【正文】 為基于前述免疫反饋規(guī)則，可得免疫PID控制器方法，即以外部物質(zhì)量作為偏差，B細(xì)胞接受的總刺激（反映殺傷細(xì)胞濃度）作為控制輸入，若將免疫控制器和常規(guī)PID控制器串聯(lián)，則得到免疫PID控制規(guī)律式中表示響應(yīng)過(guò)程中不同階段的免疫調(diào)節(jié)作用。越小，變化越劇烈；抗體的變化越大，變化越劇烈。TS細(xì)胞抑制其他細(xì)胞活動(dòng)，可以將該功能應(yīng)用到反饋控制。 生物免疫系統(tǒng)示意圖B細(xì)胞分泌殺傷細(xì)胞，殺傷細(xì)胞的濃度作為免疫系統(tǒng)的控制輸入。當(dāng)抗原較多時(shí)，機(jī)體內(nèi)的TH 細(xì)胞也較多，而TS 細(xì)胞卻較少，從而會(huì)產(chǎn)生較多的B細(xì)胞。 串級(jí)系統(tǒng)主調(diào)節(jié)器控制規(guī)律給水流量調(diào)節(jié)器采用免疫PID控制。主回路：將副回路看作正環(huán)節(jié)；測(cè)量變送器的符號(hào)為正；上水流量增大時(shí)，除氧器的液位升高，所以被控對(duì)象為正作用，符號(hào)為正；為使控制系統(tǒng)穩(wěn)定，必須保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋，所以主控制器為負(fù)作用。進(jìn)一步考慮當(dāng)鍋爐在開(kāi)車(chē)、停車(chē)或機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，鍋爐處于低負(fù)荷運(yùn)行，給水和蒸汽流量測(cè)量精度不能保證，且排水、疏水等操作較多，使蒸汽量和給水流量不能正確反映汽包輸入輸出的物質(zhì)平衡關(guān)系。考慮到單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的靜態(tài)配合要求嚴(yán)格，到當(dāng)負(fù)荷波動(dòng)較大或給水壓力不穩(wěn)時(shí)易使系統(tǒng)存在靜態(tài)誤差，且整定較為困難。但對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也要同時(shí)考慮汽包水位，這樣可以避免蒸汽量和給水量測(cè)量不準(zhǔn)確或由于管道泄漏等情況造成的給水量和蒸汽量間比值不確定帶來(lái)的偏差。操縱變量：給水流量給水流量可以直接影響汽包水位，調(diào)整控制方便。兩種情況綜合考慮，則燃料量的增加出現(xiàn)的汽包“虛假水位”較蒸汽流量擾動(dòng)下要緩和得多。這說(shuō)明蒸汽流量擾動(dòng)是影響汽包水位至關(guān)重要的因素之一。兩種情況疊加即得到給水量增加時(shí)，汽包水位經(jīng)過(guò)一段遲延后趨于單容系統(tǒng)規(guī)律而上升，遲延的時(shí)間隨著給水的過(guò)冷度越大而越大。 汽包水位影響因素汽包水位是一個(gè)非自衡過(guò)程，飽和蒸汽是由進(jìn)入汽包中的軟化水通過(guò)吸收爐膛輻射熱而蒸發(fā)產(chǎn)生的，即當(dāng)給水量和蒸發(fā)量達(dá)到物質(zhì)平衡時(shí)，汽包水位就維持在一定高度。ID圖 除氧器調(diào)節(jié)系統(tǒng)Pamp。因此，單神經(jīng)元PID控制器實(shí)為在線自整定PID控制器。單神經(jīng)元PID控制器單神經(jīng)元PID控制器具有現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整參數(shù)少、易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的重要特點(diǎn)，能較大地改善典型非線性時(shí)變對(duì)象的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，適應(yīng)控制對(duì)象的時(shí)變特性，保證控制系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，控制品質(zhì)明顯優(yōu)于常規(guī)PID控制器。具體選擇原因及單神經(jīng)元控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)方法如下：由于除氧器不僅有熱力除氧和二氧化碳的作用，還起到給鍋爐上水緩沖的作用，鍋爐工況的改變很可能影響給水量，從而影響除氧器液位，即除氧器液位控制系統(tǒng)中存在快速擾動(dòng)（即給水量波動(dòng)），而除氧器又是一個(gè)大滯后系統(tǒng)，因此，常規(guī)的PID控制方法難以達(dá)到期望的效果。則除氧器三沖量串級(jí)控制回路的主、副控制的正反作用的判定：副回路：除氧器液位控制回路中，除氧器進(jìn)水流量調(diào)節(jié)閥為氣閉式，為負(fù)作用，所以符號(hào)為負(fù)；當(dāng)閥門(mén)開(kāi)大時(shí)，除氧器進(jìn)水流量增大，所以被控對(duì)象為正作用，符號(hào)為正；測(cè)量變送器的符號(hào)為正；偏差符號(hào)為負(fù)；為使控制系統(tǒng)穩(wěn)定，必須保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋，所以除氧器進(jìn)水流量的比值控制器為負(fù)作用。在t1時(shí)刻給水流量超出一個(gè)閾值（或），但未進(jìn)入另一個(gè)狀態(tài)區(qū)間（），則仍保持當(dāng)前調(diào)節(jié)器運(yùn)行；如果給水流量繼續(xù)變化，直至進(jìn)入另一個(gè)狀態(tài)區(qū)間（或），且10個(gè)采樣周期后給水流量仍停留在該區(qū)間，則此時(shí)調(diào)節(jié)器切換。 除氧器水位控制系統(tǒng)(3) 調(diào)節(jié)器的無(wú)擾切換為了避免給水流量在切換點(diǎn)附近切換，導(dǎo)致調(diào)節(jié)器反復(fù)切換，所以設(shè)置了兩個(gè)切換流量閾值（），即給水流量；并且每個(gè)調(diào)節(jié)器中都設(shè)置了死區(qū)，即當(dāng)給水流量從一個(gè)切換區(qū)間變換到另一個(gè)切換區(qū)間時(shí)，調(diào)節(jié)器不會(huì)立刻切換，而是保持當(dāng)前調(diào)節(jié)回路繼續(xù)運(yùn)行，而只有給水流量在該區(qū)間停留一段時(shí)間（設(shè)為10個(gè)采樣時(shí)間）后，才切換到另一個(gè)調(diào)節(jié)回路。串級(jí)控制系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)副調(diào)節(jié)器主要用于迅速抵消進(jìn)水量的擾動(dòng)，外環(huán)主控制器主要用于消除除氧器水位靜差。除氧器水位的反饋值可以在鍋爐穩(wěn)定工況時(shí)消除除氧器水位的靜差，但會(huì)在鍋爐負(fù)荷變化時(shí)造成“虛假水位”。 控制方案設(shè)計(jì)(1) 三沖量串級(jí)控制系統(tǒng)如單從物質(zhì)平衡角度考慮，則只要保證進(jìn)入和流出除氧器的水量相等，除氧器液位達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，就可以使除氧器水位保持不變。但鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，上水量經(jīng)常發(fā)生變化，如果用流出流量作為除氧器液位操縱變量，勢(shì)必會(huì)影響鍋爐上水量，進(jìn)而使汽包水位、過(guò)熱蒸汽流量、溫度、壓力發(fā)生波動(dòng)，影響蒸汽的質(zhì)量和產(chǎn)量、以及鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。一旦物質(zhì)平衡被打破，即進(jìn)水量和給水量相對(duì)應(yīng)的關(guān)系被打破，則除氧器液位就隨之波動(dòng)。 除氧器液位控制當(dāng)鍋爐負(fù)荷突然發(fā)生變化，鍋爐需要的上水量增加，這時(shí)除氧器起到緩沖的作用，即除氧器中的軟化水可以迅速補(bǔ)充鍋爐較之前變大的上水量，及時(shí)滿(mǎn)足鍋爐的生成要求。 控制規(guī)律設(shè)計(jì)(1) 除氧器壓力調(diào)節(jié)器通過(guò)控制方案設(shè)計(jì)，除氧器壓力調(diào)節(jié)器的輸出需要為調(diào)節(jié)器開(kāi)度的變化量，所以壓力調(diào)節(jié)器采用增量式PID控制規(guī)律。 加入限幅模塊的除氧器壓力前饋控制系統(tǒng)如果除氧器內(nèi)壓力與設(shè)定值之間的偏差持續(xù)N拍都有，則可能是由于調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障，或者壓力調(diào)節(jié)器出現(xiàn)異常，這時(shí)除應(yīng)該報(bào)警，并切換到手動(dòng)模式進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。 除氧器壓力前饋控制系統(tǒng)進(jìn)一步考慮到如果除氧器壓力突然升高，由于存在遲延，水溫不會(huì)立刻升高，則除氧效果將受影響；如果壓力突然降低，則容易造成給水泵吸入壓頭不足，導(dǎo)致進(jìn)入給水泵的會(huì)汽化，影響給水泵安全。根據(jù)調(diào)節(jié)閥流量特性，選擇等百分比調(diào)節(jié)閥。(3) 除氧蒸汽及進(jìn)水溫度除氧器內(nèi)的壓力一定，除氧蒸汽溫度越高，進(jìn)水溫度升高越快，則越易達(dá)到沸點(diǎn)；如果進(jìn)入除氧器的水溫度越高，則一定壓力下水越易沸騰，除氧效果越佳。因?yàn)槌跗鞯捏w積大，所以當(dāng)除氧蒸汽調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度發(fā)生變化時(shí)，除氧器內(nèi)的壓力變化過(guò)程緩慢。 影響因素分析(1) 蒸汽流量如果進(jìn)入除氧器的工質(zhì)的量或焓發(fā)生變化，除氧器的熱平衡就會(huì)被破壞，從而引起除氧器內(nèi)的壓力發(fā)生變化。(2) 除氧器壓力壓力越大，水的沸點(diǎn)越低，則水越容易沸騰，除氧效果越好。因此，除氧器內(nèi)的壓力和液位需要控制達(dá)到預(yù)期的指標(biāo)，才能對(duì)上水進(jìn)行徹底除氧，且具有一定的水儲(chǔ)量，使鍋爐正常、安全地運(yùn)行。其中源泉表示節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)過(guò)程的工藝變量或工藝參數(shù)；節(jié)點(diǎn)間的有向線便是節(jié)點(diǎn)間的因果關(guān)系，有向線的始端代表影響量變量，末端代表被影響變量。 自然循環(huán)鍋爐運(yùn)行中各參量間耦合關(guān)系分析自然循環(huán)鍋爐系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)耦合的被控對(duì)象，其各參量之間存在著復(fù)雜的相互影響關(guān)系。 滿(mǎn)足安全指標(biāo)鍋爐汽包水位、除氧器水位、爐膛壓力、煙氣含氧量等與系統(tǒng)安全相關(guān)的指標(biāo)必須全程在允許范圍之內(nèi)。煙道內(nèi)設(shè)有擋板DO1101。燃料經(jīng)由燃料泵P1102泵入爐膛F1101的燃燒器，燃料流量為F1103，燃料壓力為P1101，燃料流量管線設(shè)調(diào)節(jié)閥V1104，燃料泵出口閥XV1102。在汽包中通過(guò)汽水分離得到的飽和蒸汽溫度為T(mén)1102，經(jīng)過(guò)爐膛汽相升溫得到的過(guò)熱蒸汽溫度為T(mén)1103。兩路鍋爐上水管道上分別設(shè)有調(diào)節(jié)閥V1102和V1103。軟化水在除氧器底部經(jīng)由上水泵P1101泵出。燃燒產(chǎn)生的煙氣帶有大量余熱，對(duì)省煤器E1102中的鍋爐上水進(jìn)行預(yù)熱。分離出的飽和蒸汽再次進(jìn)入爐膛F1101進(jìn)行汽相升溫，成為過(guò)熱蒸汽。進(jìn)入減溫器E1101的鍋爐上水走管程，一方面對(duì)最終產(chǎn)品（過(guò)熱蒸汽）的溫度起到微調(diào)（減溫）的作用，另一方面也能對(duì)鍋爐上水起到一定的預(yù)熱作用。除氧的目的是防止鍋爐給水中溶解有氧氣和二氧化碳，對(duì)鍋爐造成腐蝕。 自然循環(huán)鍋爐工藝流程圖經(jīng)處理的軟化水進(jìn)入除氧器V1101上部的除氧頭，進(jìn)行熱力除氧，除氧蒸汽由除氧頭底部通入。除氧后的軟化水經(jīng)由上水泵P1101泵出，分兩路，其中一路進(jìn)入減溫器E1101與過(guò)熱蒸汽換熱后，與另外一路混合，進(jìn)入省煤器E1102。鍋爐上汽包為臥式圓筒形承壓容器，內(nèi)部裝有給水分布槽、汽水分離器等，汽水分離是上汽包的重要作用之一。燃料與空氣在燃燒器混合燃燒，產(chǎn)生熱量使鍋爐水汽化。除氧器壓力為P1106，除氧器液位為L(zhǎng)1101。一路進(jìn)入減溫器E1101預(yù)熱，預(yù)熱后與另外一路混合進(jìn)入省煤器E1102。汽包中部設(shè)水位檢測(cè)點(diǎn)L1102。過(guò)熱蒸汽出口管道上設(shè)調(diào)節(jié)閥V1105。煙氣含氧量A1101設(shè)有在線分析檢測(cè)儀表。表11 儀表查詢(xún)表位號(hào)檢測(cè)點(diǎn)說(shuō)明單位位號(hào)檢測(cè)點(diǎn)說(shuō)明單位AI1101煙氣含氧量%PT1101燃料壓力MPaFT1101鍋爐上水流量kg/hPT1102爐膛壓力MPaFT1102去減溫器的鍋爐上水流量kg/hPT1103汽包壓力MPaFT1103燃料流量kg/hPT1104過(guò)熱蒸汽壓力MPaFT1104空氣量m3/sPT1106除氧器壓力MPaFT1105過(guò)熱蒸汽流量kg/hTT1101爐膛中心火焰溫度℃FT1106軟化水流量kg/hTT1102汽水分離后的過(guò)熱蒸汽溫度℃FT1107煙氣流量kg/hTT1103進(jìn)入減溫器的過(guò)熱蒸汽溫度℃LT1101除氧器液位%TT1104最終過(guò)熱蒸汽溫度℃LT1102汽包水位%TT1105煙氣溫度℃表12 執(zhí)行機(jī)構(gòu)查詢(xún)表位號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)說(shuō)明位號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)說(shuō)明V1101鍋爐上水管線調(diào)節(jié)閥V1106軟化水管線調(diào)節(jié)閥V1102直接去省煤器的鍋爐上水管線調(diào)節(jié)閥PV1101除氧蒸汽管線調(diào)節(jié)閥V1103去減溫器的鍋爐上水管線調(diào)節(jié)閥S1101鼓風(fēng)機(jī)變頻器V1104燃料管線調(diào)節(jié)閥DO1101煙道擋板V1105過(guò)熱蒸汽管線調(diào)節(jié)閥表13 開(kāi)關(guān)閥查詢(xún)表位號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)說(shuō)明位號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)說(shuō)明XV1101鍋爐上水泵出口閥/截止閥XV1104汽包頂部放空閥XV1102燃油泵出口閥/截止閥XV1106通入除氧器下水箱的除氧蒸汽管線閥 手操閥查詢(xún)表位號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)說(shuō)明HV1101鍋爐上水管線調(diào)節(jié)閥旁路閥 鍋爐系統(tǒng)控制要求 滿(mǎn)足生產(chǎn)指標(biāo)在過(guò)熱蒸汽產(chǎn)量穩(wěn)定的前提下，保證蒸汽的溫度與壓力達(dá)到工藝要求，并維持在允許的波動(dòng)范圍之內(nèi)。 滿(mǎn)足優(yōu)化指標(biāo)出于對(duì)效能、環(huán)境等因素的考慮，要求在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施中對(duì)能耗、碳排放等指標(biāo)予以充分考慮。SDG是一種能有效描述變量間定性影響關(guān)系的圖形化方法，它是由節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)間有方向連線構(gòu)成的。 自然循環(huán)鍋爐SDG模型第二章 自然循環(huán)鍋爐控制方案設(shè)計(jì) 除氧器壓力、液位控制方案除氧器在鍋爐系統(tǒng)中主要起到去除軟化水中的氧氣和二氧化碳、對(duì)上水預(yù)熱、以及給水量?jī)?chǔ)備、緩沖鍋爐上水的作用。(1) 除氧器中的水溫根據(jù)亨利定理，壓力一定時(shí)，水的溫度越高，氣體的溶解度越??；同時(shí)，當(dāng)水被加熱至相應(yīng)壓力下的沸騰溫度時(shí)，水溶解氣體的分壓力為零，則水不再具有溶解氣體的能力，即溶解于水中的氣體（包括氧氣和二氧化碳）均被除去。所以，除氧器內(nèi)壓力控制非常重要。這是由于一旦鍋爐負(fù)荷發(fā)生變化，就會(huì)引起鍋爐給水量隨之變化，又因?yàn)槌跗骶哂斜ＷC鍋爐給水儲(chǔ)備量的作用，所以導(dǎo)致除氧器液位在負(fù)荷變化后的一段時(shí)間內(nèi)變化，為了維持液位，除氧器的進(jìn)水量隨之波動(dòng)，從而影響除氧器內(nèi)的壓力。所以，除氧器的進(jìn)水量和鍋爐給水量的擾動(dòng)都能間接引起除氧器壓力波動(dòng)。 調(diào)節(jié)閥的選擇PV1101是除氧蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，使氣源信號(hào)減弱，這時(shí)為了防止除氧器內(nèi)的壓力過(guò)大造成除氧器內(nèi)的蒸汽外泄、管道破裂等危險(xiǎn)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)關(guān)閉，所以選擇氣開(kāi)式調(diào)節(jié)閥。反饋回路主要用來(lái)消除除氧器壓力的靜態(tài)偏差，而前饋回路可以對(duì)液位變化快速反應(yīng)，即可補(bǔ)償由于除氧器液位擾動(dòng)對(duì)除氧器壓力造成的影響。如果，則限幅模塊的傳遞函數(shù)等于1，即調(diào)節(jié)閥開(kāi)度增量的控制量為；一旦壓力調(diào)節(jié)器的輸出，為了能讓壓力不致突然變化，限幅模塊令。 除氧器壓力控制系統(tǒng) 控制器正反作用的確定除氧器壓力控制回路中，除氧蒸汽流量調(diào)節(jié)閥為氣開(kāi)式，為正作用，所以符號(hào)為正；當(dāng)閥門(mén)開(kāi)大時(shí)，除氧蒸汽流量增大，所以被控對(duì)象為正作用，符號(hào)為正；測(cè)量變送器的符號(hào)為正；偏差符號(hào)為負(fù)；為使控制系統(tǒng)穩(wěn)定，必須保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋，所以除氧蒸汽流量控制器為正作用。本方案中設(shè)前饋補(bǔ)償器的傳遞函數(shù)為起到動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)淖饔?。如果進(jìn)水量和出水量恒等，則除氧器液位就維持在一定高度，即動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程。操縱變量：進(jìn)水流量由上述分析可知，進(jìn)入、流出除氧器的軟化水流量都可以直接控制除氧器內(nèi)的液位。根據(jù)調(diào)節(jié)閥流量特性，選擇等百分比調(diào)節(jié)閥。從而采用三沖量控制方法控制除氧器水位，即控制系統(tǒng)中同時(shí)引入除氧器水位、進(jìn)水量及鍋爐上水水量三個(gè)測(cè)量信號(hào)。因此采用串級(jí)三沖量除氧器水位控制系統(tǒng)。 除氧器水位單回路控制系統(tǒng)根據(jù)以上分析，當(dāng)給水流量小于時(shí)，除氧器液位控制系統(tǒng)切換至單回路控制系統(tǒng)；當(dāng)給水流量大于時(shí)，除氧器液位控制系統(tǒng)切換至三沖量串級(jí)控制系統(tǒng)。1表示調(diào)節(jié)回路處于運(yùn)行狀態(tài)，0表示調(diào)節(jié)回路處于待運(yùn)行狀態(tài)。 控制器正反作用的確定主、副控制器的正反作用的確定順序?yàn)橄雀焙笾髟瓌t。 控制規(guī)律設(shè)計(jì)本方案的除氧器液位控制系統(tǒng)中的兩種給水流量情況下的主水位調(diào)節(jié)器采用單神經(jīng)元PI控制規(guī)律，在正常給水流量對(duì)應(yīng)回路的副調(diào)節(jié)器采用P控制規(guī)律。PID控制器是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，由于其算法簡(jiǎn)單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應(yīng)用于過(guò)程控制和運(yùn)動(dòng)控制中，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)，然而對(duì)于此具有非線性、時(shí)變不確定性的系統(tǒng)，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用常規(guī)的PID控制器不能達(dá)到理想的控制效果，而且在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，由于受到參數(shù)整定方法繁雜的困擾，常規(guī)PID控制器參數(shù)往往整定不良、性能欠佳，對(duì)運(yùn)行工況適應(yīng)性差，然而具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力的單神經(jīng)元算法所構(gòu)成的單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器，不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且能適應(yīng)環(huán)境的變化，具備較強(qiáng)的魯棒性。則單神經(jīng)元構(gòu)成的PID規(guī)律結(jié)構(gòu)中分別表示比例、微分和積分項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)，可以通過(guò)神經(jīng)元的自