基于MATLAB/SIMULINK工业锅炉燃烧过程控制系统的设计与仿真

Posted 2021-08-30 studyer_domi

摘要

锅炉作为现代化工业中的不可或缺的动力硬件，成为了许许多多工业生产中的重要动力设备。例如冶炼金属、生产电能、生物制药等过程中需要锅炉把原始的一次能源转化为二次能源。而锅炉所需要的原料也是及其重要的不可能再生的稀缺资源。但我国的锅炉燃烧主要表现为可控性和稳定性低，远远落后于发达国家，因此锅炉的燃烧控制尤为重要，控制得当可以达到节约资源，节省成本，降低安全隐患和保护环境的目的。影响我国锅炉系统的因素是方方面面的，其中影响最大的是被控对象在出现扰动后回复稳定的自动化能力。

在我国主要是以煤为一次能源的火力发电厂，其中煤的成本占整个发电消耗总成本的78%以上。例如台250MW的锅炉，每小时烧掉的煤为120T左右，假如能让燃烧效率提升1%，以一年运行7000小时计算，可以节约煤炭约8400T。可以看出我国火电厂节能潜力十分巨大。

本文的主要研究对象是中压锅炉的燃烧，利用模糊PID控制器优化锅炉燃烧过程控制系统的主要三个子系统：蒸汽压力控制系统、炉膛负压控制系统、燃料与空气比值系统的被控对象的函数。优化程度取决于整定时间和超调量的多少。仿真结果为锅炉燃烧控制系统的simulink仿真。最终预期目标为在加入±1的扰动的情况下，输入值自动快速恢复稳定的状态。

关键词：MATLAB；模糊PID控制；蒸汽压力控制；炉膛负压控制；燃料与空气比值控制