【正文】 ID 的過渡時間 120s。入口擾動仿真 將系統(tǒng)輸入設(shè)置為 0，入口擾動設(shè)置為 20%再進行仿真。可以看出采用模糊 PID 控制器的系統(tǒng)響應(yīng)略快與普通 PID 控制器，但是控制時間只有 30s 比普通 PID 控制器的 80s 大大縮短，并且沒超調(diào)量而普通 PID 控制器調(diào)量為 10%。 控制系統(tǒng)建模與仿真 使用 Matlab 建立模糊控制規(guī)則 在 Matlab 中輸入 fuzzy，如圖 3 所示。 改模糊控制系統(tǒng)是一個二輸入三輸出的，輸入語言變量論域為： E (－ 3 3),EC(－ 3 3),Kp( 1),Ki(0 ),Kd(0 20).在輸入輸出語言變量各自論域上定義了 7 個模糊子集 ,記為﹛ NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB﹜，語言值得模糊子集取為三角形隸屬函數(shù)。 2 當｜ E｜中等大時，為了使系統(tǒng)超調(diào)量較小， Kp 應(yīng)該取較小值 Ki取中等值。糊自整 PID 控制器是模糊控制器與傳統(tǒng) PID 控制器的結(jié)合，在常規(guī) PID 控制器的基礎(chǔ)之上，根據(jù) E 和 EC（ E和 EC是輸入偏差 e和偏差變化率 ec 經(jīng)過輸入量化后的語言變量），利用模糊推理思想， PID 控制器參數(shù)與進行在線自整定。因此，可將送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接看成是氧量調(diào)節(jié)的過程送風(fēng)控制系統(tǒng)一個帶有氧量校正的串級回路控制系統(tǒng)，所謂串級回路控制系統(tǒng)，就是采用兩個控制器串聯(lián)工作，主控制器的輸出作為副控制器的設(shè)定值，由副控制器的輸出去操縱調(diào)節(jié)閥，從而對主被控變量具有更好的控制效果。鍋爐運行中，當過剩空氣量增多時，不僅使爐膛溫度下降，而且也使最重要的煙氣熱損失增加。煙氣含氧量是一個非常重要的指標。在穩(wěn)態(tài)時 根據(jù)鍋爐主控指令的要求協(xié)調(diào)控制燃料量和送風(fēng)量，保持適當?shù)娘L(fēng)煤比，即保證一定的爐膛出口過?？諝庀禂?shù) a，在動態(tài)調(diào)節(jié)過程中，必須保證增加負荷時先增加送風(fēng)量再增加燃料量，降負荷時先減少燃料量再減少送風(fēng)量，保證送風(fēng)量大于給煤量，以達到空氣與燃料交叉限制的目的。一些簡單的測量裝置，有裝于風(fēng)機入口的彎頭測風(fēng)裝置和裝于舉行風(fēng)道內(nèi)的擋風(fēng)板等?，F(xiàn)代大型鍋爐一般分設(shè)一次風(fēng)和二次風(fēng)，有些鍋爐還有三次風(fēng)，因此總風(fēng)量是這三種風(fēng)的流量之和。因此，送風(fēng)量的控制任務(wù)是：使送風(fēng)量與燃料量有合適的比例，實現(xiàn)經(jīng)濟運行；使爐膛壓力控制在設(shè)定值附近，保證安全運行 。所以，送風(fēng)量、 過高或過低都是生產(chǎn)過程所不允許的。如果送風(fēng)量比較大，送風(fēng)量與燃料量的比例系數(shù) K（最佳比例值）隨之增大，爐膛內(nèi)燃燒將不會充分，達不到經(jīng)濟性。 1. 2 課題意義 鍋爐送風(fēng)量 是影響鍋爐生產(chǎn)過程經(jīng)濟性和安全性的重要參數(shù)。送風(fēng)量就是其中一項需要監(jiān) 視的重要參數(shù)。單元發(fā)電機組是由鍋爐、汽輪發(fā)電機和輔助設(shè)備組成的龐大的設(shè)備群。 1 課 程 設(shè) 計 用 紙 教師批閱 1 引言 1. 1課題背景 火力發(fā)電廠在我國電力工業(yè)中占有主要地位，是我國重點能源工業(yè)之一，大型火力發(fā)電機組在國內(nèi)外發(fā)展很快，是我國現(xiàn)以 300MW 機組為骨干機組，并逐步發(fā)展 600MW 以上機組。目前，國外已建成單機容量 1000MW 以上的單元機組。由于其工藝流程復(fù)雜，設(shè)備眾多，管道縱橫交錯，有上千個參數(shù)需要監(jiān)視，操作或控制，而且電能生產(chǎn)還要求有高度的安全可靠性和經(jīng)濟性，因此，大型機組的自動化水平受到特別的重視。本次設(shè)計題目是： 600MW 火電機組送風(fēng)控制系統(tǒng) 。大型鍋爐一般配有兩臺軸流式送風(fēng)機，送風(fēng)量是通過送風(fēng)機的動葉來調(diào)整的。如果送風(fēng)量比較小，送風(fēng)動葉開度就會比較小，臨近送風(fēng)機的喘振區(qū)，喘振危害性很大，嚴重時能造成風(fēng)道和風(fēng)機部件的全面損壞，而總風(fēng)量小于 25%時，就會觸發(fā) MFT（主燃料跳閘）動作。為了保證鍋爐生產(chǎn)過程的安全性、經(jīng)濟性，送風(fēng)量必須通過自動化手段加以控制。 2 課 程 設(shè) 計 用 紙 教師批閱 2 送風(fēng)自動控制系統(tǒng) 2. 1 送風(fēng)量控制系統(tǒng) 實現(xiàn)送風(fēng)量自動控制的一個關(guān)鍵是送風(fēng)量的準確測量。 常用的風(fēng)量測量裝置有對稱機翼型和復(fù)式文丘里管。 在協(xié)調(diào)控制中，氧量－風(fēng)量控制是燃燒控制的重要組成部分，其對于保證鍋爐燃燒過程的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性起著決定性作用。 由于到目前為止，還沒有找到一種有效的方法來準確地測量給煤量信號，工程實際中一般以 煙氣含氧量作為給煤量的一種間接反饋信號。氧量過低，證明燃料沒有充分燃燒，浪費燃料又增加了有害氣體排放，氧量過高，使送引風(fēng)機的耗電量增加，造成煙氣中的 Nox、 SO2 排放量增多。因此，過剩空氣量要有一個最優(yōu)值，即所謂的最經(jīng)濟燃燒，過剩空氣量常用過?？諝庀禂?shù) a來表示，即實際空氣量 QP 與理論空氣量 QT 之比： A=QP/QT 過量空氣系數(shù)α還可以用爐膛出口煙氣中的含氧量 O2％來衡量，完全燃燒 情況下空氣系數(shù)α與 O2％的關(guān)系為： α =21/(21 O2％ ) 由上式可知α和 O2％成反比關(guān)系，控制α就可以達到控制煙氣中含氧量 O2％的目的，其中含氧量一般都控制在 5％左右，含氧量信號具有時間延遲短，對判斷是否充分燃燒反映快等優(yōu)點。 3 課 程 設(shè) 計 用 紙 教師批閱 2. 2模糊自整 PID 控制器的調(diào)節(jié)方案 控制策略 常規(guī)的 PID 算法為： u(k)=kpE(k)+∑ E(k)+KDEC(k) 其中 E(k)為輸入量偏差 EC(k)為偏差變化 Kp、 Ki、 Kd 分別表示比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)。 4 課 程 設(shè) 計 用 紙 教師批閱 PID 參數(shù)模糊整定模型 在不同情況下被控 過程的對 Kp、 Ki、 Kd 三個參數(shù)的要求可以歸納為： 1 當｜ E｜較大時，為了避免系統(tǒng)出現(xiàn)大的超調(diào)，須采用積分分離法令 Ki＝ 0；為了讓系統(tǒng)有較好的快速跟蹤性能， Kp盡可能取較大值， Kd 盡可能取較小值。 3 當｜ E｜較小時，為了使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)態(tài)性能， Kp、 Ki 應(yīng)該取較大值，為了避免系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩 Kd 取中等值。根據(jù)參數(shù)自要求可以寫出 Kp、 Ki、 Kd 三個參數(shù)的模糊規(guī)則。 圖 3 Matlab 模糊控制系統(tǒng)圖 對控制系統(tǒng)進行仿真分析，先用湊試法試出控制器最佳的 PID 參數(shù)，再對采 5 課 程 設(shè) 計 用 紙 教師批閱 用了模糊 PID 控制器的控制系統(tǒng)進行仿真，講兩者結(jié)果進行比較。 仿真結(jié)果顯示普通 PID控制器的控制時間為 150s 超調(diào)量為 5%,但模糊 PID 的控制時間為 100s 且超調(diào)量為 0，調(diào)節(jié)品質(zhì)好于普通 PID。 采用模糊 PID 控制系統(tǒng)過渡時間為 80s，優(yōu)于普通 PID 的 110s。 圖 4送風(fēng)控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖 圖 5 送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)入口擾動響應(yīng)曲線 6 課 程 設(shè) 計 用 紙 教師批閱