熱電廠鍋爐溫度控制系統設計

王洪陽

摘 要：文章介紹了熱電廠鍋爐溫度控制系統設計，熱電廠鍋爐的發展歷程，以及DDC的鍋爐溫度控制系統。并詳細論述了DDC鍋爐溫度控制系統內工作原理以及工作過程中出現的一系列問題進行了解答，文章的最后并對熱電廠鍋爐溫度控制的新技術進行了闡述。

關鍵詞：鍋爐；溫度控制；DDC

0 前言

隨著現代工業生產的迅速發展 ，對鍋爐安全運行及對控制質量的要求也不斷提高 。鍋爐溫度控制系統可以實現對整個鍋爐系統工藝流程的控制 ，對于提高產品質量以及能源的節約都起著重要的作用。 生產過程中根據物流性質的信息和操作條件的信息，在可能獲得的原料和能源條件下， 進行生產過程的工藝流程的分析與綜合， 有效實現生產過程的控制目標。溫度是保證鍋爐設備安全的重要參數，過熱會直接影響鍋爐運行的安全。國內的鍋爐大多數還是依靠燃煤和燃油為主。燃料燃燒時會產生大量的廢氣和廢渣，毋庸置疑，鍋爐燃料的燃燒給環境造成了嚴重的污染，在一定程度上給人們的生產和生活帶來了很大的危害。早期的傳統的鍋爐控制絕大多數是由人工直接控制的，一方面造成了人力的浪費，另一方面鍋爐工作人員的安全性和可靠性都不是很高。熱電廠鍋爐及其溫度有著很多變量，分布式的系統特征。溫度測量的準確與否直接關系著能源的消耗，提高效率和蒸汽質量是至關重要的指標，所以說精確的溫度實時監測對指導鍋爐的正常運行有著非常重要的意義。

1 熱電廠鍋爐的發展歷程

鍋爐在石油，化工，熱力，以及電力等工業生產領域內應用非常廣泛，所以說鍋爐溫度的控制效果，在發電，供熱，煉油，煉鐵以及煉鋼等工業和民用部門中是至關重要的技術指標。因為鍋爐控制系統的工作質量直接影響著鍋爐的正常生產，所以他直接決定了電廠等工業基地是否能夠安全，經濟，高效的進行生產。最近幾年來，伴隨著我國工業生產和科學技術的迅速發展，企業對過程自動化控制水平的要求也不斷提高。鍋爐溫度控制的被控對象是一個具備著延遲性，以及慣性的非線性系統。不過目前很多鍋爐依舊通過依靠人工賴加常規儀表，通過利用傳統PID控制方法對鍋爐溫度控制系統進行操作以及實時監控。如果鍋爐溫度被控對象滯后時間比較長，滯后時間越長控制就越難，而且影響滯后時間的因素很多，這樣就會直接造成工人勞動強度增大，以及生產效果不明顯，同時很難保證生產安全。所以說鍋爐溫度控制系統一直是工業技術人員研究的重點和熱點。從在理論上講，鍋爐溫度控制系統的形成與發展經歷了三個階段。第一階段是控制發展的初級階段，是50年代末起到70年代的經典控制理論階段。這個階段主要采用電動，液動以及氣動等常規儀表，對國產控制中的溫度，流量，壓力以及液位進行大概的控制。第二階段是發展階段，是70年代至90年代的現代控制理論階段。由現代控制理論作為理論基礎，利用計算機和自動化儀器，對復雜控制系統進行控制。第三階段是高級階段，是90年代至今的智能控制理論階段。控制的方法一直依據控制需求的方向發展，也就是綜合化和智能化是其發展的主要目標。最近幾年來，人工智能的快速發展為控制策略的智能化發展奠定了良好的理論基礎。在智能控制理論中，專家控制系統和模糊控制系統以及神經網絡控制系統是前景非?？捎^的三種控制方法。

2 過熱蒸汽溫度控制系統

鍋爐過熱器出口的過熱蒸汽溫度采用的是耐高溫高壓的合金剛材料，如果溫度過高會使蒸汽管道內產生過大的熱膨脹而毀壞， 導致汽輪機葉片的水蝕。大型鍋爐都采用復合式過熱器， 當對流式過熱器的煙氣量增加， 煙氣溫度也隨之升高。

2.1 設置減溫控制系統

該系統是一個串級雙回路控制系統，副回路的被控量可以形成二級減溫器出口蒸汽溫度的偏差信號，可以提高鍋爐出口蒸汽溫度的調節品質。

2.2 設置再熱汽溫控制系統

再熱汽溫控制是為了提高大容量、 高參數機組的循環效率，有利于提高循環熱效率，它對鍋爐負荷和燃燒工況等因素的影響很大，主要采用擺動火嘴加噴水減溫的控制方式。在鍋爐 A， B 側出口裝有兩個出口蒸汽溫度測點，把兩個測點的平均值作為再熱汽溫控制使用。 根據隨機組負荷變化的再熱汽溫設定值與再熱蒸汽測量值進行比較， 設計控制鍋爐機組負荷和送風量的前饋信號。形成對燃燒器火嘴傾角的控制指令。同時噴水減溫能起到保護性質的減溫作用，根據擺動火嘴控制指令的偏置量，設置適當的調溫手段， 以修正調節慣性，通過改變蒸汽的熱焓來調節溫度。

2.3 噴水控制系統

汽溫調節通常采用噴水減溫手段，噴水減溫調節操作簡單， 在明確每級減溫器所擔負的任務下。 第一級布置的被調參數是屏式過熱器出口汽溫， 其主要任務是保證出口蒸汽溫度在規定的范圍內。噴水減溫調節操作靈敏。改變將不同高度的噴燃器組投入工作。同時也可以改變煙氣量，若改變煙氣量就可以改變煙氣對過熱器的放熱量，煙氣再循環改變煙氣流速，再循環煙氣量改變時爐膛溫度發生變化。 爐內輻射吸熱與對流吸熱主要是通過煙氣旁路調節，在過熱器處的對流煙道安裝煙氣擋板，在鍋爐尾部用煙氣旁路來調節再熱汽溫，減小對過熱汽溫的影響，來滿足燃燒工況的要求。

3 總結

在工業生產中，鍋爐溫度控制一直是一個非常重要的研究熱點。不過由于鍋爐溫度的大慣性，大滯后以及非線性等一些特點，在實際過程控制中很難確定被控對象的精確模型。因此常規的PID控制效果并不是非常的理想，很難達到被控對象的控制要求。首先對過程控制實驗的EFAT/P 過程控制實驗裝置結構進行詳細的分析，然后又通過反復做實驗，最終獲得了鍋爐溫度控制的階躍響應曲線，并且依照鍋爐溫度的變化曲線，建立了鍋爐溫度被控對象的數學模型。其次依據鍋爐溫度被控對象的動態特征，提出了 PID 控制，模糊PID 控制以及神經網絡的 PID 控制等三種控制方案，并對三種控制方式的基本原理，結構和實現形式進行了討論分析，而且還設計了智能 PID 控制算法的鍋爐溫度控制系統。

參考文獻：

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