【導(dǎo)讀】循環(huán)流化床鍋爐具有燃燒效率高、燃燒適應(yīng)性廣、低污染等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國的廣泛重視并得到迅速發(fā)展。但CFB鍋爐在理論和實(shí)踐兩方面仍有許多不完。CFB鍋爐很難建立精確的數(shù)學(xué)模型，如果采用固定參數(shù)的常規(guī)控制器，當(dāng)工況發(fā)。生較大變化時(shí)，很難保證控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。相關(guān)研究設(shè)計(jì)結(jié)果表明，要想取得較好的。通過仿真分析結(jié)果表明該方法能夠在完成床溫主。汽壓系統(tǒng)解耦的前提下，方便地實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐控制優(yōu)良的靜動態(tài)特性。制系統(tǒng)具有較好的抗干擾能力、魯棒性等。

　　

【正文】 后 ， 在 800s 時(shí)，在 被控對象前加入 幅值為 、 時(shí)間為 50s 的方波 擾動測試系統(tǒng)的抗干擾能力， 得到的 輸出 圖形如圖 314 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（正文） 20 圖 314 測定擾動對主汽壓控制系統(tǒng)的影響： 當(dāng) 主汽壓給定階躍信號，床溫給定為 0 時(shí)， 系統(tǒng)穩(wěn)定后在 4500s時(shí)，在 被控對象前加入 幅值為 時(shí)間為 50s 的方波 擾動測試系統(tǒng)的抗干擾能力， 得到的 輸出 圖形如圖 315 圖 315 通過擾動試驗(yàn)可知：控制系統(tǒng)具有一定的抗干擾能力，但 同樣的擾動 對主汽壓和床溫的 影響是不同的 。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（正文） 21 魯棒性試驗(yàn)測試 系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，控制對象會發(fā)生一定的變化，例如 燃燒 造成的管道結(jié)渣，從而會延緩熱量的傳遞等。 為進(jìn)一步驗(yàn)證 控制 系統(tǒng)的性能，現(xiàn)測試系統(tǒng)的魯棒性。 測試魯棒性有很多種方法，現(xiàn)使用改變被控對象的時(shí) 延驗(yàn)證系統(tǒng)的魯棒性 ， 在實(shí)驗(yàn)中， 將被控對象的延遲時(shí)間都增大 20。 得到的曲線如下所示： 驗(yàn)證床溫控制系統(tǒng)魯棒性時(shí)給床溫給定階躍 信號，主汽壓給定為 0 時(shí)，得到的 輸出 圖形如圖 316 圖 316 當(dāng) 驗(yàn)證主汽壓控制系統(tǒng)魯棒性時(shí)， 主汽壓給定階躍信號，床溫給定為 0 時(shí)，得到的 輸出 圖形如圖 317 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（正文） 22 圖 317 經(jīng)過魯棒性測試得知，在被控對象的延遲時(shí)間在一定范圍內(nèi)變化 時(shí)，系統(tǒng)還是能夠較好的得到控制。 結(jié)論 經(jīng)過查找資料對循環(huán)流化床具有了一定的了解，國外 CFBC 技術(shù)在向大型化發(fā)展。目前單機(jī)容量最大的 CFBC 鍋爐 (250 MW ， 蒸發(fā)量 700 t／ h)電站已在法國投入運(yùn)行，鍋爐效率 ％ ， 脫硫率 93％， NOx 排放低于 250 mg／ Nm3 。中國現(xiàn)已具備設(shè)計(jì)制造 75 t／ h循環(huán)流化床鍋爐的能力；自行開發(fā)的 220 t／ h 循環(huán)流化床 鍋爐示范工程和引進(jìn) 410 t／ h循環(huán)床鍋爐工程在進(jìn)行。 CFBC 的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究方面也取得了一些進(jìn)展，完成了循環(huán)床專用設(shè)計(jì)軟件 。125 MW 再熱爐型的工程設(shè)計(jì)研究和新型 75 t／ h 和 130 t／ h 循環(huán)流化床 鍋爐的研究設(shè)計(jì)工作。 循環(huán)流化床燃燒鍋爐的基本特點(diǎn)可概括如下：低溫的動力控制燃燒；高速度、高濃度、高通量的固體物料流態(tài)化循環(huán)過程，高強(qiáng)度的熱量、質(zhì)量和動量傳遞過程。 循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點(diǎn)燃料適應(yīng)性廣、 燃燒效率高 、利于控制 SO2 和 NOx 的排放、灰渣綜合利用性能好。循環(huán)流化床鍋爐的缺點(diǎn)： 循環(huán)流化床鍋爐部件的磨損和腐蝕嚴(yán)重、 N2O 生成量高、耗電量大、床溫過高、 分離裝置和返料機(jī)構(gòu)。循環(huán)流化床鍋爐是在鼓泡床鍋爐的基礎(chǔ) 上發(fā)展起來的，它幾乎可以消除鼓泡床鍋爐所有的缺點(diǎn)。 通過對循環(huán)流化床控制系統(tǒng)的研究及其分析得到進(jìn)一步的結(jié)論是 循環(huán)流化床鍋爐中床溫主汽壓系統(tǒng)具有較強(qiáng)的耦合現(xiàn)象， 一次風(fēng)、給 煤量對鍋爐床溫和主汽壓都有影響，兩輸入與輸出具有嚴(yán)重的耦合現(xiàn)象。應(yīng)用對角矩陣法對床溫主汽壓控制系統(tǒng)解耦，通過仿真華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（正文） 23 證明具有良好的解耦特性，使兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)彼此獨(dú)立，有利于控制器的設(shè)計(jì)?？刂破魇褂脗鹘y(tǒng)的 PID 控制器，主要應(yīng)用比例和積分作用，起到了良好的效果，具體見圖五和六，經(jīng)過對曲線的分析得知， PID 在 整體上控制效果較好，但對延時(shí)問題沒有得到 應(yīng)有的解決，由于時(shí)間問題，現(xiàn)在就不另設(shè)計(jì)系統(tǒng)用來解決延時(shí)問題。對于應(yīng)用 PID 控制的系統(tǒng)，加入擾動時(shí)，仿真效果見圖 314 和 315，有圖可見，控制效果還是較好的，但在擾動加入時(shí)，系統(tǒng)的震蕩較嚴(yán)重，具體原因分析是，加入擾動時(shí)，擾動量太大，雖然最后能達(dá)到平衡， 但加入時(shí) 系統(tǒng)的超調(diào)過大。不利于系統(tǒng)的運(yùn)行。通過魯棒性的測試，說明其控制品質(zhì)對被控對象特性的變化不太敏感。 由于實(shí)驗(yàn)條件有限，只是在軟件上進(jìn)行了成功的仿真，但在實(shí)際方面，仍要進(jìn)一步完善，首先是控制對象傳遞函數(shù)的現(xiàn)場辨識，最好得到較為準(zhǔn)確的傳遞函數(shù)，這應(yīng)該是仿 真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，然后是 PID 的整定，在實(shí)驗(yàn)室里較理想的條件下得到的參數(shù)一般與現(xiàn)場實(shí)際的有一定的差別，最后是擾動的加入，實(shí)際中的擾動是較多且沒有規(guī)律的，所以要想得到較好的結(jié)果還要到現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際的操作。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（正文） 24 4 結(jié)束語 循環(huán)流化床鍋爐的自動控制尤其是床溫主汽壓控制對與機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。循環(huán)流化床鍋爐的工藝特點(diǎn)和本身結(jié)構(gòu)及燃燒特性決定，其床溫主汽壓控制系統(tǒng)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、大慣性、長延時(shí)的非線性時(shí)變系統(tǒng)，仿真試驗(yàn)表明：采用常規(guī) PID 控制器很難達(dá)到理想的控制效果，需要對被控對象進(jìn) 行必要的解耦，因此對床溫主汽壓控制系統(tǒng)的研究就具有十分重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 由于循環(huán)流化床鍋爐具有以上的特性，目前很難建立循環(huán)流化床鍋爐床溫主汽壓系統(tǒng)的精確模型，本文應(yīng)用的傳遞函數(shù)也具有一定的局限性，所應(yīng)用的解耦及其 PID 控制是針對文章中具體的傳遞函數(shù)的一種控制，在實(shí)際應(yīng)用中效果有可能不太好，所以在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，一定要有比較精確的傳遞函數(shù)，這樣理論設(shè)計(jì)的系統(tǒng)才能較好的應(yīng)用到實(shí)際中，雖然本設(shè)計(jì)有一定的局限性，但在本人能力的范圍內(nèi)，根據(jù)所得到的傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)出來的控制系統(tǒng)，在理論的 MATLAB 仿真中 得到了較好的效果，而且在抗干擾、魯棒性等方面也具有較好的性能。 在 PID 參數(shù)的求取時(shí)，仿真顯示基本達(dá)到了要求，由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，只是在軟件上進(jìn)行了參數(shù)的求取，各種條件也是滿足理想的，但在實(shí)際方面，有可能存在一定的不足，對今后的再學(xué)習(xí)研究打下了良好的基礎(chǔ)。 由于時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件的限制，本人的一些設(shè)想沒來及驗(yàn)證和實(shí)施，比如在控制器的選擇上，應(yīng)用現(xiàn)在比較先進(jìn)的一些控制器是不是會取得更好的效果。本次設(shè)計(jì)主要針對的是系統(tǒng)的耦合，在耦合解除的前提下在設(shè)計(jì)基本簡單的控制器，對于對象的延遲就沒有設(shè)計(jì)具體的裝置來消除掉。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（正文） 25 參考文獻(xiàn) [1]李官鵬 ,程世慶 ,韓奎華 .循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展和特點(diǎn) [J]， 2020,20(2). 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