【正文】 單沖量控制系統(tǒng)單沖量控制系統(tǒng)是以汽包水位為被控變量，其控制系統(tǒng)框圖為PID調(diào)節(jié)器執(zhí)行器變送器汽包 單沖量控制系統(tǒng)框圖該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但該系統(tǒng)根據(jù)汽包水位控制給水量，當(dāng)汽包水位產(chǎn)生“虛假水位”現(xiàn)象時(shí)，給水量的變化將與負(fù)荷變化相反，加大了進(jìn)出流量的不平衡。 雙沖量控制系統(tǒng)雙沖量控制系統(tǒng)是以汽包水位為主控變量，以蒸汽流量為前饋信號(hào)，組成“前饋——反饋”控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)由于引入了蒸汽流量這一前饋信號(hào)，能夠有效的避免“虛假水位”現(xiàn)象，但是對(duì)于給水量變化依然存在滯后。該控制系統(tǒng)由于引入了蒸汽流量信號(hào)，能夠有效防止“虛假水位”的產(chǎn)生，引入給水流量信號(hào)，當(dāng)給水流量發(fā)生改變時(shí)，控制系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)，產(chǎn)生控制作用，減少系統(tǒng)的超調(diào)量。該控制系統(tǒng)能有效的防止汽包“虛假水位”現(xiàn)象的出現(xiàn)，并能對(duì)給水流量系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)。第4章 爐膛負(fù)壓控制 控制和監(jiān)視爐膛負(fù)壓的意義爐膛負(fù)壓（即爐膛頂部的煙氣壓力）是反映燃燒工況穩(wěn)定與否的重要參數(shù)，是運(yùn)行中要控制和監(jiān)視的重要參數(shù)之一。爐膛負(fù)壓小甚至變?yōu)檎龎簳r(shí)，火焰及飛灰將通過(guò)爐膛不嚴(yán)密處冒出，惡化工作環(huán)境甚至危及人身及設(shè)備安全。當(dāng)鍋爐的燃燒系統(tǒng)發(fā)生故障或異常時(shí)，最先將在爐膛負(fù)壓上反映出來(lái)，而后才是火檢、火焰等的變化，其次才是蒸汽參數(shù)的變化[12]。 爐膛負(fù)壓控制爐膛負(fù)壓由于控制對(duì)象時(shí)間常數(shù)較小，延遲不明顯，也不是高階對(duì)象，因此比較容易控制的。爐膛負(fù)壓是通過(guò)調(diào)節(jié)吸、送風(fēng)機(jī)風(fēng)量的平衡關(guān)系實(shí)現(xiàn)的。本控制系統(tǒng)通過(guò)變頻器調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)引風(fēng)量來(lái)控制爐膛負(fù)壓。本章小結(jié)本章介紹監(jiān)控爐膛負(fù)壓的意義，爐膛負(fù)壓由于其控制對(duì)象時(shí)間常數(shù)較小，延遲不明顯，也不是高階對(duì)象，我們確定對(duì)爐膛負(fù)壓系統(tǒng)采用以鼓風(fēng)干擾為前饋前饋信號(hào)的前饋PID控制。使空氣和燃料量相適應(yīng)，維持燃料量和送風(fēng)量有一定的比值，是燃燒過(guò)程的最佳操作條件，是提高鍋爐效率和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵措施。反之，如果比值不當(dāng)，空氣不足，離開(kāi)最適宜的空燃比（實(shí)際送風(fēng)量與理論空氣量的比值），就會(huì)導(dǎo)致燃料的不完全燃燒，當(dāng)大部分燃料燃燒不完全時(shí)，熱量損失直線上升；如果空氣過(guò)多，就會(huì)增熱熱量損失，使大量的熱量損失在煙氣之中，使燃燒效率降低，并造成對(duì)周圍環(huán)境的污染[13]。燃料燃燒是一個(gè)氧化過(guò)程，為了充分燃燒，必須提供足夠的空氣，保證有一定的過(guò)?？諝饬?，用剩余空氣系數(shù)來(lái)衡量。 常規(guī)PID風(fēng)煤比控制系統(tǒng)的缺陷常規(guī)PID控制系統(tǒng)，其特性直觀，控制迅速，但由于鍋爐在不同的負(fù)荷下，適當(dāng)?shù)倪^(guò)?？諝庀禂?shù)變化很大。風(fēng)量PID進(jìn)料PID鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)料機(jī)風(fēng)量測(cè)量變送器進(jìn)料測(cè)量變送器比值器被控對(duì)象 常規(guī)比值控制系統(tǒng)框圖 雙閉環(huán)交叉限幅比例控制將雙閉環(huán)交叉限幅比例控制應(yīng)用于風(fēng)煤比控制，其基本原理是測(cè)量出當(dāng)前供風(fēng)量和進(jìn)料量，根據(jù)最佳風(fēng)煤比計(jì)算出安全閥限，將安全閥限值交叉回饋，與設(shè)定值比較，比較結(jié)果作為最終的設(shè)定值，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出控制作用[15]。假定進(jìn)料量設(shè)定值為，最終設(shè)定值 應(yīng)為“低選比較器”的輸出結(jié)果：。在當(dāng)前的進(jìn)料量下，最佳供風(fēng)量為：，為了保證安全，供風(fēng)PID回路中供風(fēng)量設(shè)定值不應(yīng)該小于最佳供風(fēng)量。指定進(jìn)煤量設(shè)定值，可以方便地實(shí)現(xiàn)鍋爐“定燒”。低選器高選器風(fēng)量PID調(diào)節(jié)器進(jìn)料PID調(diào)節(jié)器被控對(duì)象比值器1比值器2 雙閉環(huán)交叉限幅比例控制 溫度串級(jí)控制由于生產(chǎn)過(guò)程中給水流量經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，水冷壁管溫度出現(xiàn)較大波動(dòng)，造成汽包內(nèi)水溫度出現(xiàn)較大波動(dòng)，還可能造成水冷壁管被燒壞。溫度PID調(diào)節(jié)器高選器低選器風(fēng)量PID進(jìn)料測(cè)量風(fēng)量測(cè)量溫度測(cè)量進(jìn)料PID比值器1比值器2進(jìn)料對(duì)象鼓風(fēng)對(duì)象被控對(duì)象 溫度串級(jí)控制框圖 控制過(guò)程分析 假定鍋爐處于“定燒”，并處于穩(wěn)定狀態(tài)?，F(xiàn)需要將定燒量提高到，在改動(dòng)“定燒值”后，供風(fēng)量和進(jìn)料量的設(shè)定值分別變?yōu)楹停欢M(jìn)入鍋爐爐膛的風(fēng)量和燃煤量實(shí)測(cè)值仍為和。對(duì)于實(shí)測(cè)燃煤量計(jì)算出最佳供風(fēng)量，與設(shè)定值一起進(jìn)入高選器，比較的結(jié)果是將設(shè)定值由原來(lái)的調(diào)整到，燃煤量設(shè)定不變的情況下提高了供風(fēng)量。當(dāng)需要降低負(fù)荷時(shí)，比如“定燒值”由1調(diào)整為，風(fēng)煤比仍為。根據(jù)燃煤量得到最佳供風(fēng)量，與供風(fēng)設(shè)定值進(jìn)入高選器，得到最終設(shè)定值仍為。隨著變頻器將控制作用輸出測(cè)量燃煤量減小，使得最佳供風(fēng)也逐漸減小，與本地設(shè)定高選后，輸出值也由20逐漸減小到10，并且達(dá)到10后不再繼續(xù)變小，趨于穩(wěn)定。本章小結(jié)本章介紹了常規(guī)PID比值控制系統(tǒng)的缺陷，通過(guò)對(duì)交叉限幅比值控制原理的分析可知，將交叉限幅比值控制應(yīng)用于風(fēng)煤比控制能取得很好的控制效果，同時(shí)將溫度PID控制引入交叉限幅比值控制系統(tǒng)中，既保證了系統(tǒng)的“定燒”同時(shí)又能使系統(tǒng)溫度穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。它是由Matrix（矩陣）Laboratory（實(shí)驗(yàn)室）的前三個(gè)字母組成的。大部分工具箱是面向控制和相關(guān)學(xué)科，隨著MATLAB不斷發(fā)展，其他領(lǐng)域也開(kāi)始涉及。MATLAB語(yǔ)言善長(zhǎng)于數(shù)值計(jì)算，數(shù)據(jù)處理功能十分強(qiáng)大，而且效率比較高。 汽包水位控制MATLAB仿真 由第3章分析我們確定汽包水位被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型為：,汽包水位傳遞函數(shù)：,，給水流量信號(hào)及蒸汽流量信號(hào)變送器的比例系數(shù)為：，調(diào)節(jié)閥的比例系數(shù)為：。由仿真結(jié)果顯示，是三沖量控制系統(tǒng)控制效果最好。由圖可知，三沖量控制系統(tǒng)控制效果最好。建立仿真框圖如下 爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)仿真框圖設(shè)定PID控制器參數(shù)如下：KP=8，Ti=，Td=30，得到仿真結(jié)果如下圖所示 爐膛負(fù)壓控制仿真結(jié)果仿真結(jié)果顯示，該控制系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)，時(shí)間常數(shù)小，有很好的控制效果。建立仿真框圖為： 溫度串級(jí)控制仿真框圖在該控制中，由于微分信號(hào)引入了高頻干擾，因此，主控制器沒(méi)有微分項(xiàng)，主控制器參數(shù)為Kp=5，Ti=，Td=0，風(fēng)量PID控制器參數(shù)為Kp=4，Ti=，Td=10，進(jìn)料PID控制器參數(shù)為Kp=5，Ti=，Td=20，仿真結(jié)果如下圖所示。本章小結(jié)本章對(duì)MATLAB軟件做了簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)汽包水位控制系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)、風(fēng)煤比控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，通過(guò)仿真結(jié)果顯示，將三沖量控制應(yīng)用于汽包水位控制、前饋PID控制應(yīng)用于爐膛負(fù)壓控制、在交叉限幅比值控制中引入溫度PID串級(jí)控制應(yīng)用于風(fēng)煤比控制都取得了較好的控制效果。本文分析了鍋爐汽包水位系統(tǒng)，對(duì)鍋爐汽包水位進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析，對(duì)汽包水位控制的幾種方案進(jìn)行了對(duì)比分析，確定了采用三沖量的控制方案。能有效地避免“虛假水位”現(xiàn)象。該方案對(duì)于鼓風(fēng)干擾對(duì)象能及時(shí)有效的作出響應(yīng)，滿足爐膛負(fù)壓控制的要求。本文由于時(shí)間緊迫，同時(shí)也由于知識(shí)有限，對(duì)每個(gè)控制系統(tǒng)都是分割開(kāi)來(lái)單獨(dú)考慮，沒(méi)有考慮其相互間的關(guān)系。從課題選擇到具體的習(xí)作過(guò)程，無(wú)不凝聚著譚老師的心血和汗水，他在百忙之中抽出大量的時(shí)間來(lái)指導(dǎo)我們，在我的畢業(yè)論文寫(xiě)作期間，譚老師為我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議，使我順利完成畢業(yè)論文，在此向譚老師表示深深的感謝。他們積極的幫助我查資料和提供有利于論文寫(xiě)作的建議和意見(jiàn)，在此衷心得向他們說(shuō)聲