大型循环流化床垃圾焚烧电厂热工监控系统的研制及产品化

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本课题从属于国家重点基础研究规划项目垃圾焚烧发电处理的集成课题,结合芜湖垃圾焚烧电厂和杭州乔司垃圾焚烧电厂的实际情况,借鉴国内外的先进技术和经验,对大型垃圾焚烧电厂的计算机监控系统的自主开发进行了深入的研究。本文的研究工作围绕着监控系统的研制而展开,重点是监控系统的设计开发、自动控制系统的实现以及监控软件的产品化改造。 本项研究中采用可编程控制器(PLC)作下位机、工业控制计算机(PC)作上位机与热工参数测量传感器、变送器、操作控制器等组成集散型控制系统(DCS),自动监测垃圾焚烧锅炉的各运行参数,并对异重循环流化床垃圾焚烧锅炉实行自动控制与调节。监控系统包括自动监测与自动控制两大部分,PLC负责完成数据采集与部分自动控制,PC机负责系统热工参数的二次处理和监视等任务。 本文的研究工作还包括PLC和PC机的软件开发。PC软件由Visual C++开发,具有强大的功能和友好的用户界面,实现了运行参数流程与列表显示、报警提示、历史查询、工作汇总报表、参数曲线跟踪等功能,并在多套控制系统之间实现网络实时通讯和远程数据传输。PLC软件由STEP 7软件包开发,完成了PLC系统的数据采集、控制回路的运行等功能。 本文对自行开发的热工监控软件按照软件工程规范进行了产品化改造,包括软件重新构架、改善软件性能、加强软件组态化、控制软件版本和提高软件质量等。芜湖电厂上位机软件采用面向对象的方法进行软件分析和设计,在新系统开发上对软件进行了重新架构,尤其对数据管理层进行重建,重新设计CDataManage类,提供了更加强大灵活的数据服务功能。通过引入多线程技术,提高了软件的CPU利用率;通过运用双缓冲技术解决了程序趋势图的抖动问题;通过为新的CDataManage类开发相关用户操作界面提高了软件的组态化水平。为了提高软件的竞争力,还进一步完善了软件的各种逻辑功能和图形功能,包括开发了更加实用的报表系统、更加优美方便的图形显示界面、更加完善的报警系统,还实现了软件的一机多炉监控功能等。 本文还进行了乔司垃圾焚烧电厂自动控制系统的设计,运用PID控制和模糊控制等控制策略设计了水位控制、炉膛负压控制、床温控制等控制回路。尤其对乔司循环流化床生活垃圾焚烧锅炉的汽包水位自动控制方式做了有益的探索和研究。针对垃圾炉炉膛负荷波动较大,同时给水调节阀门执行机构的调节精度较低的现状,在传统三冲量串级汽包水位控制方式的基础上,采用模糊控制策略对内、外串级回路的PI控制参数进行分区域调整,强调了PI参数在被控参量(汽包水位H)处于不同范围时的分离作用,同时内、外控制回路采用异步控制方式,浙江大学硕士学位论文从而有效地减小了被控参量的调节时间,提高调节精度,使水位波动控制在△为士12~范围内。
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