基于变论域模糊控制的锅炉引风机节能控制系统的研究

【摘要】：引风机是燃煤锅炉用来调节炉膛负压的重要设备。在现阶段的大多数火电厂中，控制引风机的出风量是依靠调节挡板开启度的大小实现的，由于技术和资金的限制，这种方法导致管道中的节流损失相对较高。在调速控制中，变频调速系统通过对电动机输入频率的调节，实现对设备的不间断调速，达到显著的节能效果。本文针对锅炉引风机系统中存在的高能耗现状，把PLC、变频器及MCGS组态应用于引风机调速调节中，目的是在最大程度节能的基础上实现实时方便的系统控制，从而提高经济效益。 本文主要完成了如下三方面的工作： 1.通过对电厂锅炉引风机工作原理和实际运行情况的分析，总结其高耗能的原因，从而提出引风机节能降耗的必要性。通过对不同调速手段的研究，确定采用变频调速方法的可行性，并对该方法进行了理论研究。 2.将变论域模糊控制应用于炉膛负压的闭环控制中，使控制系统的控制精度更为优良，同时研究了将双精度搜索算法用于等比因子参数优化的新策略。经过Matlab仿真，与其他现有控制方法进行比较，结果表明将基于双精度搜索算法的变论域模糊控制应用于锅炉引风机的调速调节中，参数寻优的速度和精度等都有显著提高。 3.利用三菱FX2N-32MT型PLC良好的可扩展性、变频器可实现的变频特性、触摸屏友好的人机界面和MCGS强大的组态监控功能，进行引风机节能控制系统的硬件组态和软件程序的方案设计。 在整个系统的研究中，主要研究了将双精度搜索算法用于变论域模糊控制算法的参数优化，设计了以PLC、变频器及组态软件MCGS等为基础的硬件组态逻辑方案。研究表明，算法在提高精度和适应性的同时减小了本身误差，设计的人机交互系统方案能够实现及时和方便的控制。总而言之，该研究成果对引风机在实际生产中的节能控制有一定的的实用价值。 【关键词】：引风机 变频调速节能 变论域模糊控制 PLC 组态软件 MCGS
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM621.2
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 模糊控制的研究现状11-13
• 1.2.2 高压变频技术的研究现状13-15
• 1.3 主要研究内容和方法15-16
• 1.4 本文的组织结构16-17
• 2 引风机系统及变频调速的理论基础17-25
• 2.1 引风机系统概述17-18
• 2.2 变速调节的必要性18-20
• 2.3 风机调速原理20-21
• 2.4 变频调速21-23
• 2.4.1 变频调速的条件21
• 2.4.2 两种变频调速方法21-23
• 2.5 本章小结23-25
• 3 变论域模糊控制的应用25-41
• 3.1 模糊控制原理25-26
• 3.2 变论域模糊控制26-29
• 3.2.1 模糊控制的插值原理26-27
• 3.2.2 变论域模糊控制原理27-28
• 3.2.3 变论域模糊控制的不足28-29
• 3.3 变论域模糊控制器的优化29-33
• 3.3.1 双精度搜索算法30-31
• 3.3.2 基于 DPSA 的变论域模糊控制31-33
• 3.4 DPSA-VUFC 在引风机节能控制系统中的实现33-35
• 3.5 算法仿真35-40
• 3.5.1 系统的数学模型36
• 3.5.2 不同形式模糊控制器仿真对比36-38
• 3.5.3 几种搜索算法优化的变论域模糊控制仿真对比38-40
• 3.6 本章小结40-41
• 4 引风机节能控制系统的设计41-65
• 4.1 工程概况和总体方案41-42
• 4.1.1 电厂实际概况41
• 4.1.2 总体方案41-42
• 4.2 系统主回路接线42-43
• 4.3 PLC 接口电路及软件设计43-48
• 4.3.1 三菱 FX 系列 PLC 简介43-44
• 4.3.2 PLC 接口电路设计及地址分配44-46
• 4.3.4 PLC 程序设计46-48
• 4.4 变频器选型和标准线路设计48-53
• 4.4.1 变频器简介48-49
• 4.4.2 变频器的分类与结构49-50
• 4.4.3 变频器选型及其标准线路50-53
• 4.5 触摸屏及其人机交互设计53-57
• 4.5.1 触摸屏简介53-54
• 4.5.2 F940GOT 应用程序设计54-57
• 4.6 基于 MCGS 的上位机组态设计57-64
• 4.6.1 MCGS 简介58
• 4.6.2 MCGS 的系统构成58-60
• 4.6.3 基于 MCGS 的引风机节能控制系统的上位机组态设计60-64
• 4.7 本章小结64-65
• 5 总结与展望65-67
• 5.1 总结65
• 5.2 展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 附录：攻读硕士学位期间发表论文及参加科研的情况73

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