【正文】 混合，進(jìn)入低溫對流過熱器，出來后再經(jīng)過另一部分頂棚過熱器進(jìn)入前屏過熱器，流出后經(jīng)過第一級噴水減溫器減溫，再進(jìn)入后屏過熱器，流出后經(jīng)過第二級減溫器減溫，進(jìn)入高溫對流過熱器完成最后一次過熱后，送往汽輪機(jī)。采用輻射式、半輻射式和對流過熱器聯(lián)合過熱系統(tǒng)，以獲得良好的過熱蒸汽溫度變化特性。從圖中可以看出，當(dāng)鍋爐負(fù)荷從33%增加到滿負(fù)荷時(shí)，曲線1所示的屏式過熱器的汽溫變化非常平穩(wěn)，僅上升了10℃；曲線2和3所示的對流過熱器的汽溫上升了42℃和50℃；而曲線4代表的輻射過熱器的汽溫卻大幅下降了。最常用的半輻射過熱器是布置在燃燒室上部或出口處的高溫?zé)焻^(qū)內(nèi)的屏式過熱器。在自然循環(huán)鍋爐中，輻射過熱器管子布置在燃燒室上部，能使管子避開熱負(fù)荷最高的火焰中心區(qū)域。蛇形管與聯(lián)箱上的管接頭焊接在一起。半輻射過熱器也稱屏式過熱器，一般放在爐膛上部出口附近，它既吸收爐膛火焰的輻射熱，又以對流方式吸收流過它的煙氣的熱量。輻射過熱器是放在爐頂或爐墻上的過熱器，它基本上只吸收爐膛內(nèi)火焰和煙氣的輻射熱。大容量鍋爐的對流過熱器布置在煙溫很高的區(qū)域內(nèi)，其蒸汽溫度和管壁的熱負(fù)荷都很高。但是這種布置會(huì)使水冷壁管的吸熱高度降低,可能影響水循環(huán)的安全性。其結(jié)構(gòu)特征為幾排拉稀的管屏。由于屏式過熱器具有過熱汽溫平穩(wěn)的特點(diǎn)，在現(xiàn)代大型鍋爐上廣泛地采用了這種過熱器。低溫過熱器采用逆流布置，以便獲得較大的傳熱溫差，從而節(jié)約鋼材。圖12 300MW機(jī)組過熱器系統(tǒng)圖1汽包；2前屏過熱器；3后屏過熱器；4頂棚過熱器；5側(cè)墻包覆過熱器；6后墻包覆過熱器；7低溫對流過熱器；8第一級減溫器；9第二級減溫器；10高溫對流過熱器 過熱蒸汽溫度控制的意義與任務(wù)鍋爐過熱蒸汽溫度是影響機(jī)組生產(chǎn)過程安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù)。這就是說負(fù)荷增加時(shí)每千克燃料的輻射放熱百分率減少，而在爐膛后的對流熱區(qū)中，由于煙溫和煙速的提高，每千克燃料的對流放熱百分率將增大。燃燒器的運(yùn)行方式與過熱汽溫的靜態(tài)關(guān)系在爐膛內(nèi)投入高度不同的燃燒器或改變?nèi)紵鞯臄[角會(huì)影響爐內(nèi)溫度分布和爐膛出口煙溫，因而也會(huì)影響過熱汽溫，火焰中心相對提高時(shí)，過熱汽溫將升高。因此在生產(chǎn)實(shí)踐中，通常把對流式過熱器與輻射式過熱器結(jié)合使用，還增設(shè)屏式過熱器，且對流方式下吸收的熱量比輻射方式下吸收的熱量多，綜合而言，過熱器出口汽溫是隨流量D的增加而升高的。.動(dòng)態(tài)曲線圖如圖13（b）所示。過熱器設(shè)計(jì)成兩級噴水減溫方式，除可以有效減小過熱蒸汽溫度在基本擾動(dòng)下的延遲，改善過熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)品質(zhì)外，第一級噴水減溫還具有防止屏式過熱器超溫、確保機(jī)組安全運(yùn)行的作用。主回路控制器接受二級減溫器入口蒸汽溫度偏差信號，經(jīng)控制運(yùn)算后其輸出送至副回路。 二級減溫控制系統(tǒng)的主回路的被控量為二級過熱器的出口蒸汽溫度，該蒸汽溫度與主回路的給定值進(jìn)行比較，形成二級過熱器出口蒸汽溫度偏差信號，主回路的給定值由運(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)定，對于300MW機(jī)組在正常負(fù)荷時(shí)，給定值一般為540℃。提高再熱汽溫對于提高循環(huán)熱效率是十分重要的，但受金屬材料的限制，目前一般機(jī)組的再熱蒸汽溫度都控制在560℃以下。在鍋爐A，B側(cè)末級再熱器出口聯(lián)箱上各裝有兩個(gè)出口蒸汽溫度測點(diǎn)，可由運(yùn)行人員在OIS上手動(dòng)選擇每側(cè)的某一測點(diǎn)或兩個(gè)測點(diǎn)的平均值作為本次再熱汽溫控制使用。當(dāng)擺動(dòng)火嘴控制指令接近下限而將失去調(diào)節(jié)余地時(shí)，該偏置量應(yīng)該減小到零以便再熱汽溫偏高時(shí)噴水閥門接替擺動(dòng)火嘴的減溫手段。所謂蒸汽側(cè)的調(diào)節(jié)，是指通過改變蒸汽的熱焓來調(diào)節(jié)溫度。當(dāng)汽溫偏高時(shí)，開大調(diào)節(jié)門增加減溫水量；當(dāng)汽溫偏低時(shí)，關(guān)小調(diào)節(jié)閥門減少減溫水量，或者根據(jù)需要將減溫器撤出運(yùn)行。噴水減溫器調(diào)節(jié)汽溫的特點(diǎn)是，只能使蒸汽減溫而不能升溫。但是，由于噴水減溫設(shè)備簡單，操作方便，調(diào)節(jié)又靈敏，所以仍得到廣泛應(yīng)用。改變火焰的中心位置可以改變爐內(nèi)輻射吸熱量和進(jìn)入過熱器的煙氣速度，因而可以調(diào)節(jié)過熱汽溫。目前使用的擺動(dòng)式燃燒器上下擺動(dòng)的轉(zhuǎn)角為177。擺動(dòng)式燃燒器可用于過熱蒸汽的調(diào)溫，也可用于再熱蒸汽的調(diào)溫。（3）變化配風(fēng)工況。改變煙氣量即改變煙氣流速的方法有：（1）采用煙氣再循環(huán)。采用煙氣旁路來調(diào)節(jié)再熱汽溫時(shí)，還會(huì)影響到過熱汽溫。因?yàn)檫^多的送風(fēng)量不但增加了送、吸風(fēng)機(jī)是耗電量，降低了電廠的經(jīng)濟(jì)性，而且增大了排煙熱損失，降低鍋爐熱效率。但隨著工業(yè)技術(shù)的不斷更新，生產(chǎn)不斷強(qiáng)化，工業(yè)生產(chǎn)過程對工業(yè)參數(shù)提出了越來越嚴(yán)格的要求，并且由于生產(chǎn)過程中各參數(shù)間的關(guān)系復(fù)雜化及控制對象遲延和慣性的增大，都使得單回路控制系統(tǒng)顯得無能為力，因而產(chǎn)生了許多新的、較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如串級控制、導(dǎo)前微分控制、復(fù)合控制、分段控制、多變量控制等。若采用單回路控制主汽溫(即將作為主信號反饋到調(diào)節(jié)器PI1,PI1直接去控閥門開度)無法取得滿意的控制品質(zhì)。副回路應(yīng)該把生產(chǎn)系統(tǒng)的主要干擾包括在內(nèi)，應(yīng)力求把變化幅度最大、最劇烈和最頻繁的干擾包括在副回路內(nèi)，以充分發(fā)揮副回路改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的作用，保證主參數(shù)的穩(wěn)定。一般應(yīng)使副回路的頻率比主回路的頻率高的多，當(dāng)副回路的時(shí)間常數(shù)加在一起超過了主回路時(shí)，采用串級控制就沒有什么效果了。（2）主調(diào)節(jié)器的選型 主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是準(zhǔn)確保持被調(diào)量符合生產(chǎn)要求。圖23 串級控制系統(tǒng)方框圖兩部整定法 當(dāng)串級系統(tǒng)中副回路的控制過程比主回路快的多時(shí)，可按下述步驟分別獨(dú)立整定主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)?？刂茖ο笄皡^(qū)動(dòng)態(tài)特性與整個(gè)控制對象的動(dòng)態(tài)特性相比，應(yīng)有較小的遲延和慣性。因此在式（27）假定下 （28）式中：為控制對性階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)曲線上與的比值，它實(shí)際往往無法由實(shí)驗(yàn)曲線上直接獲得（如在過汽溫對象中）。補(bǔ)償法 當(dāng)控制對象導(dǎo)前區(qū)的動(dòng)態(tài)特性與整個(gè)控制對象的動(dòng)態(tài)特性相比，遲延和慣性不夠小時(shí)，控制系統(tǒng)經(jīng)整定后主、副回路的振蕩頻率差別不夠大，這時(shí)就不能 用“兩步整定法”整定，可以采用“補(bǔ)償法”整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。 導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)在溫度控制系統(tǒng)中，常用的一種便是導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)。因?yàn)楹椭髌麥氐淖兓厔菔且恢碌?，切的變化比快的多，因此它能迅速反映的變化趨勢。?dāng)系統(tǒng)加入導(dǎo)前汽溫微分信號后，調(diào)節(jié)器將同時(shí)接受兩個(gè)輸入信號，系統(tǒng)也成了雙回路結(jié)構(gòu)。 導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)的整定按補(bǔ)償法進(jìn)行整定根據(jù)前面對系統(tǒng)的分析方法，我們可以得出補(bǔ)償法的整定規(guī)則：整定微分器的參數(shù)（、）以形成一個(gè)等效對象，這個(gè)等效對象的動(dòng)態(tài)特性等于（或近似等于）在動(dòng)態(tài)時(shí)為導(dǎo)前區(qū)的特性，在靜態(tài)時(shí)為主汽溫的特性，而調(diào)節(jié)器(S)的參數(shù)（，）則按等效對象的特性整定（按一般單回路控制系統(tǒng)得到整定方法）。整定步驟和前面已討論過的串級控制系統(tǒng)相同。一般情況下，雙回路汽溫控制系統(tǒng)已能夠滿足生產(chǎn)上的要求，因此得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)采用簡單回路控制時(shí)，如圖31所示圖31 單回路控制系統(tǒng)控制器的傳遞函數(shù)為，對象的傳遞函數(shù)為時(shí)，從設(shè)定值作用至被控變量的閉環(huán)傳遞函數(shù)是： （31）擾動(dòng)作用至被控變量的閉環(huán)傳遞函數(shù)是： （32）如果分母中的項(xiàng)可以除去，情況就大有改善，遲延對閉環(huán)極點(diǎn)的不利影響將不復(fù)存在。至于分之中的僅僅將系統(tǒng)控制過程曲線在時(shí)間軸上推遲了一個(gè)，所以預(yù)補(bǔ)償完全補(bǔ)償了純遲延對過程的不利影響。圖34 史密斯預(yù)估器控制的系統(tǒng)Simulink結(jié)構(gòu)圖把對象傳遞函數(shù)中的遲延時(shí)間由50s改為40s，再次進(jìn)行仿真得到的仿真曲線如圖36所示。而且對干擾 還可以無差的進(jìn)行補(bǔ)償。除法器是將過程的輸出值除以模型的輸出值。因此，實(shí)施起來方便，適應(yīng)性強(qiáng)。觀測補(bǔ)償器控制方案僅適用于隨動(dòng)控制系統(tǒng)，不適用于定值控制系統(tǒng)；當(dāng)?shù)哪：艽髸r(shí)，本控制方案與單回路控制系統(tǒng)相同。下面我們同樣以傳遞函數(shù) 為對象對改進(jìn)型Smith預(yù)估器進(jìn)行仿真研究，其Simulink結(jié)構(gòu)圖如圖311所示，仿真圖如圖312所示。惰性區(qū)傳遞函數(shù)為導(dǎo)前區(qū)傳遞函數(shù)為圖41 主汽溫控制原理方框圖其中；。圖44 串級主蒸汽溫度控制系統(tǒng)在改變惰性區(qū)參數(shù)時(shí)Simulink結(jié)構(gòu)圖圖45 串級主蒸汽溫度控制系統(tǒng)在改變惰性區(qū)參數(shù)時(shí)階躍給定響應(yīng)曲線從仿真結(jié)果圖445種可以看出，在給定對象的情況下，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能快速、準(zhǔn)確地跟蹤設(shè)定值；當(dāng)惰性區(qū)傳遞函數(shù)中的時(shí)間常數(shù)t由90改變?yōu)?0和延遲時(shí)間常數(shù)從50改變?yōu)?0時(shí)，曲線的形狀幾乎沒有發(fā)生改變，這就說明基于改進(jìn)型Smith預(yù)估器對大慣性、純延遲系統(tǒng)具有較好的控制效果，提高了系統(tǒng)的魯棒性得以提高，使控制品質(zhì)變好。提高了電廠主蒸汽溫度控制系統(tǒng)對負(fù)荷(模型變化)的適應(yīng)性，使系統(tǒng)具有了較好的魯棒性。美好的大學(xué)生活即將結(jié)束，在這里我學(xué)到了和多知識，包括書本上的和書本以外的。我們即將走上工作崗位，走向社會(huì)，我相信這些收獲會(huì)使我受益終生的！工作后我將再接再厲，繼續(xù)努力上進(jìn)，絕不辜負(fù)老師們對我的期望和教導(dǎo)，為我們學(xué)院爭光！ 做設(shè)計(jì)一個(gè)多月里，老師們也投入了非常的大的精力，來幫我們完成設(shè)計(jì)，由其是在百忙之中的老師。 S. Forrest, Using genetic algorithms for controller design: Simultaneous stabilization and Eigenvalue placement in a region,Technical Report ,Department of Computer Science, College of Engineering, University of New Mexico, USA,1992[13] . Fogel, . Owens, amp。但很快發(fā)現(xiàn)對純延遲過程系統(tǒng)的控制是個(gè)非常復(fù)雜的問題，單純的串級控制是無法滿足的，通過查閱各種文獻(xiàn)資料，選擇了添加Smith預(yù)估補(bǔ)償器，Smith針對純延遲控制有很好的改善作用，使控制品質(zhì)大大提高。從Smith預(yù)估補(bǔ)償原理來看，預(yù)估器模型午已不適于掌握過程特性的精度有關(guān)。從圖31313的仿真曲線我們可以看出改進(jìn)型的Smith預(yù)估器穩(wěn)定性比較好，各方面的性能都不錯(cuò)，當(dāng)我們改變對象的參數(shù)時(shí)（遲延時(shí)間由55s改為40s）系統(tǒng)的性能沒有發(fā)生大的變化，穩(wěn)定性還是比較好，可見改進(jìn)型的Smith預(yù)估器有相當(dāng)好的適應(yīng)性，魯棒性比較好。圖中設(shè)過程特性的比例增益，從圖310中可以看到，它與Smith補(bǔ)償器方案的區(qū)別在于主反饋回路，其它反饋通道傳遞函數(shù)不是1而是，即 圖310 改進(jìn)型Smith預(yù)估器方框圖改進(jìn)型Smith預(yù)估器方案比原Smith補(bǔ)償方案多了一個(gè)調(diào)節(jié)器，但其參數(shù)整定還比較簡單。由主控制器與、組成的主隨動(dòng)控制系統(tǒng)，用于使觀測器輸出值跟蹤設(shè)定值。乘法妻是將預(yù)估器的輸出乘以導(dǎo)前微分環(huán)節(jié)的輸出，然后送到調(diào)節(jié)器。但是這個(gè)結(jié)論對改善史密斯補(bǔ)償器的抗干擾能力還是有指導(dǎo)意義的。但是它對模型的誤差十分敏感，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)變化時(shí)，由于控制參數(shù)不能隨之而變化，不能對受控過程參數(shù)做出適時(shí)調(diào)整，從而時(shí)過程的品質(zhì)指標(biāo)惡化。對于定值控制，由式（35）可知，閉環(huán)傳遞函數(shù)由兩項(xiàng)組成。Smith預(yù)估器補(bǔ)償原理圖如圖32所示。 第三章 大遲延控制系統(tǒng)在熱工過程控制中，有的過程控制（對象特性）具有較大的純延遲，使得被調(diào)量不能及時(shí)反映系統(tǒng)所承受的擾動(dòng)，且當(dāng)過程控制通道或測量環(huán)節(jié)存在延遲時(shí)候，會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性；另外純遲延會(huì)導(dǎo)致被控制量的最大動(dòng)態(tài)偏差增大，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量下降，而且之比越大越不容易控制。 兩種汽溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的比較前面討論了串級過熱汽溫控制系統(tǒng)和導(dǎo)前汽溫微分信號的雙回路過熱汽溫控制系統(tǒng)，他們在實(shí)際應(yīng)用中一般都能滿足生產(chǎn)上的要求，但這兩種控制系統(tǒng)在控制質(zhì)量、系統(tǒng)構(gòu)成、整定調(diào)試等方面各有特點(diǎn)。設(shè)主汽溫對象的傳遞函數(shù)為 （215）導(dǎo)前區(qū)汽溫對象的傳遞函數(shù)為 （216）則等效對象的傳遞函數(shù)為 （217）由上式可得 （218） 可見微分器的參數(shù)時(shí)根據(jù)控制對象的惰性區(qū)來整定的，用控制對象惰性區(qū)傳遞函數(shù)的求法，可得：且 則式（218）可寫為 (219)假設(shè)汽溫對象惰性區(qū)得傳遞函數(shù)時(shí)一階的（即），則有比較等式兩邊的對應(yīng)項(xiàng)可得＝ ＝微