变频技术在重庆发电厂烟风系统节能改造中的研究与应用

【摘要】：随着电力体制改革的不断深入，发电企业竞争日趋激烈，如何降低发电成本、提高发电机组的安全运行系数和经济效益己成为发电企业追求的主要目标。大力开展电厂辅机设备的节能改造是降低厂用电率、供电煤耗率，降低发电成本是实现上述目标的途径之一。 引风机是火力发电厂重要的辅助设备，传统的引风机系统采用通过调节挡板开度的方式调节风量，这种调节方式耗电量较大，以高压变频器为核心的变频调速系统以其效率高、应用范围广和节能效果显著的特点在节能改造方面得到了广泛的应用。本文针对重庆发电厂风烟系统中引风机在常规控制方式下存在高耗电量、低效率的问题，开展其变频改造的研究，实现系统性能改善和节能降耗的目的。论文主要完成了以下工作： 首先，论文对当前国内外各类常见的变频器进行了分析比较，根据各类变频器结构的不同，对他们的可靠性、节能效果、应用范围等进行了讨论，并对高压变频器的结构进行了分类介绍。 其次，结合发电厂烟风系统工艺流程和引风机的工作原理特点对变频调速原理、异步电机在变频调速时的工作特性等进行了分析，从理论上阐述了变频调速技术的节能机理，将其应用于引风机系统的节能空间，并预计重庆发电厂引风机系统采用变频调速后所能带来的节能效果，结果表明，节能效果非常显著。 第三，比较了常规PID和模糊PID算法的基本原理及其特点。通过MATLAB将常规PID和模糊PID对引风机的控制性能进行对比仿真分析，指出模糊PID控制在引风机系统中鲁棒性强，适用于非线性、时变的复杂系统的优势，确定采用模糊PID控制方式来实现重庆发电厂烟风系统中引风机的节能控制。 最后，根据控制系统的各个硬件组件及控制系统的工作原理，完成了引风机节能控制系统的硬件设计和软件设计。并对引风机节能控制系统进行了调试，运行结果表明，整个控制系统性能良好，不仅满足了生产工艺的要求，而且节能效果显著。 【关键词】：引风机 变频调速 模糊PID 节能 PLC
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM921.51;TM621
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题的研究背景及意义8-9
• 1.2 高压变频技术在国内外研究与应用现状9-10
• 1.2.1 变频技术背景9
• 1.2.2 变频技术国内外研究现状9
• 1.2.3 变频技术应用意义9-10
• 1.3 变频器的分类10-14
• 1.3.1 交-交变频器11-12
• 1.3.2 交-直-交变频器12-13
• 1.3.3 交-直-交变频器的分类比较13-14
• 1.4 课题的研究目的及论文的主要内容14-15
• 2 风烟系统中引风机变频调速的理论分析15-26
• 2.1 火电厂风烟系统的工艺流程15-16
• 2.2 引风机变频调速的理论分析16-18
• 2.2.1 变频调速的基本理论16-17
• 2.2.2 引风机变频调速的基本原理17-18
• 2.3 变频调速系统的控制策略18
• 2.4 高压变频方案18-20
• 2.5 变频调速的节能原理20-25
• 2.5.1 引风机的性能曲线20-21
• 2.5.2 引风机变频调速节能原理21-23
• 2.5.3 重庆发电厂引风机变频调速预计节能效果23-25
• 2.6 本章小结25-26
• 3 模糊 PID 控制在引风机节能系统中应用的理论分析26-35
• 3.1 引风机节能系统的传统 PID 控制26-27
• 3.1.1 传统 PID 控制的原理26-27
• 3.1.2 传统 PID 控制在引风机节能控制中的不足27
• 3.2 引风机节能系统的模糊 PID 控制27-30
• 3.2.1 模糊控制的基本原理28
• 3.2.2 模糊 PID 控制系统的组成28-29
• 3.2.3 模糊控制器的设计步骤29-30
• 3.3 引风机控制系统的仿真30-34
• 3.3.1 引风机系统的数学模型30
• 3.3.2 常规 PID 与模糊 PID 的对比仿真30-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 重庆发电厂引机控制系统改造方案35-54
• 4.1 工程概况35
• 4.2 控制系统改造方案35-41
• 4.2.1 控制系统的构成35-36
• 4.2.3 模糊 PID 控制器的设计36-40
• 4.2.4 模糊 PID 在引风机控制系统的实现40-41
• 4.3 系统的硬件选型41-45
• 4.3.1 变频器的选型41-44
• 4.3.2 SH-HVF-Y6KV/2000 变频器内部结构44-45
• 4.3.3 PLC 的选型45
• 4.4 系统主电路设计45-48
• 4.4.1 系统主回路接线设计45-47
• 4.4.2 变频器接口电路设计47-48
• 4.5 系统控制电路设计48-52
• 4.5.1 变频器主控电路48-49
• 4.5.2 PLC 接口电路设计49-52
• 4.5.3 PLC 程序流程图设计52
• 4.6 本章小结52-54
• 5 系统安装调试及试验结果分析54-63
• 5.1 系统的安装54
• 5.2 系统调试54-58
• 5.3 试验结果分析58-60
• 5.4 操作规程与维护规程60-62
• 5.4.1 引风机的操作60-61
• 5.4.2 引风机的维护61-62
• 5.4.3 润滑62
• 5.5 本章小结62-63
• 6 结论与展望63-65
• 6.1 主要结论63
• 6.2 后续工作展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69

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