MATLAB燃烧PID控制.docx

《MATLAB燃烧PID控制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MATLAB燃烧PID控制.docx（19页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、大连理工高校城市学院本科生毕业设计（论文）学院：电子与自动化学院专业I自动化学生：王鬲飞指导老师I姚丽君完成日期r2010年5月9日大连理工高校城市学院本科生毕业设计（论文）MAT1.AB在锅炉燃烧中的应用题目（二号、黑体、居中）；毕业设计论文）页五号、宋体）衣格插图表（五号、宋体幅（五号、宋体）MAT1.AB在锅炉燃烧中的应用摘要工业自动化涉及的范围很广，过程限制是其中最宙要的一个分支。它主要针对工业过程的五大参数，即温度、压力、潦量、液位（或物位）、成分和特性等参数的限制问题,，过程限制粗蛊了许多工业部门，例如石油化工、电力、冶金、轻工、纺织等部门，在国民经济中所占有的地位极其重要。依据实

2、际应用领域和工艺过程的不同，所采纳的限制方式及其侧重点也不相同.而在大量的工业生产中燃烧都是必要的一环，从燃烧角度来说，有燃油、燃煤、燃气的区分。虽然燃烧的应用场合和燃料可能不同，但燃烧过程的限制都不外是燃烧限制、温度限制、燃烧程度限制、平安性限制,节能限制等。本次课题的目的就是基丁生产实际的需求，针对蒸汽压力限制、燃料空气比值限制和炉脱负压限制进行系统框架设计并在MAT1.AB环境下建立模型、进行限制算法的实现探讨。其生要采纳了MAT1.AB中的SlMu1.lNK工具箱进行仿其，通过模拟示波器中的波形来调整参数，改良限制效果。关键字：燃烧限制系统，MAT1.AB,过程限制，SIMIXINKT

3、HEDESIGNANDSIMU1.ATIONOFTHECOMBUSTIONCONTRO1.SYSTEMBASEDONFUE1.STEAMBOI1.ERABSTRACTIndustrialautomationinvolveaVCrywiderange,whileprocessconlrolisoneofthemostimportantbranches.Itmainlyrefertocontroltechniquesoffiveindustrialprocessesparameterswhicharetemperature,pressure,andHow,liquidlevel(orbits),c

4、ompositionandcharacteristics.Processcontrolcoversmanyindustries,suchaspetroleum,chemicalindustry,electricpower,metallurgy,lightindustryandtextiledepartment.Iloccupiedanextremelyimportantpositionofthenationaleconomy.Thecontrolmodesandtheiremphasisdependonthedifferentactualapplicationandprocessenginee

5、ring.CombuslionisessentialinheindustrialProdUCIion.Burningspeaking,itcanbedivideintofuckcoalandgas.Althoughburningapplicationsandfuelcombustionprocessmaybedifterent.theconrolofburningprocessallinvolveburningcontrol,temperaturecontrolandburninglevelcontrol,safelycontrol,degreeofsavingenergycontroletc

6、.Thepurposeofthissubjectistodesignthesystemframeworkforsteampressureconlrol,fuelairratiocontrolandhearthnegativepressurebasedontheactualproductionneeds,alsomaken)dclinIhcMAT1.ABenvironmentaswellasresearchforthealgorithmofcontrol.ItnainlyusestheMAT1.ABandSIMU1.INK100IbOx.adjustingtheparametersince11n

7、softhewavcfor11ofoscilloscopc.Asaresult,theCOnIrOleffectimproved.KeyWordszxoinbuslioncontrolSyNem.MAT1.AB,processcontrol.SIMU1.INK1.1 引言锅炉是重要的工业设番，应用r炼油、冶金、化工、轻工等行业.并且锅炉还是被广泛的应用于国民经济各个部门的工业民用设备。随若锅炉的大规模运用，工业生产的不断扩大，作为动力和热源的锅炉,也向着高参数、高效率发展，为确保平安，保证生产，锅炉设备的限制系统就显得愈加重要.由于负荷变更从本质上说是非线性和时变的，锅炉侧又存在很大的延迟，负

8、荷适应实力和主蒸汽压力桎定的冲突始终是锅炉燃烧自动限制中有待于进步解决的问题。而且锅炉热烧限制系统不同于大多数生产过程限制系统，它不仅存在动态品质调整的问题还要考虑到锅炉的经济燃烧。如何使主蒸汽压力既具有良好的动态特性，又能使入炉燃料得以充分燃烧（即高效燃烧问题），是燃烧优化限制的!正内涵，也是燃烧过程限制的关键。目前，主汽压调整系统的限制器采纳的限制规律以常规的基于数学模型的PlD限制为多。自70年头以来，在锅炉系统的建模和限制方面，从理论和实际应用上进行/深化的探究，包括线性和非线性模型的建立及各种限制方法，如PID限制、自整定限制、模糊限制、神经网络限制、最优限制、预料限制、预见限制、鲁

9、棒限制、容错限制、反馈线性化限制、多变量频域限制，以及蒸汽压力回路的均衡燃饶限制、采纳炉膛温度信号和炉膛辐射能信号为中间被调量的串级限制、工程中常用的干脆能量平衡方法等。1.2 相关领域探讨现状1.2.1蒸汽锅炉发展和意义工业蒸汽锅炉的发展经验了由简洁到困难、由低参数到高参数、由雉一品种到系列化产品的发展过程。随着材料和制造工艺的提高，锅炉的结构更加完善，种类日益丰富.工业锅炉是一个比较困难的工业设备，有几十个测量参数、限制参数和扰动参数，它们之间相互作用，相互影响，存在明显的或不明显的困难因果关系，而I1.测控参数也常常变更，存在肯定的非线性特性,这切都给锅炉的限制增加r难度。辆炉限制技术的

10、发展经验了几个历史阶段：(D纯手动阶段在六十年头以前，由于自动化技术与电子技术发展不成熟，人们的自动化观念还比较淡薄，这段时期的锅炉一般采纳纯手动的限制方式，即操作工人通过阅历确定送风、给水、引风、用料的多少，通过手动操作器等方式来达到限制锅炉的目的。这样就要求司炉人员必需有丰富的阅历，增加了工人的劳动强度，事故率高，更谈不上保证锅炉的高效率运行。(2)自动化单元组合仪表限制阶段随着自动化技术与电子技术的发展，国外Ci经开发并广泛应用了全自动工业锅炉限制技术。60年头前期，我国工业锅炉的限制技术起先发展.60年头后期我国引进了国外的全自动燃油工业锅炉的限制技术，70年头后期己经研制了一些工业锅

11、炉的自动化仪表，正式将自动化技术应用于工业锅炉限制领域，因而热效率有所提高，事故率也有所下降.但是，由于采纳单元组合仪表靠硬件来实现限制功能，牢靠性低，精度不高，而且只能完成一些简洁的限制算法，不能实现一些较先进的算法和限制技术，限制效果仍旧不志向。(3)采纳微机测控阶段随着电子技术的发展，高集成度、高牢旅性、价格低廉的微型计算机、单板机、单片机、工业专用限制计算机的出现以及在我国的广泛应用，为锅炉限制领域开拓了一片广袤的天地。运用计算机技术，开发出高效率、高牢靠性、全自动的微机工业测控系统日益得到重视。80年头后期至今，国内己经接连出现了各种各样的锅炉微机测控系统，明显地改善/锅炉的运行状况

12、，但还不够完善，并对环境和抗干扰要求较高。(4)智能限制理论的广泛应用阶段由于现代限制理论的发展以及在各方面的应用，解决传统限制理论难以解决的问题，给工业过程限制带来了崭新的应用前景，并取得了前所未有的效果，成为目前正在快速发展的一个领域。各种形式的限制系统、智能限制罂不断地开发和利用。R前常用的有：多级递阶智能限制；专家限制系统与专家限制器;仿人智能限制器；自寻优模糊智能限制系统；自学习限制系统;基于神经网络的限制系统.除此之外还有综合了几种限制形式的混合式智能限制器(或系统)等多种形式，如以模糊限制为基础的专家模糊限制系统，最格见的是以常规PID数字限制为基研!，通过专家系统在线实时整定P

13、lD限制参数,即所谓的智能（或专家）自适应PlD限制器。通过对我国锅炉限制现状的分析，在硬件方面，许多锅炉的限制仍旧运用常规仪表、继电器作为主要的限制手段，须要过多的人为参加，即使现在的仪表不少已趋于智能化，但对其运用也主要局限在检测方面;在软件方面，传统的PID限制算法己经不适合像锅炉这样的非线性、时变、多变量祸仔的困难系统。锅炉耗班大量燃料的同时，还耗费了大量的电能,如何提高锅炉热效率问题,始终是专家学者所关注的问题。因此,总结国内外锅炉限制阅历，结合我国锅炉应用的详细实际,设计出适合的锅炉限制硬件系统，并应用现代限制理论、先进限制兑法，提面锅炉限制的自动化水平，使锅炉限制实现自动限制、提

14、高锅炉的工作效率、合理利用资源，达到锅炉限制系统平安、节能、环保运行的目的，不仅具有很高的学术探讨价值,而且具有显著的经济效益和深远的社会效益。1.2.2燃烧限制系统简介现代燃烧限制系统指在无人干脆参加状况下通过自动化仪表和自动限制装假（包括计铝机和计算机网络）完成热力过程参数测量、信息处理、自动限制、自动报警和自动爱护.它的范围极其广泛,包括了主机、协助设备、公用系统的自动化。而其中最重要的是锅炉、汽轮发电机组运行的自动化，它大致包含四个博本内容：1、自动检测指热力过程中温度、压力、流量、液位、成分等热工参数的测量由自动化仪表来完成。自动检测的热工参数是监督火电厂机组是否正常运行的依据，是随

15、时调整自动限制作用的依据，也是机组进行经济核算事故分析、自动报警等的数据来源。2、自动调整一般指正常运行时，操作的自动化，即在肯定范圉内，自动地活应外界负荷变更或其他条件变更，使生产过程自动进行。锅炉的自动调整，主要包括以卜四个部分的限制：汽包液位的限制:限制汽包液位高度在一个能保证锅炉平安运行的位置，水位过高会影响汽水分别，产生汽带水现象:水位过低会影响汽水循环，使金属局部过热而爆管，导致武大事故。因此，必需对汽包水位进行自动调整，把水位严格限制在规定范围内。(2)汽包蒸汽压力限制:维持蒸汽压力恒定，蒸汽压力是衡盘锅炉的蒸汽生产址与负荷设备的蒸汽消耗量是否平衡的歪要指标，是蒸汽的近要工艺参数

16、。蒸汽压力过低或过高，对于金属导管和负荷设备都是不利的。压力过高，会加速金属的嫡变，导致锅炉受损:压力过低，就不行能供应应负荷设备符合质量的蒸汽。因此，限制蒸汽压力是平安生产的须要，也是保证燃烧经济性的须要。(3)最优燃烧限制：即最优空气燃料比限制，在保证锅炉汽压桎定的前提下，调整炉排转速和鼓风量的配比，以使锅炉燃料得以充分燃烧，达到最优燃烧。(4)炉腺负压限制：负压限制即限制引风量使锅炉运行在负压状态卜.，避开锅炉炉膛向外喷火，同时也避开锅炉热量因为正压而被过多地随排放的尾气排放，保持锅炉燃烧的经济性.3、远方限制及程序限制：远方限制是通过开关或按钮，对生产过程中重要的调整机构和截止机构实现

17、远距离限制。程序限制主要是指机组(或局部系统、设备)在启动、停止、增减负荷、事故处理时的一系列基于逻辑的操作。4、自动爱护：是利用自动扮装困，对机组(或系统、设备)状态、参数和自动调整进行监视,当发生异样时，送出报警佶号或切除某些系统和设备，避开发生事故，保证生命和设法的平安。火电厂的自动爱护对象主要有祸炉、汽轮发电机本体、协助设备、局部工艺系统以及自动调整系统等。大型火电厂自动化的任务是保证机组平安运行，提高机组生产效率，满意电网负荷要求，降低操作人员的劳动强度，因此要具有相应的自动化措施与之相适应：1、数据采集系统(dataacquisitionsystem,DAS)广义称为计算机监视系统

18、,包括数据采集与显示、制表打印、报警、在线性能计算、操作指导。2、协调限制系统(CoordinatiOncontrolsystemCCS)或模拟量限制系统(modulatingcontrolsystemMCS):通过限制网路协调汽轮机和锅炉工作状态，同时给拘炉自动限制系统和汽轮机自动限制系统发出指令，以达到快速响应负荷变更的目的，尽最大可能发挥机组的调频、调峰实力，稳定运行参数。它通常指机、炉闭环限制系统总体，及其相关子系统。3、锅炉炉腺平安监控系统(furnacesafeguardsupervisorySyStem,FSSS)或燃烧器管理系统(burnermangementSyStein,B

19、MS):主要功能是爱护锅炉炉膛的平安，避开发生爆炸事故，以及监视锅炉内工况，对气、油、燃烧器进行遥控或程控管理。4、依次限制系统(sequencecontrolsystem,SCS):在生产过程中,对某工艺系统或某大型主设备及有关的协助设备群，包括电动机、阀门、档板的启动、停止、和运行中的事故处理，按预先制定的序列(时间、判据等)进行相关和有序的逻辑限制。依次限制系统递阶式结构，包括:机组级、组级顺控、子组级顺控和设备级限制等四级组成，实现盛个机组中各主要设各的监视操作、依次启惇和联锁爱护等功能.机组级是最而一级的依次限制，也称机组自启停系统，它能在少量人工干预下自动完成机组的启停。功能组级是

20、操作人员发出功能组启动指令后，同功能组的相关设备按预先规定的操作依次和时间间隔自动启动。以完成生产流程的一个特定功能目标。依据吩咐恳求可以自动完成这些相关子组和设备的自动依次操作联动、成组试验以及招用设备的选择和自动切换等。子组级顺控是将某台辅机及其附属设备(如润滑油系统、相关挡板、阀门)作为一个整体进行限制。设备级(又称驱动级)限制包括了单台设备的基本限制回路和联锁爱护逻辑。2锅炉燃烧限制系统限制原理2-1系统基本结构与设备母管图1锅炉燃烧系统的简要管道和仪表流程图(D汽包由上卜锅筒和三组沸水管组成。水在管内受外部烟气加热，发生自然循环流淌，并渐渐汽化，产生的饱和蒸汽集聚在上锅筒。为了得到干

21、度比较大的饱和蒸汽，在上锅筒中还装设汽水分别设备。下锅筒主要用于连接沸水管，同时还用来储存水和水垢。(2)炉膛是使燃制充分燃烧并释放热址的设备得到的卷烟烟气依次经过各个受热面，将热量传递给水以后，由烟囱排至大气。(3)过热器是将锅炉所产生的饱和蒸汽接着加热为合格蒸汽的换热器件，亦称为过热蒸汽换热器(4)空气预热器是接着利用烟气余热，加热燃料燃烧时所需的空气的换热器件。通常大、中型锅炉均设有空气预热器，小型锅炉由于力求简洁，股不采纳空气预热器。为保证正常工作，锅炉还必需有一些协助设备，包括以下几部分：(D引风设备：包括引风机、烟囱、烟道几部分，用它将锅炉中的烟气连续排出。有些小型锅炉不采纳引风机

22、，而只利用烟囱的自然抽力来解除烟气。(2)送风设备：由送风机和风道组成，用它来供应燃料燃烧所须要的空气。(3)绐水设备：由给水泵和给水管组成O给水泵用来克服绐水管路的流淌阻力和炉筒的压力，把水送入锅炉。为/平安，锅炉房通常要有两台以上给水泵，并且采纳气动和电动两种拖动方式，起着相互备用的作用。(4)水处理设备:其作用为用来清除水中杂膜和降低给水硬度防止锅炉受热面上结水垢和腐蚀锅炉，从而提裔锅炉的经济性和平安性。(5)供汽设备：由过热器、减温器、集汽包、供汽管路等组成。由揭炉汽包引出的饱和蒸汽，通过过热器把蒸汽的温度提高肯定程度，由减温罂限制所需温度，再由蒸汽管道送至用户。(6)仪表设备：包括蒸

23、汽、水流量、压力、温度、液位指示、给煤、送风等机械和自动调整装置组成，有的用气压作调整动力，也有的用液压，还有的用电作调整动力。通过仪表和自动记录的反应，对流量、压力、温度、液位指示、给煤、送风、引风等的变更来进行调整，达到生产运行的要求。2.2主要限制技术及要求概念.锅炉的燃烧过程是一个具有强干扰、非线性、时变、多变量的困难过程锅炉燃烧过程自动限制系统的任务是限制燃料燃烧过程，使燃料燃烧所供应的热量适台外界对沛炉簿出的蒸汽负荷的需求，同时保证锅炉的平安经济运行。因此，当锅炉负荷变更时，须要进行燃烧的调整通常招副炉燃烧系统视为三输入三输出系统,输入量为燃料量,送风量和引风量;输入量为主燃气压力

24、.炉腌温度和炉负压.同时.还存在着错综困难的扰动参数,包括燃气流量扰动和燃料品侦扰动等.这些参数相互作用如图2-3所示.在实际限制系统中,通常系统简化为一:个子系统:燃料限制系统,送风限制系统,引风限制系统.燃料品质燃料量送风量引风量饵炉燃烧系统薨汽压力炉也温度炉膜鱼压2-3幡炉燃烧系统参数相互作用机图Fig.2-3Intcract100ofboilermbustionsystemparameler锅炉燃烧系统自动限制基本任务,就是使燃料燃烧所产生的热S1.适应蒸汽负荷的须要,同时还要保证经济热烧和锅炉的平安运行,详细限制目标可概括为三个方面.锅炉燃烧过程自动限制主要包括：(1)燃料员的限制.

25、(2)送风量的限制.(3)引风量的限制.铜炉燃烧系统的限制目标T维持蒸汽压力稳定蒸汽压力是衡量蒸汽供求关系是否平衡的重:要指标,是歪要工艺参数.蒸汽给定压力过高或过低,对于金属导管和负荷设备都是不利的:压力太i,会加速金属的端变；压力太低,就不行能供应使各负荷设备符合质量的蒸汽.在运行过程中,蒸汽压力减低“表明蒸汽消耗量大于锅炉发气量;反之,蒸汽压力上升，说明蒸汽消耗量小了锅炉发气S1.因此严格限制蒸汽压力,是确保平安生产的须要,也是维持正常生产负荷的须要,保持汽压稳定也是锅炉正常运行的基本要求.锅炉主蒸汽压力是燃烧量限制系统的主要被调量，在主要扰动卜.，主蒸汽压力的动态特性。引起蒸汽压力变更

26、的因素是许多的，如燃料量送风星、给水后、蒸汽流量、以及各种使燃烧工况变更的缘由.它的主要扰动燃料珏的变更（称为内扰）和蒸汽量的变更（称为外扰）.保证燃烧过程的经济性送风调整系统的好坏，干脆影响炉膛的空气过剩系数的变更，引起空气过鼎系数变更的主要扰动是热料量和送风量。风量扰动下对象的动态特性具有较大的自平衡实力，几乎没有拖延和惯性，近似为比例环节。而燃料量扰动时,需经过输送和燃烧过程而略有拖延。由于送风系统几乎没有延迟和惯性.所以在燃料足够的状况下送风量的大小将比较干脆的反应在锅炉的蒸汽压力上。使空气和燃料量相适应.维持燃料量和送风量有肯定的比值.是燃烧过程的最佳操作条件,是提高锅炉效率和经济性

27、的关键措施.图2-2清晰的表明,假如能够恰当的保持燃烧量与送风量的正确比值,就能达到坳小的热址损失和最大的燃烧效率.反之假如比值不当,空气不足,离开最相宜的空燃比,就会导致燃料的不完全燃烧,当大部分燃料燃烧不完全时,热量损失直线上升;假如空气过多.就会增加热量损失,使大量的热量损失在烟气之中,使燃烧效率降低,并造成对四周环境的污染.一般地说,对丁典型的燃油锅炉,在燃气中保持2%的乳或者10%的过剩空气是最相宜的;对于典型的燃油锅炉,在燃油中保持3.5%的氧或者20%的过剩空气是最合适的.热量损失是最少的.健持炉It压力稳定炉膛负压是送风量和引风量相平衡的标记,锅炉在正常运行中,炉膛压力也必需保

28、持在规定的范围内.假如是负压操作.则负压偏正,局部地区简洁喷火.不利于平安生产和环境卫生;负压过大.漏风严峻.总风量增加.烟气热损失增大,不利于经济燃烧.由于燃烧室的空间很大,加之介质密度差产生的自生引力,使沿若炉膛向上负压越来越大,所以保持某个高度的负压是必需的.可行的.炉朦负压主要受送、引风机的影响，调整通道的动态特性较好，扰动通道的K升时间很短，K升速度很快。通过对燃烧过程被控对象动态特性分析可知，燃烧过程的主要扰动为给煤珏（内扰）和蒸汽负荷变更量（外扰），在燃烧率扰动下，汽压被控对缭存在肯定的滞后时间，依据汽压变更去变更燃烧率（即同时协调地变更燃料量、送风地和引风量）能够较为有效的限制

29、汽压。这就为燃烧过程的设计供应了依据。对象困难性锅炉燃烧限制目标是相辅相成的.蒸汽压力变更.须要调整燃料和送风,这势必会引起炉膛内含氧量和负压的变更:炉膛含氧量变更,须要调解燃料和送风的比值,文本中采纳变比值调整含氧珏使含氧保持恒定,炉膛负压变更,须要调整引风，继而会引起送风量的变更,从而导致蒸汽压力变更,另外引风量变更也要引起含毓量的变更.同时.由于实际过程中燃料的配比极其不稳定,燃料的热值时好时坏.“负荷流量”的须要有时高有时低,致使被控对象极其不稳定,所以锅炉燃烧对象存在剧烈的外部干扰.另外,燃烧系统须要经过汽包汽水分别系统才能形成蒸汽,这又使得主蒸汽的压力变更具有肯定的滞后性.总之,锅

30、炉燃烧对象是一个具有多变量,强耦合,强干扰.大沛后的困难过程系统.常规的PID限制很难相:兼顾使得这些限制目标达到相对稳定,因此须要考虑更加困难的,先进的,智能化的限制方案才能实现.图2为燃烧限制系统的耦合关系示意图.困24地烧桂制系统的拚合关系Fig.2-4TbecouplingrelationinCOmbWtiOncontrolsystemItnJCtUre经过以上对锅炉燃烧限制系统困难性的分析可知,锅炉燃烧系统限制变附及操纵变量如表2-1所示：A2-1炉燃烧过程的任务、献技变步和操纵变量Tab.2-IThetask,controlledvariablesandmanipulatedVan

31、abln控机任务被控受家操圾变量射炉蒸汽出口压力稔定蒸汽压力燃耗量燃烧过程的经济运行燃料量与送风It比值送风量积炉炉Ii负压及定炉也负压引风”锅炉燃烧限制系统的基本任务是使燃料燃烧所产牛的热量适应负荷的需求.同时保证锅炉的经济.平安运行.为适应蒸汽负荷的变更,应刚好调整燃料量;为完全燃烧,应限制燃烧量与送风量的比值,使过剩空气系数满意要求;为了防止燃烧过程中火馅或者烟气外喷,应限制炉膛负压.这三项任务相互影响,应消退或减弱它们的关联.小结本节介绍了退炉燃烧系统中各变量的动态特性及其相互之间的耦合关系,明确网述了燃烧系统的限制目标,指明白限制的困难性.2.2.3铜炉燃烧系统的动宓特性蒸汽压力限制

32、系统的动态特性锅炉蒸汽压力是燃烧过程调整对象的主要被调量,引起蒸汽压力变更的因素有许多,如燃料量,送风址,引风量,蒸汽流量以及各种使燃烧工况发生变更的缘由.它受到的主要扰动分为内扰(燃料的变更)和外扰(蒸汽流出的变更)以蒸汽压力作为被调量的燃烧过程示意图如图2”所示.其中：河.一燃料调节阀开度;夕一送风量；%给水量；。一蒸汽流量;B-燃料量；。一炉膛发热匮；El一汽包出口蒸汽压力；M。一用汽设备调节阀开度(1)内扰特性锅炉正正常运行时,若进入炉膛的燃料发生变更,则炉膛发热员马上化.蒸发出部分可以看作是一个储热脑的容器,反映储热珏多少的主要参数是汽包压力P.当炉膛发热址Q和蒸汽流量D所带走的热量

33、不相等时,汽包压力P就要发生变更：（八）蒸汽压力变更的动态特性与锅炉的供气条件有关.假如用气员D不变.而燃料量变更产生内扰时,蒸汽压力发生变更；(b)若用气设备的调整阀开度M不变,则随着气压的上升,蒸汽潦量也将蟠加，当蒸汽流量带走的热量等于燃料增加的热量时,蒸汽压力又在新的数值上槎定E来,系统达到新的平衡.(2)外扰特性外扰有两种状况,一种是负荷设备的蒸汽脚门开度变更,另一种是负荷设备用气量突然增加(或者削减)所产生的.卜面就分析两种状况的扰动卜;蒸汽压力变更的动态特性.（八）若负荷设备的蒸汽调整阀开度M突然变更,锅炉的气压也随即变更.当M突然开大,则从汽包中流向负荷设备的蒸汽流量D凸上增加口

34、但是,由于燃料量没有增加,汽包压力渐渐卜降,从汽包中流出的蒸汽流量也渐渐削减.故终蒸汽流鱼只能复原原值.也就是说,燃料应不变更的状况下.在平衡状态时,锅炉供应的蒸汽流量也不会变更.至丁发门开度M增大后,短时间增加的蒸汽fit是依靠锅炉蒸发部分储热量削减(压力减低)放出来的.(b)当负荷设备蒸汽用量突然增加时.汽包蒸汽压力变更.当蒸汽流量增加时.汽包蒸汽用力则下降,假如蒸汽流量接着保持增大后的数值.由于燃料量没有增加,热量不能平衡,所以蒸汽压力始终下降,直到变更燃料量使其产生的热址与蒸汽流域相平衡时,才能复原锅炉的蒸汽压力.送风限制系统的动态特性为使锅炉适应负荷的变更,必需同时变更送风址和燃料贵

35、.恰好满意完全燃料所需的空气量只能用于燃料元素分析,称之为理论空气量.一般实际送风量都要比理论空气量大一些.用过量空气系数来衡量.有时称为空燃比.其最终任务是达到最高的锅炉热效率.燃烧过程是燃料的氧化过程,为了充分燃烧,必需供应足够的空气,即保证肯定的剩余空气系数a假如空气不足,就会造成不完全燃烧,导致锅炉冒黑烟,让位燃烧的燃料跑掉,造成能源损失,并破坏炉内的气象:假如空气过量,由于是高温燃烧就会从炉内由排烟带走大量的热量,降低了火焰湿度.导致氧化觌和氧化硫排出盘用加,污染大气,同时锅炉的寿命减短,因此必需有效地限制洞余空气系数a空气系数与热量损失如图2-2所示:图2-2过剩空气授关和不完全燃

36、烧搔失示意困Fig.2-2Ovennountofairlossandimcomplctccombustionloss由图可见,最高燃烧率区是指空气系数不高也不低的一个区域.试验证明一般在1.()21.1区域时,可以获得珏高的热效率.通过实践相识到,比较好的在实际限制中获得空气的过剌系数方法是利用氧化镉干脆测量烟气中的含氧量.这是因为：（八）空气过剩系数和含氧量间有如卜的近似的线性关系：21=21-0,(b)辄化偈氧量计滞后时间和惯性较小.这样我们就可以通过检测烟道中的含氧量来推断空气过剩系数的大小.从而去限制空燃比.使其有最佳的协作，保证燃烧过程处丁最佳燃烧状态.各种燃料都是由碳、缎、毓、财、

37、碗五种元素和灰分、水分组成的。只是不同的燃料各元素和灰分、水分所占的比例不同而已。但是这五种元素只有碳和氢是可以燃烧的(瓶也可以燃烧，但燃料中含质量很少，可忽视不计)。C+O2=CO22H2O2=2H2O依据燃料中碳和氢元素的含量和化学方程式，计算:出来的一千克燃料完全燃烧所须要的标准状况下的干空气，称为理论干空气量，其单位对固体和液体燃料来说为m3/kg,对气体燃料则是m3m3.考虑到空气中常常含有肯定址的水蒸气,一般都假定每千克空气中含IOg水蒸气，因此，燃烧所须要的理论空气量为1.016m3kg.弓I风限制系统动态特性时象调整通道的动态特性较好.但扰动通道的飞升时间很短,飞升速度很快.3

38、限制系统基本模型建立3.1蒸汽压力限制系统和燃料空气比值限制系统基本模型燃油蒸汽锅炉热烧的目的是生产蒸汽供应其他生产环节运用一般生产过程中蒸汽的限制是通过调整压力实现的，随着后续环节的生产用量不同，反映在燃油蒸汽锅炉环节就是蒸汽乐的波动.维持压力恒定是保证生产正常进行的首要条件。保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动刚好调整燃烧产生的热,而燃烧产生热送的调整是通过限制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气实现的。因此，蒸汽压力是徭终被限制量，可以依据生成状况确定：燃料量是依据蒸汽压力确定的：空气供应量依据空气量与燃料量的合理比例确定。燃烧炉蒸汽压力限制系统和燃烧空气比值限制系统的方案如下图

39、3.1.3.2所示3.1燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统结构简图蒸汽压力3.2燃烧炉禁汽压力控制系统和燃料空气比值拄制系统框图.3.2.炉膛负压限制系统当锅炉炉腌负压力过小时，炉腺内的热烟，热气会外溢，造成热量损失，影响设备平安运行甚至危及工作人员平安：当炉膛负压太大时，会使外部大量冷空气进入炉膛，变更燃料和空气比值，增加燃料搅失，热量损失和降低热效率。保证炉腺负压的措施是引风量和送风量的平衡。假如负压波动不大，调整引风量即可实现负压限制：当蒸汽压力波动较大时，燃料用量和送风量波动也会较大，此时，常常采纳的限制方案如图如3所示.该方案中以负压为限制目标，用风垦做成限制闭环，利用前馈限制消退送风见变动对负压的影响.3.3炉膛负压限制系统框图3.4限制系统总框图4MAT1.AB环境下限制算法的探讨