸汽由汽包頂部流出，再經(jīng)過(guò)多級(jí)加熱器進(jìn)一步加熱成過(guò)熱蒸汽，這個(gè)具有一定壓力和溫度的過(guò)熱蒸汽就是鍋爐的產(chǎn)品。鈣硫比達(dá)到 2～ 2． 5 左右時(shí)，脫硫率可達(dá) 90％以上。但是從燃料的成分與類型以及燃燒技術(shù)來(lái)區(qū)分，循環(huán)流化床鍋爐與傳統(tǒng)的煤粉爐等相比，有了很大的不同，循環(huán)流化床鍋爐正是從其工藝而得名。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 18 第三章 循環(huán)流化床鍋爐 燃燒 控制 系統(tǒng) 循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展概況 火力發(fā)電為人類社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，同時(shí)也給人類的生存環(huán)境造成了嚴(yán)重的災(zāi)難。 （ 2）故障檢測(cè)和診斷：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可被用作故障檢測(cè)和診斷的工具。到今天已有幾十種類型。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 16 在過(guò)程控制中，在一套計(jì)算機(jī)控制裝置處理的范圍內(nèi)，往往有成百上千個(gè)變量，系統(tǒng)很大，好在這些變量并非都是息息相關(guān)的，劃分為若干個(gè)子專家系統(tǒng)將方便得多。 （ 5） 解釋機(jī)構(gòu)：用以檢驗(yàn)和解釋知識(shí)庫(kù)中相應(yīng)規(guī)則的條件部分，即用推理得到的中間結(jié)果對(duì)規(guī)則的條件部分中的變量加以約束，并將該規(guī)則所預(yù)言的變化（由動(dòng)作引起）返回推理機(jī)。 （ 2） 知識(shí)庫(kù)：用以存貯某個(gè)具體領(lǐng)域的專門知識(shí)，包括理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。 （一）簡(jiǎn)單的專家規(guī)則控制 有些專家規(guī)則控制的邏輯關(guān)系很簡(jiǎn)單。 模糊集和模糊控制的概念