You are currently viewing Автоматическое управление подачей воздуха в топку парового пылеугольного котла с использованием фаззи-регулирования

Автоматическое управление подачей воздуха в топку парового пылеугольного котла с использованием фаззи-регулирования

Содержание

Система автоматического управления работой котла в основном режиме должна обеспечить экономичность сжигания угольной пыли (полное ее сгорание), минимизировать потребление электроэнергии и тепловые потери.

Функциональная схема парового котла

Рисунок 1 – Функциональная структура парового пылеугольного котла
Рисунок 1 – Функциональная структура парового пылеугольного котла

Система содержит следующие функциональные узлы:

  • Систему подачи воды.
  • Систему подачи угольной пыли.
  • Систему подачи воздуха.
  • Систему удаления дымовых газов.
  • Барабан котла.
  • Топку с горелочными устройствами.

Заданные значения регулируемых параметров формируются компьютером АРМ оператора. Регулирование подачи воздуха, угольной пыли и удаления дымовых газов осуществляются изменением частоты вращения дутьевого вентилятора, пылепитателя и дымососа соответствующими регуляторами, воздействующими на их частотные электроприводы.

Применение частотных преобразователей позволяет существенно снизить потребление электроэнергии и создать условия для экономии расхода топлива при работе котла с различными тепловыми нагрузками.

Система автоматического управления режимными параметрами парового пылеугольного котла

Рисунок 2 – САУ режимными параметрами парового пылеугольного котла
Рисунок 2 – САУ режимными параметрами парового пылеугольного котла

На схеме приняты следующие обозначения элементов и переменных:

  • РДП, РПВ, РРТ, РУВ — автоматические регуляторы, соответственно, давления пара, подачи воздуха, разряжения в топке, уровня воды в барабане.
  • ПП, В, Д — соответственно, пылепитатель, вентилятор подачи воздуха, дымосос с регулируемыми электроприводами по системе ПЧ-АД.
  • ..6 — датчики, соответственно, давления пара РП, уровня воды L, расхода топлива FT, расхода воздуха FB, разряжения в топке РТ, содержания кислорода 02 в отходящих (дымовых) газах.
  • Индекс «з» — заданные значения регулируемого параметра.
  • FД — расход дымовых газов.
  • РПЗ, FB3, L3, РТЗ — заданные (базовые) значения регулируемых параметров, соответственно, давления пара, расхода воздуха, уровня воды в барабане, разряжения в топке.

Система автоматического управления подачей воздуха в топку котла

В данной системе предлагается использовать корректирующий фаззи-регулятор КФР (рис. 3), формирующий сигнал коррекции заданного расхода воздуха по правилам нечеткой логики.

Рисунок 3 – САУ подачи воздуха в топку
Рисунок 3 – САУ подачи воздуха в топку

где

  • КФР — корректирующий фаззи-регулятор.
  • РПВ — ПИ-регулятор подачи воздуха.
  • ЧЭВ — частотный электропривод дутьевого вентилятора.
  • ВВ – воздуховод.
  • Б02, БТ — блоки измерения отклонений, соответственно, содержания кислорода Δ02 в отходящих газах и расхода топлива ΔFT от заданных (базовых) значений О20 и F

Нечеткие логические регуляторы позволяют на основании лингвистической информации, полученной от опытного оператора, эффективно управлять сложными, недостаточно формализованными процессами, в частности процессом горения в топке котла, обеспечивая его высокую экономичность и качество регулирования.

Заданное значение расхода воздуха в данной системе определяется выражением:

Автоматическое управление подачей воздуха в топку парового пылеугольного котла с использованием фаззи-регулирования 1

(1)

где

  • FВ0 — базовое задание расхода воздуха, определяемое выбранным режимом работы котла.
  • ΔFВ — поправка расхода воздуха, формируемая фаззи-регулятором по результатам измерения отклонений содержания кислорода и расхода топлива.

Отклонения содержания кислорода в отходящих газах и расхода топлива, подаваемого в топку, определяются в блоках БО2 и БТ из выражений:

Автоматическое управление подачей воздуха в топку парового пылеугольного котла с использованием фаззи-регулирования 2

(2)

Автоматическое управление подачей воздуха в топку парового пылеугольного котла с использованием фаззи-регулирования 3

(3)

Для лингвистических переменных фаззи- регулятора используем следующие термы:

  • СМ — сильно уменьшить.
  • М – уменьшить.
  • НМ — немного уменьшить.
  • Н – норма.
  • НВ — немного увеличить.
  • В – увеличить.
  • СВ — сильно увеличить.

Базы нечетких правил для определения отдельно поправок расхода воздуха по содержанию кислорода и по расходу топлива, составленные с учетом экспертных оценок оперативного персонала котельного цеха Новокемеровской ТЭЦ и с использованием вышеназванных термов, см. в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 – База правил определения поправки расхода воздуха по ΔО2
Таблица 1 – База правил определения поправки расхода воздуха по ΔО2
Таблица 2 – База правил определения поправки расхода воздуха по ΔFТ
Таблица 2 – База правил определения поправки расхода воздуха по ΔFТ

Для определения итоговой поправки расхода воздуха ΔFВ с одновременным учетом отклонений по кислороду и топливу используется база данных, представленная в таблице 3.

Таблица З – База правил определения итоговой поправки расхода воздуха ΔFВ0
Таблица З – База правил определения итоговой поправки расхода воздуха ΔFВ0

Функции принадлежности значений координат фаззи-регулятора соответствующим термам для заданных диапазонов их изменения представлены на рисунках 4-6.

Рисунок 4 – Функции принадлежности отклонения ΔО2 (а), скорости ΔО2 (б) и поправки расхода воздуха по кислороду ΔFВ (в)
Рисунок 4 – Функции принадлежности отклонения ΔО2 (а), скорости ΔО2 (б) и поправки расхода воздуха по кислороду ΔFВ (в)
Рисунок 5 – Функции принадлежности отклонения ΔFT (а), скорости ΔFT (б) и поправки расхода воздуха по кислороду ΔFB (в)
Рисунок 5 – Функции принадлежности отклонения ΔFT (а), скорости ΔFT (б) и поправки расхода воздуха по кислороду ΔFB (в)
Рисунок 6 – Функции принадлежности поправок расхода воздуха по кислороду (а), по топливу (б) и итоговая поправка (в)
Рисунок 6 – Функции принадлежности поправок расхода воздуха по кислороду (а), по топливу (б) и итоговая поправка (в)

Для устранения нечеткости окончательного результата (дефаззификации) существует большое количество методов перехода от нечетких выводов к точным значениям управляющего сигнала [1]. Одним из них является метод полной интерпретации, по которому точное значение выводимой переменной определяется как значение «центра тяжести» функции принадлежности для нечеткого значения.

При этом учитываются все возможные комбинации и вычисляется принимаемое средневзвешенное значение выходной координаты регулятора КФР:

Автоматическое управление подачей воздуха в топку парового пылеугольного котла с использованием фаззи-регулирования 4

(4)

где

  • ΔFBi — значение поправки расхода воздуха в i-ом наборе исходов.
  • μ1 — степень принадлежности выхода i-му набору.

В другом методе дефаззификации — методе Максимума, в качестве точного значения выводимой переменной принимается комбинация, имеющая максимальную степень принадлежности.

Для реализации фаззи-регулятора могут быть использованы микроконтроллеры 68НС11, 68НС12 фирмы Motorola, MCS-96 фирмы Intel, а также другие, поддерживающие нечеткую логику.

Процесс проектирования фаззи-регулятора существенно облегчается и ускоряется применением пакетов прикладных программ, в частности программного комплекса для проектирования в среде Matlab нечеткого логического регулятора [2].

Список литературы

  1. Гостев В.И. Нечеткие регуляторы в системах автоматического управления. — Киев: Радиоаматор, 2008г.-972с.
  2. Грунина Г.С., Деменков Н.П. Программный комплекс для проектирования нечеткого логического регулятора // Приборы и системы управления. — 1997. — №8. — С 19-21.

Источник: Автоматическое управление подачей воздуха в топку парового пылеугольного котла с использованием фаззи-регулирования / А.Е. Медведев, К.П. Волыков // Вестник КузГТУ. — 2010. — №4. — C. 69-72

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org