球磨机料位超声测量与制粉系统运行遗传优化方法研究

论文摘要

安全、高效始终是电力生产领域不断追求的目标。“竞价上网”迫使电力生产厂家最大限度地挖掘机组的潜力,提高效率,减少人员,降低成本。作为火电机组的耗能大户,制粉系统的安全经济运行直接影响着整个机组的安全性和经济性。针对长期困扰火电机组制粉系统自动化控制的主要问题:球磨机料位难以测量和系统设备未实现优化协调运行的难题,本文采用基于理论分析的动态仿真、物理实验和生产现场实验相结合的方法,研究了采用超声波对球磨机内物料料位的非接触测量方法,以及基于遗传算法的制粉系统运行优化方法,为火电机组制粉系统的优化运行提供技术准备。本文的工作主要包括:①基于波动理论建立了超声波传播的单层模型与固体颗粒负载模型,并进行了仿真实验。通过两层模型与单层模型求解结果的比较,得出判断球磨机不同位置有无物料的方法:1)通过相速度的测量,根据相速度的差异来判别监测点有无固体物料负载;2)分析接收信号的能量,通过能量值的大小进一步确定固体物料负载的有无。该两种方法可以相互补充和验证。②为了研究球磨机超声波非接触测量方法和具体的测量方案,本文进行了实验室实验和现场实验。实验室实验表明:根据接收信号的特征参数(峰幅、信号水平)和波形(时域、频谱及功率谱估计),可以判断出筒体壁面上是否有物料负载。生产现场实验验证了仿真分析和实验室实验的结果。③设计完成了基于遗传算法的制粉系统优化计算方法。该优化算法基于十进制,交叉率、变异率自动调整,能适应多参数快速计算的需要。在所建立的制粉系统制粉单耗数学模型的基础上,采用该遗传算法进行运行参数的动态寻优,并结合某670t/h锅炉DTM380/830型球磨机制粉系统和某908t/h锅炉MG350/600型球磨机制粉系统,完成了火电机组制粉系统运行优化模型的初步开发。④提出了基于微增量的能损计算方法,对系统优化分析进行了充实和补充,以保证优化系统能及时给出优化运行的指导,同时也可与遗传优化计算结果进行相互验证。⑤完成了火电站中球磨机料位测量及制粉系统优化的系统设计方案。该系统主要包括发射卡、采集卡、PC、控制软件、通讯软件、信号分析软件和优化分析计算软件等。本文的创新点和学术价值在于:①首次较深入地研究了球磨机料位的超声测量方法。该方法为火电站球磨机

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 1 绪论
• 1.1 球磨机及中储式制粉系统运行现状
• 1.2 球磨机料位测量现状
• 1.3 超声测量
• 1.4 制粉系统运行优化
• 1.5 优化算法
• 1.6 能损分析
• 1.7 课题内容
• 2 球磨机料位超声波测量方案
• 2.1 球磨机的工作特性
• 2.2 球磨机的料位特性
• 2.3 球磨机料位超声测量的思路
• 2.4 球磨机料位声-超声测量方案
• 2.5 本章小结
• 3 超声传播数学模型的建立及求解
• 3.1 超声传播数学模型的建立
• 3.2 超声传播数学模型的求解及分析
• 3.3 本章小结
• 4 球磨机料位超声测量实验
• 4.1 实验装置
• 4.2 实验过程
• 4.3 超声检测中的信号处理
• 4.4 声－超声实验结果及分析
• 4.5 现场实验结果及分析
• 4.6 本章小结
• 5 遗传优化算法及制粉系统优化模型的建立
• 5.1 基于遗传算法的优化算法设计
• 5.2 基于能损计算的优化设计
• 5.3 中储式制粉系统数学模型的建立
• 5.4 本章小结
• 6 优化系统的建立
• 6.1 超声料位测量及优化系统硬件设计
• 6.2 超声料位测量系统软件设计
• 6.3 优化分析系统的集成
• 6.4 本章小结
• 7 系统测试验证
• 7.1 运行优化系统的计算实例及结果分析
• 7.2 系统可靠性测试
• 7.3 本章小结
• 8 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A: 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录
• B: 作者在攻读博士学位期间参加的科研项目及获奖情况
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书