一種生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制方法，該控制方法根據(jù)鍋爐出口蒸汽壓力的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)氣化爐的產(chǎn)氣量，并隨之調(diào)節(jié)燃燒器的空氣供應(yīng)量，最終實(shí)現(xiàn)隨蒸汽壓力的改變而自動(dòng)調(diào)節(jié)鍋爐供熱量的目標(biāo)。本發(fā)明的自適應(yīng)智能控制方法包括氣化爐氣化強(qiáng)度控制過(guò)程和鍋爐爐膛負(fù)壓控制過(guò)程；所述氣化爐氣化強(qiáng)度控制過(guò)程中，控制單元按預(yù)定時(shí)間間隔采樣得到實(shí)際鍋爐蒸汽壓力信號(hào)Pv(t)，并與預(yù)定的鍋爐蒸汽壓力值Ps相比較得到鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe(t)，所述Pe(t)=Pv(t)-Ps，所述Pe(t)的絕對(duì)值越大，控制單元改變氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量的幅度也就越大，且當(dāng)Pe(t)為正值時(shí)，氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量變小，當(dāng)Pe(t)為負(fù)值時(shí)，氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量變大。
【專利說(shuō)明】一種生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源利用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及到一種基于鍋爐出口蒸汽壓力的生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]利用可再生能源建立持續(xù)運(yùn)行的能源系統(tǒng)，對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重大意義。近年來(lái)利用生物質(zhì)能的上吸式氣化爐、下吸式氣化爐及循環(huán)流化床氣化爐在發(fā)電、農(nóng)村供熱及烘干等工業(yè)應(yīng)用方面都得到了快速發(fā)展，而且在生物質(zhì)氣化的機(jī)理、過(guò)程、影響因素等方面的理論研究取得了大量成果，對(duì)氣化爐本體結(jié)構(gòu)與性能的研究也取得了重大進(jìn)步并積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。但是針對(duì)氣化過(guò)程的自動(dòng)控制的研究較少，尤其是面向工業(yè)應(yīng)用的自動(dòng)控制方面的研究更少，有些研究尚處于實(shí)驗(yàn)室仿真分析階段，較難付諸實(shí)際應(yīng)用。我國(guó)生物質(zhì)能利用與在此方面技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家相比，最大的差距在于自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用。
[0003]生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由三部分組成:氣化爐、燃燒器、鍋爐，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。以家具廠廢棄木材邊角料為主的生物質(zhì)在氣化爐中高溫缺氧狀態(tài)下裂解、氧化還原，生成C0、H2、CH4等小分子量可燃性氣體，在氣化過(guò)程中需要加入空氣等氣化劑。生物質(zhì)氣經(jīng)管道輸送到生物質(zhì)燃燒器與空氣混合并在鍋爐爐膛中燃燒，鍋爐吸收熱量產(chǎn)生高溫蒸汽，蒸汽經(jīng)管網(wǎng)輸送給用汽企業(yè)。生物質(zhì)燃?xì)饪梢源娌裼蜑殄仩t提供廉價(jià)的能源，可以代替煤等為鍋爐提供清潔環(huán)保的能源。熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制包括氣化爐的控制、燃燒器的控制、鍋爐的控制，但通常情況下此三部分均由不同廠家生產(chǎn)并配有各自的控制器，因此在進(jìn)行鍋爐生物質(zhì)能源改造時(shí)，給用戶的操作帶來(lái)不便，并在用戶要求的不同蒸汽壓力下難以取得最佳的氣化效率，造成能源浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制方法，該控制方法根據(jù)鍋爐出口蒸汽壓力的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)氣化爐的產(chǎn)氣量，并隨之調(diào)節(jié)燃燒器的空氣供應(yīng)量，最終實(shí)現(xiàn)隨蒸汽壓力的改變而自動(dòng)調(diào)節(jié)鍋爐供熱量的目標(biāo)。
[0005]本發(fā)明的生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制方法，所針對(duì)的生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括控制單元，所述控制單元分別與鍋爐蒸汽壓力傳感器、氣化爐鼓風(fēng)機(jī)、燃燒器配風(fēng)機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)及鍋爐爐膛負(fù)壓檢測(cè)傳感器相連；關(guān)鍵在于所述自適應(yīng)智能控制方法包括氣化爐氣化強(qiáng)度控制過(guò)程和鍋爐爐膛負(fù)壓控制過(guò)程；所述氣化爐氣化強(qiáng)度控制過(guò)程中，控制單元按預(yù)定時(shí)間間隔采樣得到實(shí)際鍋爐蒸汽壓力信號(hào)Pv(t)，并與預(yù)定的鍋爐蒸汽壓力值Ps相比較得到鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)，所述Pe (t)= Pv (t)- Ps，所述Pe(t)的絕對(duì)值越大，控制單元改變氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量的幅度也就越大，且當(dāng)Pe (t)為正值時(shí)，氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量變小，當(dāng)Pe (t)為負(fù)值時(shí)，氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量變大。
[0006]具體來(lái)說(shuō)，在氣化爐氣化強(qiáng)度控制過(guò)程中，所述控制單元還根據(jù)相鄰采樣時(shí)刻所得到的鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe(t)計(jì)算得到鍋爐蒸汽壓力偏差變化率Pec (t)，所述Pec (t)= Pe (t)- Pe(t-l);控制單元根據(jù)下述公式來(lái)調(diào)整氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Pm (t):
當(dāng) Pe (t) ^ Pe (max)時(shí)，Pm(t)= Pm(t-l) - Δ P (m) (max)；
當(dāng) Pe (max) > Pe (t) ^ Pe (min)且 Pec (t) >0時(shí)，卩111(1:)= Pm(t_l)-Μ* Δ P (m) (min)；
當(dāng) Pe (max) > Pe (t) ^ Pe (min)且 Pec (t) <0時(shí)，卩111(1:)= Pm(t-l) - Δ P (m) (min)；
當(dāng) Pe (min) > Pe (t) > -Pe (min)時(shí)，Pm(t)= Pm(t-l)；
當(dāng)-Pe (min) ^ Pe (t) > -Pe (max)且 Pec (t) >0時(shí)，卩111(1:)= Pm(t-l) + Δ P (m) (min)；
當(dāng)-Pe (min) ^ Pe (t) >-Pe (max)且 Pec ⑴ <0時(shí),卩111(1:)= Pm(t_l)+N* Δ P (m) (min)；
當(dāng) Pe (t) ^ -Pe (max)時(shí)，Pm(t)= Pm(t-l) + Δ P (m) (max)；
所述 Pe (max)、Pe (min)、Δ P (m) (max)、Δ P (m) (min)均為預(yù)設(shè)值，且 Pe (max) > Pe (min)>0, Δ P (m) (max) > Δ P (m) (min) > 0,所述 M 為 Pe (t)進(jìn)入(Pe (max), Pe (min)]區(qū)間后實(shí)際鍋爐蒸汽壓力信號(hào)Pv (t)的采樣次數(shù)；所述N為Pe (t)進(jìn)入[-Pe (min)，-Pe (max))區(qū)間后實(shí)際鍋爐蒸汽壓力信號(hào)Pv(t)的采樣次數(shù)；所述Pm(t)在t=0時(shí)為一個(gè)預(yù)設(shè)初始值。
[0007]進(jìn)一步地，為保持鍋爐爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定，改善燃燒狀況，所述鍋爐爐膛負(fù)壓控制過(guò)程如下:首先，控制單元控制燃燒器配風(fēng)機(jī)，使其風(fēng)量與氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量保持為正比關(guān)系；其次，控制單元按預(yù)定時(shí)間間隔采樣得到實(shí)際鍋爐爐膛負(fù)壓信號(hào)Qv(t)，并與預(yù)定的鍋爐爐膛負(fù)壓值Qs相比較得到鍋爐爐膛負(fù)壓偏差量Qe (t)，根據(jù)相鄰采樣時(shí)刻所得到的鍋爐爐膛負(fù)壓偏差量Qe (t)計(jì)算得到鍋爐爐膛負(fù)壓偏差變化率Qec (t)，所述Qec (t)= Qe (t)-Qe(t-l);控制單元根據(jù)下述公式來(lái)調(diào)整鍋爐引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Qm(t):
當(dāng) Qe (t) ^ Qe (max)時(shí)，Qm (t) = Qm(t-l) - Δ Q (m) (max)；
當(dāng) Qe (max) > Qe (t) ^ Qe (min)且 Qec (t) > O 時(shí)，Qm(t)= Qm(t_l)-K* Δ Q (m) (min)；
當(dāng) Qe (max) > Qe (t) ^ Qe (min)且 Qec (t) <0時(shí)，(>)111(1:)= Qm(t-l) - Δ Q (m) (min)；
當(dāng) Qe (min) > Qe (t) > -Qe (min)時(shí)，Qm (t) = Qm(t-l)；
當(dāng)-Qe (min) ^ Qe (t) > -Qe (max)且 Qec (t) > O 時(shí)，Qm(t)= Qm(t-l) + Δ Q (m) (min)；
當(dāng)-Qe (min) ^ Qe (t) >-Qe (max)且 Qec (t) <0時(shí),(>)111(1:)= Qm(t_l)+J* Δ Q (m) (min)；
當(dāng) Qe (t) ( -Qe (max)時(shí)，Qm (t) = Qm(t-l) + Δ Q (m) (max)；
所述Qe (max)、Qe (min)、Δ Q(m) (max)、Δ Q(m) (min)均為預(yù)設(shè)值，且Qe (max) > Qe (min)> O, Δ Q (m) (max) > Δ Q (m) (min) >0,所述1(為(^(1:)進(jìn)入(Qe (max), Qe (min)]區(qū)間后實(shí)際鍋爐爐膛負(fù)壓信號(hào)Qv (t)的采樣次數(shù)；所述J為Qe (t)進(jìn)入[-Qe (min)，-Qe (max))區(qū)間后實(shí)際鍋爐爐膛負(fù)壓信號(hào)Qv(t)的采樣次數(shù)；所述Qm(t)在t=0時(shí)為一個(gè)預(yù)設(shè)初始值。
[0008]本發(fā)明的生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制方法原理如下:
在鍋內(nèi)水位一定的前提下，鍋爐出口蒸汽壓力的變化既與爐膛的燃料供給量有關(guān)，又與輸出的蒸汽流量有關(guān)。燃料的供給決定于氣化爐的氣化反應(yīng)及燃?xì)廨敵?，蒸汽輸出流量取決于用戶的負(fù)荷需求。輸出流量調(diào)節(jié)閥開度一定時(shí)，燃?xì)夤┙o量增加，則出口蒸汽壓力隨之增加，蒸汽流速也將增加；如果燃?xì)夤┙o一定，而調(diào)節(jié)閥開度加大時(shí)，輸出蒸汽流量立即增大，而壓力隨之下降。因此基于蒸汽壓力的氣化爐控制必須考慮蒸汽輸出流量的擾動(dòng)因素，且在蒸汽輸出調(diào)節(jié)閥變化時(shí)，變更相應(yīng)的控制規(guī)則。
[0009]盡管氣化爐氣化反應(yīng)的中間過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，但最終產(chǎn)物是較為簡(jiǎn)單的氣體混合物，供給氣化爐鼓風(fēng)量的多少，與氣化爐燃?xì)猱a(chǎn)量有直接關(guān)系。當(dāng)生物質(zhì)原料加入量一定時(shí)，空氣流量增加，則氧化反應(yīng)溫度升高，有利于氣化反應(yīng)進(jìn)行，因而使可燃?xì)怏w含量增加，并在空氣流量達(dá)到一定值時(shí)，可燃?xì)怏w組分達(dá)到最佳值；但當(dāng)空氣流量繼續(xù)增加時(shí)，由于燃?xì)庵械腃02與N2含量的增加，可燃?xì)怏w的含量卻隨之下降。
[0010]鍋爐輸出蒸汽調(diào)節(jié)閥開度一定時(shí)，出口蒸汽壓力與氣化爐的氣化鼓風(fēng)量之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。氣化爐與鍋爐燃燒供熱系統(tǒng)的自適應(yīng)控制模型基本原理是:根據(jù)用戶要求確定蒸汽輸出的壓力，為保持該壓力恒定，當(dāng)壓力有增大趨勢(shì)時(shí)，減少氣化爐的氣化鼓風(fēng)量；當(dāng)蒸汽壓力有下降趨勢(shì)時(shí)，增大氣化爐的氣化鼓風(fēng)量。鍋爐燃燒器的助燃配風(fēng)與氣化爐鼓風(fēng)量應(yīng)保持一定比例關(guān)系，由鍋爐設(shè)計(jì)的過(guò)量空氣系數(shù)決定，其最佳值與鍋爐排放尾氣的含氧量有關(guān)，可由具體的氣化爐、燃燒器及鍋爐來(lái)測(cè)算，此處不再贅述。
[0011]為防止鍋爐燃燒時(shí)爐膛火焰及煙塵外溢，要求爐膛保持一定的負(fù)壓，這對(duì)鍋爐燃燒工況及鍋爐安全都最為有利。鍋爐的負(fù)壓是由控制鍋爐引風(fēng)量決定的，引風(fēng)量增大則負(fù)壓增大，引風(fēng)量減少則負(fù)壓減少，因此為使?fàn)t膛保持一定的負(fù)壓，引風(fēng)量與氣化爐鼓風(fēng)、燃燒器助燃配風(fēng)應(yīng)有一定的差值。
[0012]傳統(tǒng)的生 物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制方法一般采用PID閉環(huán)控制，該種控制方法建立公式后需要進(jìn)行參數(shù)整定，一旦整定計(jì)算好后，在整個(gè)控制過(guò)程中都是固定不變的，但在由氣化爐一鍋爐組成的熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，系統(tǒng)具有大滯后、非線性、時(shí)變性等特點(diǎn)，生物質(zhì)的含水量、成份很難一致，基于常規(guī)P I D算法的控制較難獲得最佳的效果，為此采用本專利所述的偏差區(qū)間分段式的自適應(yīng)智能控制規(guī)則，下面以氣化爐氣化強(qiáng)度控制過(guò)程為例，詳細(xì)闡述自適應(yīng)智能控制規(guī)則:
如圖2所示:
當(dāng)Pe(t) ^ Pe (max)時(shí)，說(shuō)明鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)過(guò)大，處于圖2中的e區(qū)間，則應(yīng)該控制氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Pm(t)大幅度降低，以盡快降低鍋爐蒸汽壓力，因此采用公式:Pm(t) = Pm(t-l) - Δ P (m) (max)；
當(dāng)Pe (max) > Pe (t)≥Pe (min)且Pec (t) > O時(shí),說(shuō)明鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)較大，而且鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)正在向擴(kuò)大的趨勢(shì)發(fā)展，處于圖2中的c區(qū)間的LI段，因此也應(yīng)該使氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Pm(t)較大幅度的降低，以盡快降低鍋爐蒸汽壓力，因此采用公式:Pm(t)= Pm(t-l)-M*AP(m) (min) ； M的數(shù)值越大，說(shuō)明該鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe(t)的變化趨勢(shì)仍然處于上升趨勢(shì)，說(shuō)明氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量控制量明顯偏小，應(yīng)逐漸增加較大的控制量，盡快減小偏差；
當(dāng)Pe (max) > Pe (t)≥Pe (min)且Pec (t) < O時(shí),說(shuō)明鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)較大，但是鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)正在向減小的趨勢(shì)發(fā)展，處于圖2中的c區(qū)間的L2段，因此應(yīng)該使氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Pm(t)緩慢降低，以避免發(fā)生過(guò)沖而導(dǎo)致鍋爐蒸汽壓力過(guò)低的情況，因此采用公式:Pm(t)= Pm(t-l)-AP(m) (min)；
當(dāng)Pe (min) > Pe (t) > -Pe (min)時(shí)，說(shuō)明鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)較小，處于圖2中的a、b區(qū)間，此時(shí)不必調(diào)整氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Pm(t)，以避免發(fā)生過(guò)沖而導(dǎo)致鍋爐蒸汽壓力過(guò)低的情況，因此采用公式:Pm(t)= Pm(t-l)；
當(dāng)-Pe (min)≥Pe (t) > -Pe (max)且Pec (t)≥O時(shí)，說(shuō)明鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)的絕對(duì)值較大，即鍋爐蒸汽壓力較低，但是鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)的絕對(duì)值正在向減小的趨勢(shì)發(fā)展，處于圖2中的d區(qū)間的L3段，因此應(yīng)該使氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Pm(t)緩慢升高，以避免發(fā)生過(guò)沖而導(dǎo)致鍋爐蒸汽壓力過(guò)高的情況，因此采用公式:Pm(t) =Pm(t-l) + Δ P (m) (min)；
當(dāng)-Pe (min)≥Pe (t) > -Pe (max)且Pec (t) < O時(shí),說(shuō)明鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)的絕對(duì)值較大，即鍋爐蒸汽壓力較低，而且鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)的絕對(duì)值正在向擴(kuò)大的趨勢(shì)發(fā)展，處于圖2中的d區(qū)間的L4段，因此應(yīng)該使氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Pm(t)較大幅度的降低，以盡快提高鍋爐蒸汽壓力，因此采用公式:Pm(t)= Pm(t-l)+N*AP(m) (min) ；N的數(shù)值越大，說(shuō)明該鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)的絕對(duì)值的變化趨勢(shì)仍然處于上升趨勢(shì)，說(shuō)明氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量控制量明顯偏小，應(yīng)逐漸增加較大的控制量，盡快減小偏差； 當(dāng)Pe(t) ^-Pe (max)時(shí)，說(shuō)明鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)的絕對(duì)值過(guò)大，即鍋爐蒸汽壓力太低，則應(yīng)該控制氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Pm(t)大幅度降低，以盡快升高鍋爐蒸汽壓力，因此采用公式:Pm(t)= Pm(t-l) + AP(m) (max)。
[0013]鍋爐爐膛負(fù)壓控制主要通過(guò)調(diào)節(jié)鍋爐引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)生物質(zhì)燃?xì)夂腿紵髦寂滹L(fēng)增加時(shí)，爐膛負(fù)壓勢(shì)必會(huì)向正壓的方向減小，為了保證負(fù)壓，調(diào)節(jié)手段為增加引風(fēng)量；當(dāng)生物質(zhì)氣和燃燒器助燃配風(fēng)減少時(shí)，爐膛負(fù)壓勢(shì)必會(huì)向負(fù)的方向增大，這時(shí)的調(diào)節(jié)手段為減少引風(fēng)量。本專利首先使燃燒器配風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量保持為正比關(guān)系；然后再在自適應(yīng)智能控制規(guī)則下，根據(jù)實(shí)際鍋爐爐膛負(fù)壓信號(hào)Qv(t)控制鍋爐引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Qm(t)，簡(jiǎn)化了控制參數(shù)和流程。
[0014]上述各個(gè)預(yù)設(shè)值Pe (max)、Pe (min)、Δ P (m) (max)、Δ P (m) (min)、Pm(t=0)、Qe (max)、Qe (min)、Δ Q(m) (max)、Δ Q(m) (min)以及Qm(t=0)都可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值得到或者設(shè)定，以快速使得鍋爐蒸汽壓力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
[0015]本專利中的生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制方法已在多家公司的生物質(zhì)氣化集中供汽系統(tǒng)中成功運(yùn)行，運(yùn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠，出口蒸汽壓力與流量滿足用戶要求。采用自適應(yīng)智能控制規(guī)則后，有效避免了生物質(zhì)含水量、成份的變化對(duì)控制結(jié)果的影響，得到的鍋爐蒸汽壓力與設(shè)定值的偏差小于最大偏差設(shè)定值，具有很好的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的原理示意圖。
[0017]圖2是氣化爐氣化強(qiáng)度控制的原理示意圖。
[0018]圖3是鍋爐爐膛負(fù)壓控制的原理示意圖。
[0019]圖4是氣化爐氣化強(qiáng)度控制的智能控制規(guī)則示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施實(shí)例的描述，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例1:
本實(shí)施例所針對(duì)的生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)如圖1所示(圖中未畫出控制單元)，包括控制單元，所述控制單元分別與鍋爐蒸汽壓力傳感器、氣化爐鼓風(fēng)機(jī)、燃燒器配風(fēng)機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)及鍋爐爐膛負(fù)壓檢測(cè)傳感器相連；本實(shí)施例的原理如圖2、3所示，當(dāng)然，為了數(shù)字量與模擬量之間的轉(zhuǎn)化，還設(shè)置了相應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器和DA轉(zhuǎn)換器。
[0022]本實(shí)施例的生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制方法包括氣化爐氣化強(qiáng)度控制過(guò)程和鍋爐爐膛負(fù)壓控制過(guò)程；所述氣化爐氣化強(qiáng)度控制過(guò)程中，控制單元按預(yù)定時(shí)間間隔釆樣得到實(shí)際鍋爐蒸汽壓力信號(hào)Pv(t)，并與預(yù)定的鍋爐蒸汽壓力值Ps相比較得到鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)，還根據(jù)相鄰釆樣時(shí)刻所得到的鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)計(jì)算得到鍋爐蒸汽壓力偏差變化率Pec (t)，所述Pe (t)= Pv (t)- Ps, Pec (t)= Pe (t)-Pe(t-l);控制單元根據(jù)下述公式來(lái)調(diào)整氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Pm (t):
當(dāng) Pe(t) ≥ Pe (max)時(shí)，Pm(t)= Pm(t-l) - Δ P (m) (max)；
當(dāng) Pe (max) > Pe (t) ≥Pe (min)且 Pec(t) >0時(shí)，卩111(^)= Pm(t_l)-Μ* Δ P (m) (min)；
當(dāng) Pe (max) > Pe (t) ≥Pe (min)且 Pec (t) ≤O 時(shí)，Pm(t) = Pm(t-l) - Δ P (m) (min)；
當(dāng) Pe (min) > Pe (t) > -Pe (min)時(shí)，Pm(t)= Pm(t-l)；
當(dāng)-Pe (min) ≥Pe (t) > -Pe (max)且 Pec(t) >0時(shí)，卩111(^)= Pm(t-l) + Δ P (m) (min)；
當(dāng)-Pe (min) ≥ Pe (t) >-Pe (max)且 Pec (t) <0時(shí)，卩111“)= Pm(t_l)+N* Δ P (m) (min)；
當(dāng) Pe(t) ≤ -Pe (max)時(shí)，Pm(t)= Pm(t-l) + Δ P (m) (max)；
所述 Pe (max)、Pe (min)、Δ P (m) (max)、Δ P (m) (min)均為預(yù)設(shè)值，且 Pe (max) > Pe (min)>0，Δ P (m) (max) > Δ P (m) (min) > 0，所述 M 為 Pe (t)進(jìn)入(Pe (max)，Pe (min)]區(qū)間后實(shí)際鍋爐蒸汽壓力信號(hào)Pv (t)的釆樣次數(shù)；所述N為Pe (t)進(jìn)入[-Pe (min)，-Pe (max))區(qū)間后實(shí)際鍋爐蒸汽壓力信號(hào)Pv(t)的釆樣次數(shù)；所述Pm(t)在t=0時(shí)為一個(gè)預(yù)設(shè)初始值。
[0023]進(jìn)一步地，為保持鍋爐爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定，改善燃燒狀況，所述鍋爐爐膛負(fù)壓控制過(guò)程如下:首先，控制單元控制燃燒器配風(fēng)機(jī)，使其風(fēng)量與氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量保持為正比關(guān)系；其次，控制單元按預(yù)定時(shí)間間隔釆樣得到實(shí)際鍋爐爐膛負(fù)壓信號(hào)Qv(t)，并與預(yù)定的鍋爐爐膛負(fù)壓值Qs相比較得到鍋爐爐膛負(fù)壓偏差量Qe(t)，根據(jù)相鄰釆樣時(shí)刻所得到的鍋爐爐膛負(fù)壓偏差量Qe (t)計(jì)算得到鍋爐爐膛負(fù)壓偏差變化率Qec (t)，所述Qec (t)= Qe (t)-Qe(t-l);控制單元根據(jù)下述公式來(lái)調(diào)整鍋爐引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Qm(t):
當(dāng) Qe(t) ^ Qe (max)時(shí)，Qm(t)= Qm(t-l) - Δ Q (m) (max)；
當(dāng) Qe (max) > Qe (t) ^ Qe (min)且 Qec(t) >0時(shí)，0111(七)=Qm(t_l)-K* Δ Q (m) (min)；
當(dāng) Qe (max) > Qe (t) > Qe (min)且 Qec (t) <0時(shí)，0111(七)=Qm(t-l) - Δ Q (m) (min)；
當(dāng) Qe (min) > Qe (t) > -Qe (min)時(shí)，Qm(t) = Qm(t-l)；
當(dāng)-Qe (min) ≥ Qe (t) > -Qe (max)且 Qec(t) ≤ O 時(shí)，Qm(t)= Qm(t-l) + Δ Q (m) (min)；
當(dāng)-Qe (min) ≥Qe (t) >-Qe (max)且 Qec (t) <0時(shí)，0111(七)=Qm(t_l)+J* Δ Q (m) (min)；
當(dāng) Qe(t) < -Qe (max)時(shí)，Qm(t)= Qm(t-l) + Δ Q (m) (max)；
所述Qe (max)、Qe (min)、Λ Q(m) (max)、Λ Q(m) (min)均為預(yù)設(shè)值，且Qe (max) > Qe (min)>0，Δ Q (m) (max) > Δ Q(m) (min) >0，所述1(為06(七)進(jìn)入(Qe (max)，Qe (min)]區(qū)間后實(shí)際鍋爐爐膛負(fù)壓信號(hào)Qv (t)的釆樣次數(shù)；所述J為Qe (t)進(jìn)入[-Qe (min)，-Qe (max))區(qū)間后實(shí)際鍋爐爐膛負(fù)壓信號(hào)Qv(t)的釆樣次數(shù)；所述Qm(t)在t=0時(shí)為一個(gè)預(yù)設(shè)初始值。
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制方法，該生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括控制單元，所述控制單元分別與鍋爐蒸汽壓力傳感器、氣化爐鼓風(fēng)機(jī)、燃燒器配風(fēng)機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)及鍋爐爐膛負(fù)壓檢測(cè)傳感器相連；其特征在于所述自適應(yīng)智能控制方法包括氣化爐氣化強(qiáng)度控制過(guò)程和鍋爐爐膛負(fù)壓控制過(guò)程；所述氣化爐氣化強(qiáng)度控制過(guò)程中，控制單元按預(yù)定時(shí)間間隔采樣得到實(shí)際鍋爐蒸汽壓力信號(hào)Pv(t)，并與預(yù)定的鍋爐蒸汽壓力值Ps相比較得到鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe(t),所述Pe(t)= Pv(t)- Ps,所述Pe(t)的絕對(duì)值越大，控制單元改變氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量的幅度也就越大，且當(dāng)Pe (t)為正值時(shí)，氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量變小，當(dāng)Pe (t)為負(fù)值時(shí)，氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量變大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制方法，其特征在于所述控制單元根據(jù)相鄰采樣時(shí)刻所得到的鍋爐蒸汽壓力偏差量Pe (t)計(jì)算得到鍋爐蒸汽壓力偏差變化率Pec (t)，所述Pec (t)= Pe (t)- Pe(t-l);控制單元根據(jù)下述公式來(lái)調(diào)整氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Pm (t):
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)氣化熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制方法，其特征在于所述鍋爐爐膛負(fù)壓控制過(guò)程如下:首先，控制單元控制燃燒器配風(fēng)機(jī)，使其風(fēng)量與氣化爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量保持為正比關(guān)系；其次，控制單元按預(yù)定時(shí)間間隔采樣得到實(shí)際鍋爐爐膛負(fù)壓信號(hào)Qv (t)，并與預(yù)定的鍋爐爐膛負(fù)壓值Qs相比較得到鍋爐爐膛負(fù)壓偏差量Qe (t)，根據(jù)相鄰采樣時(shí)刻所得到的鍋爐爐膛負(fù)壓偏差量Qe (t)計(jì)算得到鍋爐爐膛負(fù)壓偏差變化率Qec (t)，所述Qec (t)= Qe (t)- Qe(t-l);控制單元根據(jù)下述公式來(lái)調(diào)整鍋爐引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量 Qm (t):
【文檔編號(hào)】F22B35/00GK103939880SQ201410147459
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】杜海江, 劉光華, 王新強(qiáng), 李崇實(shí), 董燕萍 申請(qǐng)人:東莞市百大新能源股份有限公司