鍋爐溫度串級控制系統(tǒng)開題報告

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1、《鍋爐溫度串級控制系統(tǒng)》開題報告一、課題的目的和意義隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，鍋爐的使用范圍越來越廣泛。而鍋爐溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制,有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設(shè)計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。現(xiàn)代鍋爐的生產(chǎn)過程可以實現(xiàn)高度的機械化，這就為鍋爐的自動化提供了有利條件。鍋爐自動化是提高鍋爐安全性和經(jīng)濟性的重要措施。目前，鍋爐的自動化主要包括自動檢測、自動調(diào)節(jié)、程序控制、自動保護和控制計算五個方面[1]。國內(nèi)一些大容量機組已開始應(yīng)用計算機控制，主要用來作數(shù)據(jù)處理、運行監(jiān)督指導(dǎo)及局部閉環(huán)控制等。實現(xiàn)鍋爐自動化的意義在于：1.提高鍋

2、爐運行的安全性；2.提高鍋爐運行的經(jīng)濟性；3.改善勞動條件；4.減少運行人員，提高勞動生產(chǎn)率?？傊?，實現(xiàn)鍋爐自動化是促進社會主義現(xiàn)代化的重要措施之一。過程控制通常是指石油、化工、電力、冶金、輕工、紡織、建材、原子能等工業(yè)部門生產(chǎn)過程的自動化。過程控制的發(fā)展將會越來越迅速，并且被應(yīng)運到越來越多的領(lǐng)域中，而我所探討的問題是鍋爐溫度的串級控制[2]。串級控制，是一種復(fù)雜的過程控制系統(tǒng)，在提高控制質(zhì)量和實現(xiàn)一些特殊工藝要求等方面有著顯著的效果，使復(fù)雜過程控制系統(tǒng)達到一個新的水平，在過程控制中得到了廣泛的應(yīng)用[3]。我國現(xiàn)有中、小型鍋爐100多萬臺，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的1/3，目前大多數(shù)工業(yè)

3、鍋爐仍處于能耗高、浪費大、環(huán)境污染等嚴重的生產(chǎn)狀態(tài)。提高熱效率，降低耗煤量，采用合適的過程控制方案是一件具有深遠意義的工作。由于起步較晚，國內(nèi)電熱鍋爐的控制水平不高，只要表現(xiàn)在算法簡單、粗糙，造成溫度控制效果不佳，易產(chǎn)生輸出控制量的震蕩，系統(tǒng)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，而且自動化程度不高。最后的目的就是經(jīng)過仿真實驗和實際運行表明，所設(shè)計的系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定而安全地手動、自動和定時運行的功能，并且在系統(tǒng)出現(xiàn)超溫等緊急情況時能報警并自動切斷系統(tǒng)。以PID控制算法為核心的控制器能夠很好地滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度要求，通過輔助以友好的操作界面，能夠簡單、便利而又切實有效地應(yīng)用于實際[4]。通過實時檢測裝置把鍋爐

4、系統(tǒng)的運行狀態(tài)和運行參數(shù)隨時報告給人和控制系統(tǒng)，由自動調(diào)節(jié)裝置對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行調(diào)節(jié)；自動控制裝置能簡化操作步驟和減少操作數(shù)量，避免誤操作；保護裝置能使系統(tǒng)運行中周邊設(shè)備發(fā)生異常、運行參數(shù)偏離允許值提供聲光報警或自動停爐等應(yīng)急自動處理[5]。并且還可以很好的提高鍋爐運行的經(jīng)濟性，工業(yè)鍋爐在燃燒過程中，各項技術(shù)指標都要求限定在一定范圍內(nèi)。為了確保燃燒過程的穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟運行，設(shè)計采用先進的A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)和PID計算技術(shù)，鍋爐燃燒過程控制裝置通過檢測出口溫度、爐膛溫度等運行物理量，通過PLC控制器及調(diào)節(jié)器，改變電阻絲兩端電壓，使爐膛溫度控制在預(yù)定范圍內(nèi)，保證鍋爐在最佳的溫度下加熱，在最節(jié)

5、能條件下運行[6]。鍋爐串級控制裝置，能對鍋爐進行過程的自動檢測、自動控制等多項功能，保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，減輕操作人員的勞動強度。一、文獻綜述關(guān)于鍋爐溫度的自動化控制，先后被很多的學(xué)者所關(guān)注。在2003年第02期的《微計算機信息》中，王麗娟發(fā)表了一篇題為“單片機在鍋爐溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用”，本文介紹了單片機在鍋爐溫度控制上的應(yīng)用,主要是以87C51單片機作為控制器核心，結(jié)合溫度傳感變送器、A/D轉(zhuǎn)換器、LED顯示器、D/A轉(zhuǎn)換器,模擬多路開關(guān)等，組成一個八通道的鍋爐溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)現(xiàn)場檢測的溫度狀態(tài)做出實時精確的自動控制、實現(xiàn)溫度的監(jiān)控，具有事件與參數(shù)記錄、數(shù)碼管顯

6、示、報警、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、手自動切換控制及與網(wǎng)絡(luò)、打印機通信的功能、能夠快速、穩(wěn)定、安全、可靠地對工業(yè)鍋爐進行控制。在2004年01期的《信息技術(shù)》中，來自黑龍間工程學(xué)院電子工程系的張培明、邵國平教授發(fā)表了一篇“模糊控制在燃煤鍋爐床層溫度控制中的應(yīng)用”，文中針對燃煤鍋爐燃燒過程十分復(fù)雜，難用準確的數(shù)學(xué)模型來描述以及常規(guī)方法的控制效果不是十分理想等問題，在分析常規(guī)的模糊控制器的基礎(chǔ)上，結(jié)合模糊邏輯控制理論，設(shè)計了一個帶有自調(diào)整因子的模糊控制器并進行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，該控制器對燃煤鍋爐床層溫度的控制，具有良好的控制性能。在2007年03月01日第20卷2期的《萬方數(shù)據(jù)》中，來自華中科技

7、大學(xué)電子信息與自動化學(xué)院的王石教授發(fā)表了一篇“模糊PID在熱水鍋爐溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用”，針對熱水鍋爐溫度控制的特點，采用模糊PID控制策略。將SMUUNK與FUZZYTOOLBOX有機地結(jié)合設(shè)計模糊自整定PID控制器。系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明該控制方法提高了對非線性、滯后系統(tǒng)的控制效果。經(jīng)過在丹東燃煤熱水鍋爐供暖工程的實際運行，證明系統(tǒng)的控制效果良好。2002年，由華北電力大學(xué)碩士生葉虹發(fā)表的一篇“Bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在鍋爐運行優(yōu)化中的應(yīng)用研究