一种生物质气化炉控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111410996A(43)申请公布日2020.07.14(21)申请号202010296788.0(22)申请日2020.04.15(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人许东来胡旭东(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人刘萍(51)Int.Cl.C10J3/72(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种生物质气化炉控制方法(57)摘要一种生物质气化炉控制方法涉及自动化控制领域。应用的装置主要包括：下吸式生物质气化炉，气化剂进气阀，炉膛四周多个温度传感器，罗茨风机，长明火处温度传感器，数据采集摄像头，主要强调摄像头和温度传感器组合在检测产气可燃气体热值信息的应用，同时引入热值系数概念，温度环控制时采用带Smith预估的模糊-PID复合控制器使下吸式气化炉内温度处于最佳气化状态。CN111410996ACN111410996A权利要求书1/1页1.一种生物质气化炉控制方法，其特征在于，所应用的装置包括：下吸式生物质气化炉，气化剂进气阀，炉膛四周多个温度传感器，罗茨风机，长明火处温度传感器，数据采集摄像头；下吸式生物质气化炉、气化剂进气阀、炉膛四周的多个温度传感器组成温度控制环；控制温度时采用Smith-模糊-PID复合控制器对进气阀开度进行控制；当温度偏差大于偏差设定值时，切换开关打到模糊控制处，利用Smith-模糊控制保证气化炉系统的响应速度；当偏差小于设定值时，切换开关置于PID控制位置采用Smith-PID控制。2.根据权利要求1所述一种生物质气化炉控制方法，其特征在于：混合气体成热值分析时，摄像头采集的燃烧火焰信息和长明火处温度传感器采集的火焰温度信息传入计算机，经过图像处理后提取火焰的高度、面积、温度信息；f1＝TR,TR表示热电偶测量温度；火焰高度信息用公式f2＝max{yp,i}-min{yp,i}表示，其中yp,i表示火焰区域第i点的纵坐标；面积信息用表示，M和N分别表示像素矩阵的行数和列数，n表示火焰区域所占像素个数；温度信息用热电偶端部以上的平均温度作为判别依据，平均温度的表达式为：A为热电偶顶部以上火焰区域像素点数，yr表示热电偶顶部中心的纵坐标，yj表示像素点的纵坐标，Rq表示火焰区域的横坐标范围，T(i,j)为热电偶顶部以上火焰区域各像素点温度信息，各像素点温度信息用双色法求出；气体热值系数用α表示，其表达式定义为：式中fθ(θ＝1,2,3,4)分别表示热电偶温度值和图像中面积、火焰高度、温度信息，ωθ表示该因素反应气体热值的关系系数，kθ表示该因素对热值反应情况的重要程度，kθ满足ωθ和kθ通过实验标定得到；通过比较热值系数得到所产气体热值是否在设定值之内。2CN111410996A说明书1/2页一种生物质气化炉控制方法技术领域[0001]本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种生物质气化炉控制方法。背景技术[0002]随着经济与社会的发展，化石燃料日趋枯竭，环境污染严重。我国生物质能源(如稻杆、棉柴、树枝)十分丰富，生物质气化炉以秸秆、棉柴等农林生物质能源为原料制取可燃气体不仅能缓解能源紧张的局面还可以减小环境污染程度。目前，我国生物质气化炉产线，工人劳动强度大，工作环境恶略，存在产气不稳定、热值低问题。本发明指出一种生物质气化炉控制方案，可以提高产气稳定性，提高气化效率。发明内容[0003]本发明的目的在于，为提高生物质气化炉制气稳定性，提高产气效率，设计一种生物质气化炉控制方法。[0004]本发明提供的技术方案是一种生物质气化炉的智能控制方法，其特征在于：所述系统主要由下吸式生物质气化炉1，气化剂进气阀2，炉膛四周多个温度传感器3，罗茨风机4，长明火处温度传感器5，数据采集摄像头6组成。该方法主要解决的问题是使气化炉内的温度达到最佳气化温度，使气化效果最佳，并分析所产生混合气体的热值情况。[0005]所述下吸式生物质气化炉、气化剂进气阀、炉膛四周的多个温度传感器组成温度控制环。控制温度时采用Smith-模糊-PID复合控制器对进气阀开度进行控制。[0006]所述温度控制环如图2所示，当温度偏差大于偏差设定值时，切换开关打到模糊控制处，利用Smith-模糊控制保证气化炉系统的响应速度；当偏差小于设定值时，切换开关置于PID控制位置采用Smith-PID控制可以保证系统的问题误差。[0007]所述长明火处温度传感器、数据采集摄像头与计算机组成产气热值分析系统。摄像头采集的火焰图像信息，经过计算机处理分析结合长明火热电偶温度信息与专家数据库中数据进行对比可以得到产气中可燃气体的热值是否在规定范围之内。[0008]所述数据对比时