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专利号: 2016104270348
申请人: 河北工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 燃烧设备;燃烧方法
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高温燃烧器的燃油流量控制方法及其系统,其特征在于,包括如下步骤:

S1建立燃油供给系统的数学模型,并对数学模型进行理论分析,得到燃油供给系统包括供油流量、压力特性在内的基本特性;

S2分析燃油供给系统参数对高温燃烧器燃烧性能的影响,得到各种供油参数条件下燃烧室的出口温度分布和尾气排放规律;

S3根据步骤S1、S2的两步分析得到系统的先验知识;

S4根据现场实测的流量数据和实际工况数据采用系统辨识的方法实时辨识出燃油供给系统的最优供油流量曲线,即确定不同工况下供油系统需要的最佳期望流量值;

S5在得到步骤S4中系统最佳期望流量值的基础上,针对燃油供给系统表现出来的滞后、参数时变特性,设计出合适的控制算法,实现燃油流量的高品质控制。

2.根据权利要求1所述的一种高温燃烧器的燃油流量控制方法,其特征在于,所述步骤S1中,具体步骤为,首先采用机理建模法建立燃油供给系统流量的数学模型,分析其基本特性。

3.根据权利要求1所述的一种高温燃烧器的燃油流量控制方法,其特征在于,所述步骤S2中,具体步骤为,在AMESim仿真软件中建立燃油供给系统的数学模型,并在不同的工况下进行仿真,得出各工况时燃油流量输送规律及其特性;接着采用流体仿真软件分析燃油流量对燃烧稳定性和温度分布的影响;最后采用实验的方法测出不同工况时系统的流量、压力、温度数据,分析燃油供给系统供油特性对流量、温度控制性能的影响,并对仿真结果进行验证和优化。

4.根据权利要求1所述的一种高温燃烧器的燃油流量控制方法,其特征在于,所述步骤S3中,具体步骤为,首先建立燃油在高温燃烧器燃烧室内燃烧的气液两相控制方程和物理模型,即建立燃油在燃烧室内燃烧的数值仿真模型;然后在Solidworks软件中建立燃烧室的三维几何模型,并导入GAMBIT软件进行网格划分;接着采用计算流体力学仿真软件CFD模拟燃油在燃烧室中的燃烧,得到各种供油参数条件下燃烧室的出口温度分布和尾气排放规律;最后在仿真的基础上有针对性的进行实验,从而验证和优化仿真结果。

5.根据权利要求1所述的一种高温燃烧器的燃油流量控制方法,其特征在于,所述步骤S4中,具体步骤为,根据现场实测的流量数据和实际工况数据,采用最小二乘支持向量机实时辨识出燃油供给系统的最优供油流量曲线,即确定不同工况下供油系统需要的最佳流量值。

6.根据权利要求1所述的一种高温燃烧器的燃油流量控制方法,其特征在于,所述步骤S5中,具体步骤为,针对燃油流量表现出来的纯滞后,参数时变,多干扰等特性,提出一种新型的遗传PID预测控制方法,该控制方法主要包含三个部分,遗传算法,PID算法和预测器,该算法的具体方法为:采用PID控制算法作为主要控制律,以保证系统的控制精度,利用遗传算法在线实时调节PID的比例系数、积分系数和微分系数三个参数,以克服系统参数时变和干扰对系统的影响,采用预测器对系统的未来输出值进行预测,以消除纯滞后对系统控制性能的影响。

7.一种高温燃烧器的燃油流量控制系统,其特征在于,包括流量控制器、燃油供给系统、流量传感器、比较器、以及用于最优流量辨识的最优流量辨识器:所述流量传感器安装在燃油供给系统的供油管路上,与管路连接,它获取的流量信号一路送给比较器,用于计算流量误差,另一路送给最优流量辨识器,用于辨识最佳燃油流量;

所述流量控制器安装在控制柜中,与燃油供给系统连接,其输出信号用来控制燃油供给系统中油泵的转速或比例阀的开度,从而实现燃油流量的控制;

所述最优流量辨识器根据现场的流量数据和实际工况数据,采用最小二乘支持向量机实时辨识出燃油供给系统的最优供油流量曲线,即确定不同工况下供油系统需要的最佳流量值,内置于控制器中,与比较器相连;

所述燃油供给系统用来给高温燃烧系统提供燃油,安装在油泵间,与高温燃烧器的燃烧室相连;

所述比较器用于计算燃油流量误差,内置于控制器中,与燃油流量控制器相连。

8.根据权利要求7所述的一种高温燃烧器的燃油流量控制系统,其特征在于,所述流量控制器内设有遗传PID预测控制模块,通过遗传PID预测控制算法进行流量控制。

9.根据权利要求7所述的一种高温燃烧器的燃油流量控制系统,其特征在于,所述燃油供给系统由变频电机、油泵、比例阀、管路组成,变频电机连接驱动油泵完成燃油供给,比例阀安装在管路上,实现节流控制。