工业电除尘装置的节能优化与控制器设计

【摘要】： 电除尘器是一种高效的工业烟气治理设备,在冶金、水泥、电力等行业得到了广泛应用,但其本身耗电量大,因此在保证除尘效率且满足烟气出口浓度的前提下,优化电除尘器各电场的工作电压,并且对工业电除尘系统进行优化控制,使得设备总功耗最小有着重要意义。 电除尘器是通过在电晕线上施加脉动直流负高压,使电晕线和阳极板之间产生电晕放电,并由阳极板收集电子流吸附的粉尘以达到收尘的目的。本论文在结合国内外相关资料的基础上研究了工业电除尘器装置的节能优化以及控制器的实现。在电除尘节能优化方面,采用K-均值聚类算法全监督RBF神经网络建立了电除尘器出口粉尘浓度-供电电压模型;以最小二乘法辨识电除尘器一次侧电晕功率模型;并在此基础上,以出口粉尘浓度满足环保要求为限定,以电能消耗最小为目标,采用基本遗传算法对电除尘器的高压供电参数进行节能优化。在控制器设计方面,研究了工业电除尘控制器的嵌入式软硬件设计,采用二折线控制方式实现了火花跟踪控制,并在自动模式下利用分区域调速算法能够根据优化的二次电压设定值实现自动控制,从而使工作电压能稳定工作在最优工作点,降低电能消耗,达到经济运行的目的。 论文以唐山某钢铁厂的一台一室三电场电除尘设备的现场实际运行数据为依据,仿真并结合实际验证,结果表明论文初步实现了电除尘器的节能优化控制功能,能够精确检测火花并进行火花跟踪控制;而且建立的电除尘器出口粉尘浓度-供电电压模型能反映电除尘器工作电压与出口粉尘浓度之间的关系,根据基本遗传算法优化出的电除尘器最优工作电压,能满足烟气出口浓度,且其功耗要小于现场工作值,起到节能降耗的作用,为现场设备工作电压提供了参考值。 【关键词】：电除尘器 全监督RBF神经网络 遗传算法 火花跟踪 优化控制
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X701.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-11
• 1 电除尘装置工艺阐述11-16
• 1.1 电除尘器装置11-13
• 1.1.1 电除尘器基本组成11-12
• 1.1.2 电除尘器的工作原理12-13
• 1.2 国内外电除尘节能优化技术13-15
• 1.2.1 脉冲节能供电技术13
• 1.2.2 高频开关电源的节能技术13-14
• 1.2.3 电袋复合式除尘技术14
• 1.2.4 智能动态优化控制14-15
• 1.2.5 其他先进节能优化技术15
• 1.3 本论文研究方向与内容15-16
• 2 工业电除尘节能优化控制总体设计16-24
• 2.1 优化目标16
• 2.2 电除尘器除尘效率理论研究16-22
• 2.2.1 电除尘器出口粉尘浓度数学模型17-20
• 2.2.2 电除尘器出口粉尘浓度RBF神经网络模型20-22
• 2.3 工业电除尘节能优化控制总体设计22-24
• 3 电除尘供电电压节能优化24-46
• 3.1 电除尘器出口浓度-供电电压模型24-33
• 3.1.1 现场数据采集24-25
• 3.1.2 RBF神经网络参数计算25-31
• 3.1.3 RBF网络模型仿真31-33
• 3.2 电除尘器电场供电能量的预测33-37
• 3.2.1 最小二乘的基本原理33-34
• 3.2.2 电场电流电压关系确定34
• 3.2.3 仿真过程34-37
• 3.3 基于遗传算法的供电电压节能优化37-46
• 3.3.1 遗传算法37-42
• 3.3.2 供电电压节能优化设计42-43
• 3.3.3 优化仿真43-46
• 4 电除尘控制器硬件设计46-59
• 4.1 高压控制电路设计46-48
• 4.2 硬件设计48-59
• 4.2.1 模拟量输入设计49-53
• 4.2.2 模拟量输出设计53-54
• 4.2.3 触发脉冲输出设计54-56
• 4.2.4 开关量输入输出设计56-57
• 4.2.5 电源设计57-59
• 5 电除尘控制器软件设计59-67
• 5.1 软件主程序设计59
• 5.2 程序初始化设计59-62
• 5.3 电除尘控制算法62-64
• 5.4 触发脉冲输出控制64-65
• 5.5 控制测试结果65-67
• 结论67-68
• 参考文献68-71
• 附录 A 电除尘控制器实物图71-72
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73-74

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