锅炉蒸汽温度模糊控制器的设计【开题报告】.pdf

毕业论文开题报告

电气工程及自动化
锅炉蒸汽温度模糊控制器的设计

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
随着科学技术的日益发展我国的电力系统正在发生着一场巨大的改革。计算机技术
的不断成熟，通信技术所覆盖的领域越来越大，控制理论及信息处理技术也在不停地向
前发展，新材料、新工艺正在代替传统的材料与工艺。这些都推动了电厂控制技术的进
步，各种技术之间的联系越来越紧密，给电厂自动化控制带来了前所未有的机遇。
众所周知，电能不仅是现代工业生产的主要能源和动力，也是保障日常生活秩序的
重要依靠。随着近些年我国经济的高速发展，对电的需求也是越来越大，电力系统的不
断扩大，对电力系统的自动化控制技术水平的要求也越来越高，其中对电厂锅炉蒸汽温
度的控制精度的要求也是越来越高。锅炉蒸汽温度在电厂安全经济运行方面有着相当重
要的地位，同样对防止锅炉超温也有很大的作用。为了保证电厂在运行当中的安全，也
为了保证对现代化生产与日常生活的电量供给，所以对电厂锅炉蒸汽温度控制的研究是
一项重要的任务。
到目前为止我国的发电厂还是主要以火电厂为主，在我国电力工业中占据着重要的
地位，是我国重点能源工业之一。在我国火电厂锅炉中燃煤炉占有最大的比重，生产蒸
汽的主要设备还是以锅炉为主。精确控制电厂锅炉蒸汽温度有以下几方面的好处：
（1）提高电厂汽轮机组可靠运行。保证机组可靠地、安全地工作是电厂的首要任务，
电厂热力系统的复杂性，在平时如果单靠工作人员来进行管理与监测的话，是一项很
难完成的任务，而且也很有可能因为人员的误操作引起事故，对电厂造成损失。
（2）提高电厂汽轮机组经济运行。电厂装上自动化装置后能使机组运行地更加稳定
与安全，所以对电厂的经济性也有很大程度的帮助，可以为电厂减少一些维修与检修的
费用支出，也可提高电厂的热效率，降低煤耗与热耗。
（3）改善劳动条件。在生产过程中实现自动化，可以减少工作人员的日常工作量，
为工作人员减少了不少负担。工作人员在日常工作时除了在机组的启动和停止的时候需
要操作以外，在机组正常运行时只需要在控制室监视机组运行情况即可。
（4）提高生产效率同时起到提高经济效益的作用。

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所以精确控制电厂锅炉蒸汽温度在安全、可靠的范围之内对推动我国经济发展有着
巨大的意义。

传统PID控制经过这么多年的发展，已经形成了一套比较完善、成熟的理论，在现
在的自动控制领域还是占据着比较大比重，但是随着被控对象的越来越复杂，传统PID
控制已经无法再满足一些系统的控制要求了。模糊控制虽然起步较晚，到现在也还没有

较完善的理论，但是它对那些复杂的、非线性系统的控制性能却要优于传统PID控制。
自动控制理论经历了经典控制和现代控制两个重大的发展阶段，其理论已经非常成
熟与完善了。但是随着被控系统变得越来越复杂以及一些外界因素的干扰，对于一些被
控系统已经很难再建立起非常有效的数学模型，在这种情况下传统控制理论就很难再满
足系统的控制性能了，这时就要运用新兴的模糊控制了。
模糊控制就是利用模糊集合理论，把人的模糊控制策略转化为计算机所能接受的控
制算法，进而实施控制的一种理论和技术。它可以模拟我们人类的思考方式，这就可以
对一些无法建立起有效数学模型的被控对象进行模糊控制来达到系统的控制要求。现
在，模糊控制已经被应用于许多方面，不仅仅是在工业上，而且也在社会学、生物学及
医学等其它领域得到了很好的应用。
在模糊控制中最重要的就是模糊控制器的设计，模糊控制器最为模糊控制的核心，
它设计结构上的好坏直接影响了模糊控制性能的优劣。
发电厂从锅炉汽鼓出来的饱和蒸汽经过过热器继续加热，使蒸汽温度达到一定的要
求温度后，再去推动汽轮机工作。每一种锅炉与汽轮机组都有一个规定的运行温度，在
这个温度下机组的效率最高。如果温度过高，会使汽轮机的寿命大大缩短，如果温度过
底，当蒸汽带动汽轮机作功时，会使部分蒸汽变成小水滴，冲击汽轮机叶片，造成生产
事故，因此要求控制温度的误差在很小的范围内变化。电厂锅炉蒸汽温度自动控制的主
要任务是使过热器出口蒸汽温度不超出某一个范围，并且起到保护过热器的作用，使管
壁温度在允许的工作温度之内。要使电厂锅炉运行地质量达到一定的要求，就要严格控
制电厂的过热汽温。过热气温的高或者低都会在很大的程度上影响电厂机组的安全运行
与电厂运行地经济效益。
锅炉蒸汽温度具有大滞后、大惯性的特点，并且动态特性随机组负载变化而变化，
运行过程中扰动多、难控制。锅炉蒸汽生产过程中的大多数事故都是由于锅炉蒸汽温度
控制不当引起的，因此锅炉蒸汽温度控制在电厂生产中具有极其重要的作用。
目前，主要是通过喷水减温来调节与控制锅炉汽温，其工作原理是通过给水阀门给

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