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《上海电力大学》 2019年
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大型燃煤火电机组湿法脱硫系统建模与控制研究

孙智滨  
【摘要】:近年来,我国出现了大范围的环境污染问题,给人民的身体健康和生活环境带来了严重的负面影响。作为污染物排放大户,发电行业的环保整改受到了国家的高度重视。由于火电厂烟气中二氧化硫对环境的污染比较严重,并且当前电厂脱硫控制环节的自动化程度和控制精度都比较低,因此为了控制SO_2排放,需要优化电厂的脱硫控制环节,而建立准确的系统模型是优化脱硫控制系统的重要前提。本文针对大型燃煤火电机组的石灰石-石膏湿法脱硫系统(WFGD,wet flue gas desulfurization),建立了相关的辨识模型和控制系统,得到了适用性较好、精确度较高的仿真结果。主要研究工作包括:1、基于改进差分进化算法的系统辨识。首次在石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的建模中引入改进的差分进化算法,利用3σ准则和Butterworth滤波器进行脱硫运行数据的处理,通过决策树分析进行模型输入变量的选择,将选取的最优变量集作为系统的输入变量,将浆液pH值和出口SO_2浓度作为WFGD的输出变量,以此建立了多输入双输出的传递函数矩阵模型。2、前馈-反馈复合控制系统的设计。介绍了前馈控制系统的结构、特点和类型,给出了该系统的设计方法和步骤,着重描述了前馈-反馈复合控制系统的选用原则和设计参数。基于上述辨识模型结果,分别以浆液pH值和出口SO_2浓度为研究对象,建立了其相对应的前馈-反馈复合控制系统的Matlab/Simulink模型。3、基于MCP标准传递函数模型的PID参数整定。基于多容惯性(MCP,multi-capacitive process)标准传递函数模型的主要构成、模型原理和相关特性,建立了适合该模型的PID控制器参数整定方法(MCP-PID),分别针对单容惯性过程、双容惯性过程、单容时滞过程和双容时滞过程进行了P控制器、PI控制器和PID控制器的参数整定公式推导。最后分别以浆液pH值和出口SO_2浓度为研究对象,验证了MCP-PID整定方法的适用性和准确性。通过对比仿真结果,前馈-反馈复合控制系统的精确度最高、稳定时间最短、超调量最低,适用于石灰石-石膏湿法脱硫系统辨识出的传递函数矩阵模型。通过建模和仿真,本文对大型燃煤火电机组的石灰石-石膏湿法脱硫系统进行了辨识和控制研究,建立了基于改进的差分进化算法的系统模型,引入了基于MCP标准传递函数模型的MCP-PID控制器整定方法,为多变量连续系统的模型辨识提供了新的思路,为电厂脱硫控制环节的优化提供了参考,为大型燃煤机组的实际运行提供了理论支撑。
【学位授予单位】:上海电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:X773

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