除氧器温度模糊控制系统设计与仿真研究毕业设计.doc

除氧器温度模糊控制系统设计与仿真研究毕业设计 目 录摘要 I Abstract II 第一章 绪论 1 1.1 锅炉除氧的意义与目的 1 1.2 国内外研究概况和发展趋势 2 1.2.1 国外状况 3 1.2.2 国内状况 3 1.3 本课题主要完成的任务 4 第二章 热力除氧器的除氧原理及其数学模型 6 2.1 热力除氧的原理与途径 6 2.1.1 除氧的方法与原理 6 2.1.2 水中气体的溶解特性及除氧的途径 7 2.1.3 热力除氧器的工作条件和特点 9 2.2 热力除氧器动态特性测定 11 2.2.1 建模综述 11 2.2.2 被控对象的数学模型 12 2.3 本章小结 14 第三章 热力除氧器控制系统设计 15 3.1 热力除氧器控制系统现状 15 3.2 热力除氧器控制系统的设计思路 16 3.3 控制方案的确定 17 3.4 本章小结 19 第四章 控制理论简介 20 4.1 PID控制 20 4.1.1 PID控制概述 20 4.1.2 PID参数整定 22 4.2 模糊控制 23 4.2.1 模糊控制系统概况 24 4.2.2 模糊控制的基本思想 24 4.2.3 模糊控制特点 25 4.2.4 模糊控制系统组成 26 4.2.5 模糊控制的基本原理 28 4.3 本章小结 29 第五章 模糊控制器设计 30 5.1 模糊控制器的结构设计 31 5.2 精确量的模糊化 32 5.3 模糊控制规则设计 35 5.4 模糊推理与模糊判决 38 5.5 论域、量化因子、比例因子的选择 40 5.6 模糊查询表的建立 43 5.7 本章小结 44 第六章 MATLAB仿真研究 45 6.1 PID控制系统仿真 45 6.2 模糊控制系统仿真 47 6.2.1 FUZZY工具箱的简介 47 6.2.2 模型图与仿真结果分析 47 6.3 模糊PID控制系统仿真 49 6.4 本章小结 50 第七章 总结与展望 51 参考文献 52 致谢 55 绪论 锅炉除氧的意义与目的 电力生产是电力系统的重要组成部分，它是将自然界中的一次能源（如煤、天然气、水能、核能、风能、太阳能等）转换为电能。火电厂是一个庞大而又复杂的生产电能与热能的工厂火电厂基本生产过程是燃料在锅炉中燃烧，将其热量释放出来，传给锅炉中的水，从而产生高温高压蒸汽；蒸汽通过汽轮机又将热能转化为旋转动力，以驱动发电机输出电能。 图1.1蒸汽系统流程示意图 锅炉给水中的溶解氧是造成热力设备腐蚀的主要原因之一。腐蚀降低了设备工作的可靠性并严重影响锅炉寿命，其主要危害如下： ⑴ 产生腐蚀后，锅炉的省煤器、水冷壁、对流管束、锅筒等金属构件遭到破损而变薄，或局部点状腐蚀而凹陷甚至穿孔，严重的腐蚀会使金属内部结构破坏，甚至发生爆管事故。这样会缩短锅炉的使用年限，或者停炉停产，直接影响工厂的经济效益。 ⑵ 金属腐蚀产物转入水中，使水中杂质增多，又加剧受热面上的结垢过程。含有高价铁的水垢，容易引起垢下金属铁的腐蚀，而铁的腐蚀又容易重新结成水垢。这种恶性循环会迅速导致锅炉爆管事故的发生，结果会造成人的伤亡和设备的破坏[2]。 所以，锅炉和热力设备的氧腐蚀是锅炉安全运行的一大隐患，为防止和减轻热力设备的氧腐蚀，保证热力设备能安全经济运行，就需要对锅炉给水进行除氧处理。因此，除氧器在热力发电过程中起着非常重要的作用。除氧器是将溶解在水中的有害气体，尤其是水中的溶解氧从水中除去，避免这些有害气体进入锅炉系统造成设备的腐蚀，从而影响锅炉和汽轮机系统的寿命。为了保证除氧器能达到很好的除氧效果，就需要采用先进的控制方法，所以，须采取智能化控制技术控制除氧器。其主要目的是在满足经济性、实用性、科学性的条件下设计一套稳定、可靠的热力除氧器控制系统，使除氧器能起到良好的除氧效果。本文是以包钢热电厂的除氧器为控制对象，采用智能控制技术来设计除氧器的控制系统。 国内外研究概况和发展趋势 除氧器在电站发电设备中起着重要作用，关系着锅炉系统的安全运行，所以人们用了许多办法来对除氧器进行控制，在这方面国内外都做了许多研究工作，同时也取得了一些较好的效果。 国外状况 加拿大的Chou，Q·B等人在新型除氧器水位压力控制系统一文中提出了用控制策略和容错算法来控制除氧器水位和压力，这种新的控制方法并入了不相互矛盾的控制方法，适用于不同的运行状态，很大程度地提高了系统性能，在系统受到严重干扰时降低了除氧器的噪声，提高了设备的可靠性和安全性[3]。C.X.LU和R.D.Bell等人发表了题为发电厂除氧器的策略控制的论文，该文中提出运用策略控制的方法来控制除氧器，通过仿真研究证明该方法对除氧器的启动和过渡过程控制效果良好[4]。澳大利亚Bell，Rodney等人在题为除氧器建模与控制的论文中提出了适用于预测除氧器装