包钢热电厂220t/h煤气锅炉DCS控制系统研究

【摘要】：锅炉是热电厂的重要设备之一，具有多变量输入/输出、强非线性和无自恒性，影响其燃烧的因素非常复杂。近年来，随着锅炉控制技术的不断发展，锅炉的燃烧控制水平有了明显的提高，这对节约能源、提高燃烧效率和自动化控制水平具有重要意义。 本文以包钢热电厂220t/h煤气锅炉为研究对象，由于该锅炉主要以高炉煤气作为燃料，所以这与一般的燃煤锅炉有所不同，工艺原理的不同也导致了其自动检测与控制系统具有特殊之处，相比而言，煤气锅炉自动化程度更高，且燃烧自动控制效果更为理想。该锅炉的控制系统采用美国FOXBORO公司的I/A series DCS控制系统，可实现汽包水位、汽包压力、过热蒸汽温度和燃烧的自动控制。 本文在熟悉包钢热电厂220t/h煤气锅炉工艺过程和工艺设备的基础上，重点消化了该锅炉的I/A series DCS控制系统的设计思想、系统结构及工作原理，研究了锅炉汽包水位控制系统、主蒸汽温度控制系统和燃烧控制系统，并根据计算机监控的需要，利用组态软件设计了煤气锅炉监控系统，监控系统具有对生产过程动态监视、现场操作指导、历史数据归档及报警等功能。论文重点对燃烧优化控制方案进行了研究，在分析双闭环比值控制系统、单交叉限幅控制系统及双交叉限幅控制系统的基础上，重点剖析了由双交叉限幅模型、空燃比二自由度寻优控制器和流量控制器组成的燃烧优化控制算法。二自由度寻优的基本思想是利用氧化锆测氧仪测得的烟道含氧量的值，对空燃比实现跟踪控制，利用煤气热值仪测得的煤气热值，对模糊控制器的偏差因子进行前馈控制，在此基础上的双交叉限幅控制系统可以有效解决燃烧优化控制问题。论文最后对锅炉燃烧优化控制方案进行了仿真研究，仿真结果达到了预期目标。 【关键词】：煤气锅炉 DCS 双交叉限幅控制 燃烧优化控制 组态软件
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM621.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 引言9-10
• 1 绪论10-13
• 1.1 课题的背景及研究意义10-11
• 1.1.1 课题背景10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 煤气锅炉及其控制技术的现状与发展趋势11-12
• 1.2.1 煤气锅炉现状与发展趋势11
• 1.2.2 煤气锅炉控制技术现状与发展趋势11-12
• 1.3 论文主要研究工作及内容安排12-13
• 1.3.1 论文的主要研究工作12
• 1.3.2 内容安排12-13
• 2 220t/h 煤气锅炉工艺过程及主要控制系统13-28
• 2.1 热电单元机组主要设备及工艺流程13-14
• 2.2 煤气锅炉结构及工作原理14-15
• 2.3 煤气锅炉控制要求15-16
• 2.4 包钢热电厂 220t/h 煤气锅炉主要控制系统16-27
• 2.4.1 汽包液位控制系统17-19
• 2.4.2 过热蒸汽温度控制系统19-20
• 2.4.3 燃烧控制系统20-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 包钢热电厂220t/h 煤气锅炉 DCS 系统结构及原理28-46
• 3.1 概述28-30
• 3.2 包钢热电厂 220t/h 煤气锅炉 DCS 系统结构及原理30-43
• 3.2.1 系统组成30-32
• 3.2.2 硬件系统32-42
• 3.2.3 软件系统42-43
• 3.3 上位机监控系统设计43-46
• 3.3.1 组态王简介43
• 3.3.2 锅炉监控系统组态过程43-44
• 3.3.3 锅炉监控系统设计44-46
• 3.4 本章小结46
• 4 煤气锅炉燃烧过程优化控制方案研究46-67
• 4.1 煤气锅炉燃烧状态分析46-49
• 4.2 锅炉燃烧过程优化控制方案研究49-63
• 4.2.1 煤气流量空气流量双闭环比值控制系统49-50
• 4.2.2 煤气流量空气流量单交叉限幅控制系统50-52
• 4.2.3 煤气流量空气流量双交叉限幅控制系统52-58
• 4.2.4 燃烧优化控制算法设计58-63
• 4.3 燃烧控制系统仿真研究63-66
• 4.4 本章小结66-67
• 总结与展望67-68
• 参考文献68-70
• 在学研究成果70-71
• 致谢71

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