Регулятор подачи воздуха в рабочее пространство тепловой установки, основанный на нечеткой логике

Смоделирован процесс горения в рабочем пространстве тепловой установки. Показана статическая характеристика зависимости расхода топлива от расхода воздуха в условиях стабилизации теплоты, образующейся в результате процесса горения, следовательно, доказана возможность оптимизации данного процесса. Разработаны структурная схема, математическая модель и алгоритм расчета энергосберегающего нечеткого управления процессом горения в рабочем пространстве тепловой установки. Составлены функции принадлежности нечетких множеств для входных лингвистических переменных. Сформулированы базы правил с учетом статической характеристики объекта управления. Приведены примеры технологического и лингвистического обоснования правил нечеткого регулятора. Определена динамика изменения регулируемого параметра за счет решения двух дифференциальных уравнений. Осуществлен поиск уровней «отсечений» для предпосылок каждого из правил с использованием операции «минимум» в соответствии с составленной базой правил. Произведена процедура дефаззификации (приведение к четкости). Показаны преимущества данной системы перед традиционными стабилизирующими системами управления в условиях действия множества случайных факторов и существенно нелинейной связи между входными и выходными величинами. Определены оптимальные значения коэффициентов масштабирования для разработанной системы автоматического управления. Рассмотрен пример формирования управляющего воздействия при реализации нечеткого энергосберегающего управления процессом горения в рабочем пространстве котельной установки № 3 ГКП-1А УГПУ ООО «Газпром добыча Уренгой». Выполнены расчеты количества подсасываемого атмосферного воздуха, избытка и расхода воздуха, площади сечения трубы подачи воздуха, суммарного расхода воздуха в рабочее пространство тепловой установки, объема природного газа, принявшего участие в процессе горения; теплоты, полученной в результате горения, количества воздуха, не принявшего участия в процессе горения; количества тепла, необходимого для увеличения температуры избыточного воздуха до средней температуры дымовых газов; оставшейся теплоты реакции горения, изменения концентрации кислорода в отходящих дымовых газах в зависимости от расхода воздуха на горелку. Методом аппроксимации исходных данных режимной карты парового котла построена функциональная зависимость температуры дымовых газов от расхода природного газа. Динамические свойства инерционного с запаздыванием управляемого процесса учитываются при использовании метода Эйлера. Оценено влияние режима управления процессом горения на величину удельного расхода топлива. Оценены эффекты от применения системы с нечетким регулированием в части экономии природного газа и электроэнергии во всем диапазоне производительности тепловой установки.