【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、低污染等獨特優(yōu)點，受到世界各國的廣泛重視并得到迅速發(fā)展。但CFB鍋爐在理論和實踐兩方面仍有許多不完。CFB鍋爐很難建立精確的數(shù)學模型，如果采用固定參數(shù)的常規(guī)控制器，當工況發(fā)。生較大變化時，很難保證控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。相關(guān)研究設(shè)計結(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】 0時 ，系統(tǒng) 達到穩(wěn)定 后 ， 在 800s 時，在 被控對象前加入 幅值為 、 時間為 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 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（正文） 20 圖 314 測定擾動對主汽壓控制系統(tǒng)的影響： 當 主汽壓給定階躍信號，床溫給定為 0時， 系統(tǒng)穩(wěn)定后在 4500s時，在 被控對象前加入 幅值為 時間為 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 。 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（正文） 21 魯棒性試驗測試 系統(tǒng)在運行過程中，隨著運行時間的推移，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。 為進一步驗證 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 延驗證系統(tǒng)的魯棒性 ， 在實驗中， 將被控對象的延遲時間都增大 20。 得到的曲線如下所示： 驗證床溫控制系統(tǒng)魯棒性時給床溫給定階躍 信號，主汽壓給定為 0時，得到的 輸出 圖形如圖 316 圖 316 當 驗證主汽壓控制系統(tǒng)魯棒性時， 主汽壓給定階躍信號，床溫給定為 0時，得到的 輸出 圖形如圖 317 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（正文） 22 圖 317 經(jīng)過魯棒性測試得知，在被控對象的延遲時間在一定范圍內(nèi)變化 時，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 410 t／ h循環(huán)床鍋爐工程在進行。 CFBC 的設(shè)計基礎(chǔ)研究方面也取得了一些進展，完成了循環(huán)床專用設(shè)計軟件 。125 MW 再熱爐型的工程設(shè)計研究和新型 75 t／ h 和 130 t／ h 循環(huán)流化床 鍋爐的研究設(shè)計工作。 循環(huán)流化床燃燒鍋爐的基本特點可概括如下：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： 循環(huán)流化床鍋爐部件的磨損和腐蝕嚴重、 N2O生成量高、耗電量大、床溫過高、 分離裝置和返料機構(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。 通過對循環(huán)流化床控制系統(tǒng)的研究及其分析得到進一步的結(jié)論是 循環(huán)流化床鍋爐中床溫主汽壓系統(tǒng)具有較強的耦合現(xiàn)象， 一次風、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科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（正文） 23 證明具有良好的解耦特性，使兩個相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)彼此獨立，有利于控制器的設(shè)計。控制器使用傳統(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，但對延時問題沒有得到 應(yīng)有的解決，由于時間問題，現(xiàn)在就不另設(shè)計系統(tǒng)用來解決延時問題。對于應(yīng)用 PID 控制的系統(tǒng)，加入擾動時，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，系統(tǒng)的震蕩較嚴重，具體原因分析是，加入擾動時，擾動量太大，雖然最后能達到平衡， 但加入時 系統(tǒng)的超調(diào)過大。不利于系統(tǒng)的運行。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。 由于實驗條件有限，只是在軟件上進行了成功的仿真，但在實際方面，仍要進一步完善，首先是控制對象傳遞函數(shù)的現(xiàn)場辨識，最好得到較為準確的傳遞函數(shù)，這應(yīng)該是仿 真實驗的基礎(chǔ)，然后是 PID 的整定，在實驗室里較理想的條件下得到的參數(shù)一般與現(xiàn)場實際的有一定的差別，最后是擾動的加入，實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)場進行實際的操作。 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（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組的安全、經(jīng)濟運行至關(guān)重要。循環(huán)流化床鍋爐的工藝特點和本身結(jié)構(gòu)及燃燒特性決定，其床溫主汽壓控制系統(tǒng)是一個多變量、強耦合、大慣性、長延時的非線性時變系統(tǒng)，仿真試驗表明：采用常規(guī) PID控制器很難達到理想的控制效果，需要對被控對象進 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際應(yīng)用價值。 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)計時，一定要有比較精確的傳遞函數(shù)，這樣理論設(shè)計的系統(tǒng)才能較好的應(yīng)用到實際中，雖然本設(shè)計有一定的局限性，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，仿真顯示基本達到了要求，由于實驗條件的限制，只是在軟件上進行了參數(shù)的求取，各種條件也是滿足理想的，但在實際方面，有可能存在一定的不足，對今后的再學習研究打下了良好的基礎(chǔ)。 由于時間和實驗條件的限制，本人的一些設(shè)想沒來及驗證和實施，比如在控制器的選擇上，應(yīng)用現(xiàn)在比較先進的一些控制器是不是會取得更好的效果。本次設(shè)計主要針對的是系統(tǒng)的耦合，在耦合解除的前提下在設(shè)計基本簡單的控制器，對于對象的延遲就沒有設(shè)計具體的裝置來消除掉。 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（正文） 25 參考文獻 [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 [J]， 2020,20(2). [2]李明 ,徐向東 .循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng) [J]， 2020,42(5). [3]郭爽 ,邊立秀 ,張玉萍 .循環(huán)流化床鍋爐的燃燒控制系統(tǒng) [J]， 2020(4). [4]杜朝波 ,高建強 ,王印松 .450t／ h 循環(huán)流化床鍋爐床溫運行特性分析 [J]， 2020,38(1). [5]黨黎軍 .循環(huán)硫化床鍋爐的啟動調(diào)試與安全運行 [M]， 西安，中國電力出版社 .2020. [6]呂俊復(fù)等 .循環(huán)流化床鍋爐 運行與檢修 (第二版 )[M].北京 ,中國水利水電出版社 .2020. [7]李曉紅 ， 林士偉 ， 陳麗娟 ， 李軍林 .循環(huán)流化床鍋爐集散控制系統(tǒng) [J]， 2020， 25（ 4） . [8]劉鷹，郭東道 .用對角矩陣法設(shè)計解耦控制系統(tǒng) [J],商場現(xiàn)代化 2020 年 30 期 . [9]金以慧 .過程控制 [M].清華大學出版社 .2020. [10]黎賓 .循環(huán)流化床鍋爐床溫先進控制策略研究 [J]. 廣西輕工業(yè) ,2020 年 3 月第 3 期 (總第112 期 ). [11]張永哲 ,徐向東 .循環(huán)流化床鍋爐動態(tài)數(shù)學模型與仿真研究 [J].中國電機工程學報， 2020，20(12)： 85— 88. [12]張欒英 .100 MW 循環(huán)流化床鍋爐床溫控制策略 [J], 華北電力大學學報第 31 卷第 1 期2020 年 1 月 . [13]薛定宇著 .控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計一 MATLAB 語言及應(yīng)用 [M].清華大學出版社， 1996. [14] 吳樹志 , 韓躍進 , 濮衛(wèi)興 , 范欽南 .循環(huán)流化床鍋爐床層溫度控制現(xiàn)狀與解決措施 [C] 全國電力行 CFB 機組技術(shù)交流服務(wù)協(xié)作網(wǎng) , 2020: 224— 225. [15]李霄燕 ,溫新根 .循環(huán)流化床鍋爐模糊及解耦控制的研究 ,哈爾濱工業(yè)大學 ,電氣工程系 ,哈爾濱 150001. [16]閻維平 , 于希寧 . 循環(huán)流化床鍋爐床溫過程分析 [J]. 鍋爐技術(shù) , 2020, 32(12): 21— 25. [17]牛培峰．國產(chǎn) 75 t／ l1 循環(huán)流化床鍋爐燃燒智能控制系統(tǒng) [J].中國電機工程學報， 1997，20(12)： 62— 71. [18]岑可法，倪明江，駱仲袂等 .循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計與運行 [M],北京：中國電力出版社， 1998. [19]黃素華 .循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)的應(yīng)用特點 .華東電力試驗研究院（上海 20437） . [20]趙偉杰，張文震，馮曉露 .循環(huán)流化床鍋爐床溫的控制特 性 .動力工程第 27 卷第 4期，2020 年 8月 . [21]巴蘇彼弗雷澤，等著，岑可法譯 .循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計及運行 [M].北京：科學出版社， 1994. [22]楊景祺，趙偉杰、郭榮 等．循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計 [J].動力工程， 2020，25(4). 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（正文） 26 [23]余 文武，曹志凱，江青茵，吳松濤 .循環(huán)流化床鍋爐床溫動態(tài)建模與仿真 .廈門大學學報（自然科學版）第 45卷，第 1期， 2020 年 1月 . [24]李旭 ,張衛(wèi)東 .雙輸入輸出時滯過程解耦控制的解析設(shè)計 [J].控制理論與應(yīng)用 .:31— 37. [25]ChaoYang liu,Kai Li,ZheYing Song ,Decoupling Control and for Variable Flow Heating Systems [J].,Volume 1:419424. [26]池國英 . 循環(huán)流化床鍋爐的燃燒控制策略與展望 [J].河南電力 ,2020,(2): 34— 35 [27]劉同娟 ,郭鍵 ,劉軍 .MATLAB 基礎(chǔ)及其應(yīng)用教程 [M].電子工業(yè)出版社 2020. [28]曹巖 .MATLAB R2020 教學和控制實例教程 [M].化學工業(yè) 出版社 . 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（正文） 27 致謝 首先， 衷心感謝我的導(dǎo)師平玉環(huán)老師對我的幫助和支持。在我完成論文期間，特別是仿真實驗階段，遇到我所不能解決的問題時， 她能夠非常細心的指導(dǎo)我 ， 解除我的疑惑，指出我的錯誤 。 正是因為她的這些珍貴的鼓勵和教導(dǎo)， 給 了 我 許多新的啟發(fā)，讓我能夠順利完成這次畢業(yè)設(shè)計。 其次，我要 感謝 大學里所有的任課老師 ， 正是因為他們孜孜不倦的教導(dǎo)，才使我們有了做好本次論文的基礎(chǔ)， 使我在做論文時 有理論可尋。再次感謝我的大學老師們，謝謝你們！ 同 時，我 還要 感謝我的 同學朋友們 及其同組的同學 ， 感謝你們在我有困難的時候向我伸出了援助之手，正是因為你們的鼓勵和幫助，才是我在論文的寫作中備感輕松，也讓我有更多的時間和精力去研究那些未知的新事物。 最后，我向我的父母家人致以深深的謝意，他們始終關(guān)心、支持和鼓勵著我，為我付出了許多辛勞，使我能專心學習。 謝謝你們對我的關(guān)心和幫助！