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高炉出铁场烟尘浓度两种节能控制方式研究

关注热度:98   来源:新能源学术论文  作者:江龙
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【摘要】:当代社会正面临着越来越严重的能源危机,在寻找新能源的同时,节能也是非常关键的。工业能耗一直是各国能源消耗的主要部分,2009年,我国工业能耗占全国一次能源消费的71.3%,因此迫切需要改善工业控制技术,降低工业能耗。高炉出铁场除尘系统中,当高炉出铁时,除尘风机按照设计负荷运行,而忽略了烟尘产生量的变化,浪费了许多能量,因此研究高炉出铁场除尘风机节能控制有重要的意义。 除尘风机能耗是高炉出铁场除尘系统的主要耗能部分,本文主要研究除尘风机的控制算法,以实现除尘风力跟踪烟尘浓度控制,从而起到节能的效果。目前除尘风机的控制主要依靠人的判断来调节,出铁时一般高速运行,非出铁期间低速运行,自动化程度不高,未能充分利用变频器的调节能力,节能效果一般。为实现除尘风力自动跟踪烟尘浓度控制,本文提出对某些位置进行烟尘浓度的实时检测。由于出铁场烟尘范围广,存在多个尘源点,论文提出对多点尘源点进行烟尘浓度实时检测,从而得到多组反馈数据。为了科学地选择出合适的反馈数据,本文从控制的角度建立了三项评价指标,采用改进的熵值法对测点数据进行综合评价,选择评价值最高的一组数据作为反馈数据。考虑到反馈数据的不连续性,以及除尘系统模型的不精确性,采用模糊控制算法,并结合系统特点建立模糊规则。用MATLAB软件进行仿真,对比传统的PID控制和最大值反馈算法,仿真结果表明,本文所提出的检测方法和控制算法,能够实现除尘风力跟踪烟尘浓度控制,在保证出铁场环境的条件下,大大节省了风机能耗。且模糊控制的动态性能优于传统PID控制,反馈中采用综合评价算法比采用最大值反馈更节能。 另外,烟尘产生速度能够在一定程度反映在温度上,在出铁场较为恶劣的环境下,温度检测比浓度检测更具实用性。本文研究了基于温度检测的控制算法,在明确系统结构而不清楚系统模型的情况下,提出采用自适应模糊滑模控制算法对除尘风机进行控制。设计了除尘风机的自适应模糊滑模控制器,并进行仿真实验,仿真结果表明,该方法在实现控制目标的同时,能够完成对系统的辨识。
【关键词】:出铁场 除尘 综合评价 模糊控制 自适应模糊滑模控制
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TF54;TP273
【目录】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-8
  • 1 绪论8-13
  • 1.1 课题背景及研究意义8-9
  • 1.2 国内外研究现状9-12
  • 1.2.1 出铁场烟尘治理技术9-10
  • 1.2.2 粉尘浓度检测技术10-11
  • 1.2.3 除尘风机的控制现状11-12
  • 1.3 本文主要研究内容12-13
  • 2 除尘系统特性分析13-30
  • 2.1 出铁场烟尘特点13-15
  • 2.2 除尘系统工艺流程15-16
  • 2.3 除尘系统中的烟尘治理16-22
  • 2.3.1 出铁场一次除尘16-19
  • 2.3.2 出铁场二次除尘19-21
  • 2.3.3 除尘设备21-22
  • 2.4 风机调节22-24
  • 2.5 管道风速模型24-29
  • 2.5.1 风机的基本理论25-26
  • 2.5.2 风速模型26-28
  • 2.5.3 模型参数计算与仿真28-29
  • 2.6 本章小结29-30
  • 3 改进熵值法在烟尘浓度控制中的应用30-47
  • 3.1 烟尘浓度模型与控制策略分析30-32
  • 3.2 熵值法及其在除尘控制系统中的应用32-36
  • 3.2.1 信息熵的理论32-33
  • 3.2.2 基于熵值法的客观综合评价33-34
  • 3.2.3 功效系数法34
  • 3.2.4 烟尘浓度综合评价34-36
  • 3.3 模糊控制在除尘系统中的应用36-40
  • 3.3.1 模糊控制的基本原理36-37
  • 3.3.2 除尘系统模糊控制器的设计37-40
  • 3.4 仿真分析40-46
  • 3.4.1 模糊控制与 PID 控制对比仿真40-42
  • 3.4.2 综合评价反馈与最大值反馈对比仿真42-46
  • 3.5 本章小结46-47
  • 4 基于温度检测的自适应模糊滑模控制47-64
  • 4.1 反馈线性化47-48
  • 4.2 滑模控制48-52
  • 4.3 自适应模糊滑模控制52-55
  • 4.3.1 基本的模糊系统52-53
  • 4.3.2 自适应模糊滑模控制器的设计53-55
  • 4.4 仿真研究55-63
  • 4.4.1 系统分析及控制器的设计55-56
  • 4.4.2 系统仿真56-63
  • 4.5 本章小结63-64
  • 5 总结与展望64-66
  • 5.1 全文总结64
  • 5.2 进一步的工作展望64-66
  • 致谢66-67
  • 参考文献67-70
  • 附录70
  • A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录70


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关键词: 出铁场

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