高炉出铁场烟尘浓度两种节能控制方式研究

【摘要】：当代社会正面临着越来越严重的能源危机，在寻找新能源的同时，节能也是非常关键的。工业能耗一直是各国能源消耗的主要部分，2009年，我国工业能耗占全国一次能源消费的71.3%，因此迫切需要改善工业控制技术，降低工业能耗。高炉出铁场除尘系统中，当高炉出铁时，除尘风机按照设计负荷运行，而忽略了烟尘产生量的变化，浪费了许多能量，因此研究高炉出铁场除尘风机节能控制有重要的意义。 除尘风机能耗是高炉出铁场除尘系统的主要耗能部分，本文主要研究除尘风机的控制算法，以实现除尘风力跟踪烟尘浓度控制，从而起到节能的效果。目前除尘风机的控制主要依靠人的判断来调节，出铁时一般高速运行，非出铁期间低速运行，自动化程度不高，未能充分利用变频器的调节能力，节能效果一般。为实现除尘风力自动跟踪烟尘浓度控制，本文提出对某些位置进行烟尘浓度的实时检测。由于出铁场烟尘范围广，存在多个尘源点，论文提出对多点尘源点进行烟尘浓度实时检测，从而得到多组反馈数据。为了科学地选择出合适的反馈数据，本文从控制的角度建立了三项评价指标，采用改进的熵值法对测点数据进行综合评价，选择评价值最高的一组数据作为反馈数据。考虑到反馈数据的不连续性，以及除尘系统模型的不精确性，采用模糊控制算法，并结合系统特点建立模糊规则。用MATLAB软件进行仿真，对比传统的PID控制和最大值反馈算法，仿真结果表明，本文所提出的检测方法和控制算法，能够实现除尘风力跟踪烟尘浓度控制，在保证出铁场环境的条件下，大大节省了风机能耗。且模糊控制的动态性能优于传统PID控制，反馈中采用综合评价算法比采用最大值反馈更节能。 另外，烟尘产生速度能够在一定程度反映在温度上，在出铁场较为恶劣的环境下，温度检测比浓度检测更具实用性。本文研究了基于温度检测的控制算法，在明确系统结构而不清楚系统模型的情况下，提出采用自适应模糊滑模控制算法对除尘风机进行控制。设计了除尘风机的自适应模糊滑模控制器，并进行仿真实验，仿真结果表明，该方法在实现控制目标的同时，能够完成对系统的辨识。 【关键词】：出铁场 除尘 综合评价 模糊控制 自适应模糊滑模控制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TF54;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 出铁场烟尘治理技术9-10
• 1.2.2 粉尘浓度检测技术10-11
• 1.2.3 除尘风机的控制现状11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-13
• 2 除尘系统特性分析13-30
• 2.1 出铁场烟尘特点13-15
• 2.2 除尘系统工艺流程15-16
• 2.3 除尘系统中的烟尘治理16-22
• 2.3.1 出铁场一次除尘16-19
• 2.3.2 出铁场二次除尘19-21
• 2.3.3 除尘设备21-22
• 2.4 风机调节22-24
• 2.5 管道风速模型24-29
• 2.5.1 风机的基本理论25-26
• 2.5.2 风速模型26-28
• 2.5.3 模型参数计算与仿真28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 3 改进熵值法在烟尘浓度控制中的应用30-47
• 3.1 烟尘浓度模型与控制策略分析30-32
• 3.2 熵值法及其在除尘控制系统中的应用32-36
• 3.2.1 信息熵的理论32-33
• 3.2.2 基于熵值法的客观综合评价33-34
• 3.2.3 功效系数法34
• 3.2.4 烟尘浓度综合评价34-36
• 3.3 模糊控制在除尘系统中的应用36-40
• 3.3.1 模糊控制的基本原理36-37
• 3.3.2 除尘系统模糊控制器的设计37-40
• 3.4 仿真分析40-46
• 3.4.1 模糊控制与 PID 控制对比仿真40-42
• 3.4.2 综合评价反馈与最大值反馈对比仿真42-46
• 3.5 本章小结46-47
• 4 基于温度检测的自适应模糊滑模控制47-64
• 4.1 反馈线性化47-48
• 4.2 滑模控制48-52
• 4.3 自适应模糊滑模控制52-55
• 4.3.1 基本的模糊系统52-53
• 4.3.2 自适应模糊滑模控制器的设计53-55
• 4.4 仿真研究55-63
• 4.4.1 系统分析及控制器的设计55-56
• 4.4.2 系统仿真56-63
• 4.5 本章小结63-64
• 5 总结与展望64-66
• 5.1 全文总结64
• 5.2 进一步的工作展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 附录70
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录70

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