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CFB锅炉(Circulating Fluidized Bed Boiler,简称CFB锅炉)作为高效、低污染、燃烧适应性广、负荷调节性能好的洁净燃煤技术,受到人们的青睐。它是一个分布参数、多变量耦合、非线性、时变、大延迟的控制对象,尤其是锅炉的燃烧系统,被控对象动态特性复杂,常规的控制方案,很难达到好的效果。目前国内CFB锅炉自动控制水平普遍较低,还没有形成一套全面的、成熟的自动控制系统。本文结合山东某热电厂具体工程项目,针对CFB锅炉控制特性,设计一套基于DCS的CFB锅炉自动控制系统,并引入智能控制,旨在提高CFB锅炉热工自动控制水平。
在对CFB锅炉的结构和工艺流程进行深入研究的基础上,总结CFB锅炉各个部分的基本控制量,以及控制特性。主要对CFB锅炉燃烧系统进行了研究:在床温控制系统中,采用了模糊控制技术,以床层温度测量值与给定值的偏差及偏差变化率作为床温模糊控制器的输入,输出作为燃料控制器的给定值,由燃料控制器控制给煤量的输出,形成床层温度—给煤量串级模糊控制系统;在主蒸汽压力控制回路中采用模糊自调整PID控制,它可以根据人工经验自动调整PID参数来满足系统的要求,其输入为主蒸汽压力的偏差和偏差变化率,输出为PID三个参数的调整量,根据调整量调节PID控制器的输出,从而调节主蒸汽压力维持在给定值。实际运行表明,这两种控制器与传统控制方法相比具有较好的控制效果。
针对ABB IndustrialIT DCS具有高可靠性、易操作性、维护方便等特性,结合某热电厂实际工程,设计了一套全冗余的集散控制系统框架,并融入各回路的具体控制算法,应用了Profibus现场总线、工业以太网及OPC接口技术。该自动控制系统实现了数据采集、模拟量调节、顺序控制和炉膛安全监控功能,达到了锅炉控制要求。并且DCS控制系统包括了具体的硬件配置、组态软件、通讯配置以及冗余设计,提高了热电厂CFB锅炉的自动化水平。
在CFB锅炉DCS控制系统中智能控制算法是通过OPC接口技术实现的。在Control Build F(CBF)中集成了OPC软件,CBF内部实时数据库,通过OPC Server与第三方软件的程序开发,实现实时数据库和关系数据库的信息集成与数据共享。客户端则采用VC自主开发的应用程序。在实现控制算法的过程中,遵守算法模块化的原则,脱离了组态环境的限制,具有较强的通用性和移植性。
最后,就所完成的课题做出总结,分析了当前研究工作的不足,并对今后的发展及研究方向进行了展望。本文分析燃烧系统时,只抓住主要因素,没考虑其他耦合因素,虽能满足热电厂工况的要求,并且具有良好的控制效果,但控制精度不高。