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火电厂智能输煤控制系统研究与设计

火电厂智能输煤控制系统研究与设计

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作者：李洁馨西安工业大学

学位级别：硕士

随着“十四五”规划的不断推进,在能源需求不断增长与环境保护日益重要的大背景下,火电厂作为能源供应的重点单位,在能源生产中的作用无法替代。其中,输煤系统作为火电厂的重要组成部分,对于确保供电的稳定运行具有关键性影响。目前,由... 详细信息

随着“十四五”规划的不断推进,在能源需求不断增长与环境保护日益重要的大背景下,火电厂作为能源供应的重点单位,在能源生产中的作用无法替代。其中,输煤系统作为火电厂的重要组成部分,对于确保供电的稳定运行具有关键性影响。目前,由于火电厂输煤系统的非线性、时变和大时滞性等复杂特征,使传统控制方法的控制效果不太理想,存在控制精度低、稳定性差及能耗高等问题,导致过量输煤和电力生产损耗。针对上述问题,本文对火电厂智能输煤控制系统进行研究与设计,旨在提高输煤过程的效率和智能化水平,从而更稳定、更可靠地完成上煤和配煤操作,在降低能耗的同时优化系统性能。首先,本文对火电厂输煤系统的研究现状进行了深入的分析,明确了其存在的不足之处,阐述了输煤系统的工艺流程和工作原理,通过需求分析,明确系统的功能和性能,根据输煤系统的特点,结合技术指标和设计原则,对总体架构的可行性进行了评估,确定出系统总体控制方案,运用了以PROFINET工业以太网技术为基础的三层控制结构,包括上位机、下位机以及现场设备,实现了高效的系统控制,确保输煤现场通信的稳定性。其次,为使输煤系统能够满足煤仓的配煤需求以及发电规划的要求,需要精准地调控给煤量与输煤总量的之间的平衡,分别针对输煤系统的上煤和配煤部分展开控制方法的研究。在上煤部分,通过对皮带输送机受力情况的分析,建立相应的数学模型,并基于此搭建Smith预估模糊自适应PID控制器,同时建立皮带输送机节能优化模型。在配煤部分,深入研究了配煤原理和配比计算,并提出三闭环比值控制策略,以提高劣质煤的利用率,优化配煤过程。借助MATLAB工具验证,证明了所采用控制方法的有效性和实用性,并探讨了基于开放式工业接口标准OPC技术的输煤系统控制方法的实现,使先进的控制策略得以有效应用,实现MATLAB与PLC之间的优势互补。此外,对火电厂智能输煤系统进行下位机设计,以S7-200 SMART为核心控制器,对总体硬件结构进行设计,根据控制要求进行PLC等硬件设备的选型和系统I/O配置,完成系统主回路电气设计和各模块端子接线设计,同时根据程序设计思路完成系统主程序和各子程序的编写,实现对系统运行状态的控制和运行中的故障处理,使系统在异常情况下能够迅速响应并采取相应措施,保障输煤过程的平稳运行。最后,对系统上位机监控功能进行分析,运用MCGS设计系统的监控界面,实时监测输煤过程中的关键参数。同时对系统进行调试,分析了调试常见故障并提出解决方案,接着将系统投入实际运行并进行节能分析,得出系统能够达到预期的性能水平,实现了火电厂输煤系统的智能化控制。

关键词：火电厂智能输煤 PROFINET Smith预估模糊自适应PID PLC OPC

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