【正文】 困難，或者很難做到精確計量，因此直接用燃料量作為調(diào)節(jié)的信號是不準確的。因為燃料量發(fā)生變化后，爐內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的熱量就要變化，它不僅影響鍋爐的蒸發(fā)量，也將使汽壓發(fā)生變化，引起鍋爐的蓄熱量隨之發(fā)生變化。所以用蒸汽量和汽壓的變化速度適當?shù)鼐C合，就可以代替燃料量。 由于式（27）中所采用的是理想微分，所以按式（27）組成的信號又被稱作理想熱量信號，記作DQ理。圖中(a)為DQ對于燃料量擾動的階躍響應曲線，(b)為汽輪機耗汽量DT擾動下DQ的階躍響應曲線。(a) (b)圖23 熱量信號在各種擾動下的響應曲線若以實際微分代入式（27）組成熱量信號時，信號在負荷擾動下的階躍響應曲線如圖24所示。然而，若引入蒸汽流量的負向?qū)嶋H微分信號，以補償汽包壓力微分的慣性遲延部分，則可使熱量信號在燃料量不變而負荷改變的情況下保持不變。即DQ實 （28）式中為蒸汽流量信號的分流系數(shù)。由于熱量信號是根據(jù)蒸汽流量D和汽包壓力Pb的變化反映爐膛發(fā)熱量，所以它不僅能反映燃料量的變化，而且可以反映燃料品質(zhì)的變化。實際上，由于燃料品種的變化，燃燒工況的改變以及測量上的問題，即使這兩個流量的信號成固定比例，也不一定能保證燃燒的最佳條件。圖25是利用氧量信號作為經(jīng)濟燃燒校正信號的燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)。圖25 帶氧量校正的燃料空氣系統(tǒng)與“燃料空氣”系統(tǒng)相比，此方案的送風量控制采用串級型比值控制系統(tǒng)，引入鍋爐煙氣含氧量信號O，經(jīng)校正調(diào)節(jié)器PI5，對燃料量與送風量之間的比值進行校正。保持一定過?？諝庀禂?shù)，即保證了總?cè)剂狭颗c總風量之間的最佳比值。因此以代表鍋爐實際負荷的蒸汽流量信號D經(jīng)函數(shù)轉(zhuǎn)換器后，作為煙氣最佳含氧量的給定值。當燃料量依負荷指令LD而改變時，送風量調(diào)節(jié)器PI3同時按比例改變送風量。隨著燃料量調(diào)節(jié)過程的結(jié)束，燃料量M基本穩(wěn)定。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。第三章 燃燒控制系統(tǒng)的參數(shù)整定根據(jù)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)。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(diào)節(jié)器（主調(diào)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。若以燃料量控制子系統(tǒng)代表燃燒率調(diào)節(jié)回路，則子系統(tǒng)的反饋信號代表燃燒率信號。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。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(jīng)濟的情況下進行。考慮到主蒸汽壓力是關(guān)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。在組成燃燒控制回路時，通常強調(diào)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?nèi)紵?。通常各子系統(tǒng)衰減率Ψ=。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。 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。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)。圖32 爐膛壓力控制系統(tǒng)等效框圖首先確定調(diào)節(jié)器的正反作用。如果希望調(diào)節(jié)器入口信號增加時輸出也增加，則調(diào)節(jié)器為“正作用”；反之，若希望調(diào)節(jié)器入口信號增加時其輸出信號減小，則調(diào)節(jié)器為“反作用”。 WPI4(S)為正作用調(diào)節(jié)器參數(shù)、Tis按廣義被控對象W0(S)的特性整定。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)=代入式（31），可得特征方程的根： （32）顯然，Kps取任何值時，閉環(huán)調(diào)節(jié)過程都是非周期過程?？刹捎盟p曲線法進行調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定，取Ψ=，此時通過仿真，并調(diào)整調(diào)節(jié)器的參數(shù)，可得到4:1的衰減曲線?？傻谜{(diào)節(jié)器參數(shù)為=7%，Tis=。從偏差產(chǎn)生到調(diào)節(jié)器產(chǎn)生控制作用以及操縱量改變到被控量（被調(diào)量）發(fā)生變化又要經(jīng)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(shè)定值之前，從而限制了這類控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的進一步提高。也就是說，當干擾已出現(xiàn)調(diào)節(jié)器就直接根據(jù)檢測到的干擾大小和方向按一定規(guī)律去進行控制。按照這種理論構(gòu)成的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)。圖34 爐膛壓力控制系統(tǒng)響應曲線前饋支路中參數(shù)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)= （31）根據(jù)不變性原理：令W(S)=0，則： （32）由于：，因此：= （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。由圖可以看出，爐膛壓力在送風擾動下經(jīng)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。系統(tǒng)包括送風量控制回路、氧量校正回路和前饋調(diào)節(jié)回路。送風量調(diào)節(jié)器WPI3(S)正反作用的確定，依據(jù)六邊形法則判斷為， WPI3(S)為正作用圖37 送風控制系統(tǒng)方框圖送風量調(diào)節(jié)回路中，調(diào)節(jié)參數(shù)、Tiv按W2(S)的動態(tài)特性整定。將送風量控制系統(tǒng)投入自動，作定值擾動實驗。然后改變比例帶，使風量變化近似比例環(huán)節(jié)。送風控制系統(tǒng)的仿真方框圖如圖38所示。圖38 LD擾動對V的響應方框圖圖39 V響應曲線氧量校正調(diào)節(jié)器WPI5(S)正反作用的確定，依據(jù)六邊形法則判斷為， WPI5(S)為正作用氧量校正調(diào)節(jié)器的參數(shù)按W3(S)的動態(tài)參數(shù)整定（近似認為內(nèi)回路為比例環(huán)節(jié)，比例系數(shù)為I）。對于二階對象來說，其調(diào)節(jié)器參數(shù)可由以下公式求得：=，Ti= （35）因此氧量校正調(diào)節(jié)器的參數(shù)可設(shè)置為：=K3==%Tio=T3=29=42s將此參數(shù)的調(diào)節(jié)器放入系統(tǒng)中，系統(tǒng)的仿真方框圖如圖310所示，其階躍響應曲線如圖311所示。所以要重新調(diào)整比例帶和積分時間，經(jīng)過反復的調(diào)整，使得輸出為4:1的衰減曲線，此時的=180%，Tio=80。圖312 加入了氧量調(diào)節(jié)器的送風系統(tǒng)仿真圖前饋信號的作用是作為送風量的給定值。靜態(tài)時：LD=DQ=D （36）結(jié)合送風調(diào)節(jié)：LD在系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定好后，對系統(tǒng)做負荷擾動試驗，仿真框圖如圖314所示，輸出曲線如圖315所示。圖316 LD擾動下送風控制系統(tǒng)仿真方框圖（b）由圖可得： （310）由式（39）和式（310）可知： （311）圖317 LD擾動下送風V響應曲線（b）加入前饋后做負荷擾動實驗，觀察響應曲線，仿真方框圖如圖318所示。可以看出，加入前饋調(diào)節(jié)器后，系統(tǒng)的響應速度加快了。因此，加入前饋調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)的波動比未加時小得多，說明加入前饋調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)的性能比未加入時要好。因此，系統(tǒng)的整定需首先整定熱量信號DQ。整定的方法按內(nèi)擾特性或外擾特性整定。按外擾整定時，則根據(jù)外擾熱量信號不變原則整定TD、KD。根據(jù)前面對于熱量信號的分析，在負荷擾動時，熱量信號DQ不變，即有：DQ=D+=0 （312）由此可得： （313）由圖12可知，本系統(tǒng)所采用的熱量信號按理想熱量信號形式組成，即：DQ=D+ （314）比較式（413）與式（414）兩式，若忽略慣性的影響，則：KDTD=Cb （315）已知Cb=70s KD=10,則：