【文章內容簡介】 數(shù)，即保證了總燃料量與總風量之間的最佳比值。最佳煙氣含氧量與負荷有關，通常隨負荷增加而略有減少。因此以代表鍋爐實際負荷的蒸汽流量信號 D 經函數(shù)轉換器后，作為煙氣最佳含氧量的給定值。 由于煙氣含氧量的測量有較大的慣性延遲，因此氧量校正回路的工作頻率通常低于送風量調節(jié)回路。當燃料量依負荷指令 LD 而改變時，送風量調節(jié)器 PI3 同時按比例改變送風量。以減少動態(tài)過程中風 煤比例失調。隨著燃料量調節(jié)過程的結束，燃料量 M 基本穩(wěn)定。由調節(jié)器 PI5 根據煙氣含氧量信號 O2 ，對送風量進行細調。確保煙氣含氧量為最佳值，即間接保證了燃料量 與 送風量之間的最佳比值。 為減少送風量改變時送 引風之間動態(tài)失調而造成爐膛壓力 PS波動，自送風調節(jié)器 PI3 的輸出經動態(tài)補償裝置，向引風量調節(jié) PI4 引入一前饋信號，動態(tài)補償裝置通內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 15 常采用微分器，以保證靜態(tài)時爐膛壓力 PS等于給定值。 第 三 章 燃燒控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 16 根據燃燒控制系統(tǒng)的組成和工作原理可知，燃燒控制系統(tǒng)由主蒸汽壓力控制和燃燒率控制組成串級 型 系統(tǒng)。主蒸汽壓力控制 回路可看作系統(tǒng)的主回路，燃燒率控制可視為系統(tǒng)的內回路。燃燒率控制回路是由多個并列子系統(tǒng)組成的多參數(shù)比值系統(tǒng)，按照壓力調節(jié)器（主調節(jié)器）給出負荷指令（燃燒率指令 LD），控制燃料、送風、引風、各量成適當比值變化，以保證爐膛發(fā)熱量與負荷指令相適應，因此，若以其中某一參數(shù)代表燃燒控制回路，則燃燒控制系統(tǒng)可被視為典型的串級控制系統(tǒng)，如圖 31 所示 。圖中 PI1 為主汽壓力調節(jié)器， PI2 代表燃燒率調節(jié)器。若以燃料量控制子系統(tǒng)代表燃燒率調節(jié)回路，則子系統(tǒng)的反饋信號代表燃燒率信號。當系統(tǒng)采用“燃料 空氣”系統(tǒng)方案時，燃燒率信號 為燃料量信號。如采用熱量信號代表燃料量信號時，燃燒率信號即為熱量信號。 圖 31 燃燒控制系統(tǒng)等效框圖 燃燒控制系統(tǒng)整定原則 由于燃燒系統(tǒng)的組成綜合了串級控制系統(tǒng)及比例控制系統(tǒng)等結構特點，其系統(tǒng)的整定應按照串級控制系統(tǒng)及比值控制系統(tǒng)的原則進行。同時，燃燒控制系統(tǒng)的整定，還必須考慮燃燒特點，整定過程要保證燃燒過程安全經濟 的情況 下 進 行。 按照串級系統(tǒng)先整定內回路再整定外回路的原則，其主蒸汽壓力控制回 路的整定，應在燃燒率控制各子系統(tǒng)完畢，并已投入自動情況下進 行。考慮到主蒸汽壓力是關系 到鍋爐安全運行的重要參數(shù)，因此在其控制回路整定過程中，應該保證汽壓不致大幅度波動。其整定的品質指標，應該保證調整過程有足夠的時間，通常其衰減率Ψ=,即調節(jié)過程基本不出現(xiàn)振蕩。在組成燃燒控制回路時，通常強調適應負荷變化的能力，即隨著負荷指令 LD 的變化，能迅速改變燃燒率。因此燃燒率控制回路，作為整個系統(tǒng)的內回路，原則上應該按照隨動系統(tǒng)的快速性原則進行整定。通常各子系內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 17 統(tǒng)衰減率 Ψ=。 考慮到燃燒過程中引風量為送風量的從動流量，而送風量為燃料量的從動量，因此，為保證整定過程中燃燒過程能安全經濟運 行，應先整定從動流量的調節(jié)系統(tǒng)，并按此順序將各子系統(tǒng)投入自動狀態(tài)。即燃料控制系統(tǒng)的整定應在送風和爐膛壓力控制系統(tǒng)投入自動的情況下進行整定。送風控制系統(tǒng)應在爐膛壓力調節(jié)系統(tǒng)投入自動的情況下進行整定。 燃燒控制系統(tǒng)的工程整定 實際工作中，燃燒控制系統(tǒng)的整定通常采用工程 整定 的方法，下面以某直吹式高壓鍋爐 燃燒 控制系統(tǒng)為例介紹其工程整定法。 爐膛壓力控制系統(tǒng)參數(shù)整定 爐膛壓力控制系統(tǒng)的任務是保證引風量與送風量協(xié)調變化，維持爐膛壓力 為 給定值。一般燃煤鍋爐的爐膛壓力保持在 2mmH2O 左右，即處于負壓狀態(tài)。 爐膛壓力控制系統(tǒng)的整定包括調節(jié)器參數(shù) s? 、 Tis 和前饋支路中 V? 的設置。爐膛壓力 控制系統(tǒng)的等效框圖如圖 32 所示， 圖中 W1(S)為送風擾動下爐膛壓力 PS的傳遞函數(shù)， W0(S)為控制通道中廣義對象傳遞函數(shù)。 V? 代表前饋支路 中 調節(jié)器。 圖 32 爐膛 壓力控制系統(tǒng)等效框圖 首先確定調節(jié)器的正反作用。 確定系統(tǒng)中調節(jié)器正反作用的原則是：依據調節(jié)器入口信號的 接線極性來確定調節(jié)器正反作用開關的位置，從而保證系統(tǒng)中主副回路全部實現(xiàn)負反饋 ，前饋通道實現(xiàn)補償，這樣就可以保證系統(tǒng)正常運行。如果希望調節(jié)器入口信號增加時輸出也增加，則調節(jié)器為“正作用”； 反之，若希望調節(jié)器入口信號增加時其輸出信號減小，則調節(jié)器為“反作用”。 用六邊形法則判斷調節(jié)器 WPI4(S)的正反作用開關。 ????????????? ????? ???????? vsspIss Vpps?0 WPI4(S)為正作用 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 18 調節(jié)器參數(shù) s? 、 Tis 按廣義被控對象 W0(S)的特性整定。爐膛壓力在內擾下的動態(tài)特性 W0(S)基本上是一個比例環(huán)節(jié)。對于此對象一般采用 PI 規(guī)律的單回路控制系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程為： H(s)=1+ W0(S)WPI(S)=0 （ 31） 式中 W0(S)=K0 ， WPI(S)= )11(sTK isPs ? 代入式（ 31），可得特征方程的根： )1( 00 Psi PsKKT KKs ??? （ 32） 顯然 ， Kps 取任何值時，閉環(huán)調節(jié)過程都是非周期過程。調節(jié)器參數(shù) Tis 越小， Kps 越大特征方程負實根越大，調節(jié)過程越快。 可采用衰減曲線法進行調節(jié)器的參數(shù)整定，取 Ψ=，此時通過仿真，并調整調節(jié)器的參數(shù)，可得到 4:1 的衰減曲線。 爐膛壓力控制系統(tǒng) 仿真 方 框圖如圖 33 所示，仿真曲線如圖 34 所示。 可得調節(jié)器參數(shù)為 s? =7%， Tis=。 圖 33 爐膛壓力控制系統(tǒng)仿真框圖 在熱工控制系統(tǒng)中，由于被控對 象通常存在一定的純滯后和容積滯后，因而從干擾產生到被調量發(fā)生變化需要一定的時間。從偏差產生到調節(jié)器產生控制作用以及操縱量改變到被控量（被調量）發(fā)生變化又要經過一定的時間，可見，這種反饋控制方案的本身決定了無法將干擾對被控量的影響克服在被控量偏離設定值之前，從而限制了這類控制系統(tǒng)控制質量的進一步提高?？紤]到偏差產生的原因是干擾作用的結果，如果直接按擾動而不是偏差進行控制。也就是說，當干擾已出現(xiàn)調節(jié)器就直接根據檢測到的干擾大小和方向按一定規(guī)律去進行控制。由于干擾發(fā)生后被控量還未顯示出變化之前，調節(jié)器就產生了控制 作用，這在理論上就可以把偏差徹底消除。按照這種理論構成的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)。 爐膛壓力控制系統(tǒng)是一個“前饋 反饋”復合內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 19 控制系統(tǒng)。 圖 34 爐膛壓力控制系統(tǒng) 響應 曲線 前饋支路中參數(shù) V? 的整定，按不變性原理進行，由圖 32，在送風量 V擾動下，Ps 的傳遞函數(shù) W(S)為 W(S)= ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?SWSW SWSWSV SP OPI OVS ? ?? 1 1 ? （ 31） 根據不變性原理：令 W(S)=0，則： ? ?? ?SW SWOV1??? （ 32） 由于： ? ? ? ?? ?SSV SPSW S ???， ? ? ? ?? ?SSV SPSW SSO 1? ??? 因此： V? = （ 33） 由以 上 計算可得送風 V擾動下爐膛壓力控制系統(tǒng)的仿真方框圖如圖 35 所示。 送風 V擾動下 PS響應曲線如圖 36所示。由圖可以看出，爐膛壓力在送風擾動下經過幾次振蕩最終回到零，說明爐膛壓力控制子系統(tǒng) 能 夠克服 送風量 擾動，有很好的控制效果。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 20 圖 35 送風擾動下仿真方框圖 圖 36 送風擾動下 PS響應曲線 送風控制系統(tǒng) 的參數(shù)整定 送風控制系統(tǒng)的 方框圖如 37 所示。系統(tǒng)包括送風量控制回路、氧量校正回路和前饋調節(jié) 回路 。 此系統(tǒng)為一帶前饋作用的串級系統(tǒng)，由于送風系統(tǒng)是一快速響應系統(tǒng)，而氧量變化要慢，故可按照先內后外的整定原則，先整定送風量調節(jié)回路，再整定氧量校正回路，最后確定前饋調節(jié)器的參數(shù)。 送風量調節(jié)器 WPI3(S)正反作用的確定，依據六邊形法則判斷 為， ?????? ? ???????? V VTVVIV ? WPI3(S)為正作用 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 21 圖 37 送風控制系統(tǒng)方框圖 送風量調節(jié)回路中，調節(jié)參數(shù) V? 、 Tiv 按 W2(S)的動態(tài)特性整定。已知 W2(S)=，送風調節(jié)器 采用試驗方法整定時， 首先將 Tiv 設置在 10~20s 之間， V? 放在 100%位置，將氧量調節(jié)器開路。將送風量控制系統(tǒng)投入自動，作定值擾動實驗。記錄風量 V 變化。然后改變比例帶 V? ，使風量變化近似比例環(huán)節(jié)。 最后選定調節(jié)器參數(shù) 為 Tiv=20，V? =80%。 送風控制系統(tǒng)的仿真 方 框圖如圖 38 所示。 其響應曲線如圖 39 所示。 圖 38 LD 擾動對 V的響應 方 框圖 圖 39 V響應曲線 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 22 氧量校正調節(jié)器 WPI5(S)正反作用的確定，依據六邊形法則判斷 為 ， ?????? ?????? ???????? VV OO VOOO ? 22222 % WPI5(S)為正作用 氧量校正調節(jié)器的參數(shù)按 W3(S)的動態(tài)參數(shù)整定（近似認為內回路為比例環(huán)節(jié)，比例系數(shù)為 I）。已知 22333 )291( )1()( SSTKSW ???? （ 34） 氧量校正調解器的整定原則，需保證調節(jié)過程有足夠的穩(wěn)定。 對于二階對象來說，其調節(jié)器參數(shù)可由以下公式求得： ? =， Ti= （ 35） 因此氧量校正調節(jié)器的參數(shù)可設置為： o? =K3==? 200% Tio=T3=29=42s 將此參數(shù)的調節(jié)器放入系統(tǒng)中， 系統(tǒng)的 仿 真方框圖如圖 310 所示，其階躍響應曲