基于FuzzyPI控制器的循环流化床半干法烟气脱硫自动控制系精.docx

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基于FuzzyPI控制器的循环流化床半干法烟气脱硫自动控制系精

《,台金自动化》2009年Sl

电除尘器。

固体颗粒循环返回脱硫塔,一方面使塔内保持适当的物料浓度,另一方面使未反应完的脱硫剂重复使用,这对提高脱硫效率起到了非常重要的作用‘31。

图I循环流化床半干法烟气脱硫系统工艺图

2半干法烟气脱硫自控系统

本控制系统由上业控制计算机、西门子s7.300系列的CPU315.2DP可编程控制器（PJ。

C、变频器、流量传感器、温度传感器、模拟量输入单元SM33l,SM32l数字输人模块,SM322数字输出模块,以太网通信模块,电源模块和底板,执行机构等组成。

PLc是整个控制系统的核心,负责现场的数据采集、逻辑控制、系统故障处理以及同上位机通信,保护与联锁等。

功率柜由变频器和一些大功率元器件组成,来自PLc的速度调节信号经变频器放大后驱动执行器以适应烟气中sO:

浓度的变化和改善塔内反应条件。

上位机和模拟显示屏作为町选外围设备,使系统能同时管理多套脱硫设备的运行。

图2是上位机使用组态王软件设计的主控操作和状态显示界面,可以连续监视系统内各个运行参数,并提供完整的显示画面和报警信息,能显示表格、曲线、棒图、趋势图和模拟图等画面,能提供各种参数、跳I刚事件的顺序记录、指定参数的定时制表、趋势记录和事故追忆打印等服务。

为了进一步提高自动控制系统的性能,进而提高系统的脱硫效率,系统采用Fuzzy—PI控制器对CaO投料给定母和循环料给定量进行闭环控.12・制。

常规Fuzzy—PI控制器结构如图3所示。

【41关于循环流化床半干法脱硫系统的先验知识可定性归纳为:

1增加caO给料量,脱硫效率和钙硫摩尔比都升高,反之则都降低;增加caO给料量会使得反

应塔压差增大,反之则减少。

2增加循环料量,脱硫效率略升高,反之则略降低,在与CaO同量的情况下,循环料对脱硫效率

的影响小很多;同时增加循环料量会使得反应塔压差增大,反之则减少,在与caO同量的情况下,循环料对反应塔压差影响基本相同。

3在保证脱硫效率的同时,尽量提高循环料的使用效率,满足钙硫摩尔比小于1.5。

根据上述先验知识,Fuzzy-PI控制器设计可以进行以下步骤:

将系统输入量误差E,误差变化率EC和输出

量Po。

。

的系数K。

Ki变化范围定义为模糊集上的论域。

设输入量误差E和误差变化率Ec的论域为:

{一6,一5,一4,一3,一2,一1,0,l,2,3,4,5,6},输入量误差E和误差变化率Ec模糊子集为:

{,vB,M,朋,zD,艄,PM,PB},其中的元素分别代表负大,负中,负小,零,正小,正中,正大。

在本系统中,为设计简便,使用相同的自整定

《冶金自动化》2009年Sl图2主控操作和状态显示界面

图3Fuz巧・PI控制器结构图

系数G来整定K,K,K。

G的论域为:

{l/8,l/4,1/2,l,2,4,8},cf的模糊子集为:

不变,小放,中放,大放。

{馏,珊,胚,ⅣC,琊,删,册},其中的元素分别代表大缩,中缩,小缩,不变,小放,中放,大放。

c,的隶属函数和控制规则表分别如表l和表2所示。

疋,K。

K。

各自的计算公式如下:

疋（七=丘（七一1×G（1

K（五=K（后一1×C,（2

X,（矗=X,（毙一1/ef（3式中,疋（尼为速度偏差;疋（后为加速度偏差;K为比例系数。

为了消除系统的稳态误差和增强抗干扰能力,控制器引入了积分系数K。

设K的论域为:

{l,2,3,4,5,6,7},K的模糊子集为{S,肘,坳,

表lC,隶属函数表表

B},其中的元素分别代表小,中,中大,大。

K的隶属函数和控制规则表分别如表3和表4所示。

K的计算公式为

Ki（七=Kr（知×Ci（4式中,Ci为K缩放比例系数,K,（五模糊值根据E,EC由表3和表4推理得到。

本系统中为了设计方便,使用相同的模糊规

・13・

系统

作者:

欧阳海峰,樊生文,乔森,王占扩

作者单位:

欧阳海峰（北京中科创新园,高新技术有限公司,北京,100080,樊生文,王占扩（北方工业大

学,乔森（北京兴大豪科技开发有限公司

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物,研究开发适合烧结机烟气循环流化床脱硫的新型脱硫剂,达到以废治废和降低运行成本,提高脱硫剂利用率的目的,为中国烧结烟气脱硫的发展提供支

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配比试验,脱硫前后脱硫剂粒径分析试验,脱硫剂加水活化、烟气蒸汽增湿脱硫对比试验及钙硫比对脱硫效率影响试验研究.试验结果表明,活性石灰与粉

煤灰的质量比按1:

2配置时,脱硫剂钙的利用率较高,并具有相对较好的经济性;通过对脱硫前后脱硫剂粒径变化对比分析,循环流化床脱硫过程可导致大颗

粒减小,小颗粒增加.在脱硫剂粒径分布分析的基础上,选择出5-350μm为该试验装置较合适的脱硫剂粒径范围.脱硫剂加6%的水活化比不加水活化具有

更好的脱硫效果;烟气蒸汽增湿有利于脱硫剂钙的利用率和SO2累积去除量的提高;优选出的脱硫剂连续性试验表明该试验装置在钙硫比1.5时可以取得

70%的脱硫效率.试验及分析结果表明活性石灰与粉煤灰组成的脱硫剂充分利用了钢铁企业现有碱性原料和碱性废物,以废治废,是适合烧结机烟气脱硫的

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制系统的性能,进而提高系统的脱硫效率,系统采用Fuzzy-PI控制器对CaO投料给定量和循环料给定量进行闭环控制.此自动控制系统已成功应用于某钢铁

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此项目的实

施对改善工厂周边环境有着明显的作用。

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2011年1月29日

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