鍋爐溫度控制策略的應(yīng)用分析

1、鍋爐溫度控制策略的應(yīng)用分析摘要 隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展和進(jìn)步，我國工業(yè)的城市發(fā)展不 斷加快，鍋爐已經(jīng)在我們的生產(chǎn)生活中得到了廣泛的使用，但是鍋 爐由于長時間的使用，會導(dǎo)致溫度快速增加，如果超出了鍋爐承受 溫度的限制就會造成鋼材的蠕變，從而大大降低了鍋爐的使用壽 命，本文對鍋爐溫度的控制方法進(jìn)行了分析和研究，并提出了一些 可行性建議。關(guān)鍵詞 鍋爐；溫度控制；策略分析衡量鍋爐是否正常運(yùn)行的重要指標(biāo)是過熱蒸汽溫度。如果過熱蒸 汽的溫度超過了蒸汽管道、過熱器管、閥門、葉片或者汽輪機(jī)的噴 嘴等設(shè)備部件允許工作溫度的時候，就會使鋼材加速蠕變，從而降 低了鍋爐的使用壽命。如果出現(xiàn)嚴(yán)重超溫的情況還有可能發(fā)生爆

2、破 的危險。反之溫度過低會引起熱耗上升，汽輪機(jī)末級蒸汽濕度增加, 進(jìn)而導(dǎo)致汽輪機(jī)的內(nèi)效率較低，加劇了對葉片的侵蝕。所以在鍋爐 的使用中，一定要保持其在一個穩(wěn)定的規(guī)定值運(yùn)行。1鍋爐溫度控制方案的設(shè)計改善大慣性、純滯后系統(tǒng)調(diào)節(jié)質(zhì)量的最有效的方法是使用串級調(diào) 節(jié)，所以在設(shè)計溫度控制設(shè)計方案的時候要采用串級模糊控制系 統(tǒng)，其控制系統(tǒng)如圖1所示。圖1圖1中：f是減溫水流量調(diào)節(jié)閥；p是副調(diào)節(jié)器，使用比例調(diào)節(jié)； fc是主調(diào)節(jié)器，使用混合模糊控制器，就是一個二維模糊控制器以 及常規(guī)的pi調(diào)節(jié)器并聯(lián)而形成的，除了可以快速消除副環(huán)外的擾 動外還能夠校正汽溫的偏差，保證汽溫控制的準(zhǔn)確程度。由減溫器 以及過熱器共同組

3、成汽溫調(diào)節(jié)對象，減溫水流量是對象調(diào)節(jié)通道的 輸入信號，過熱器出口氣溫為輸岀信號。為了使調(diào)節(jié)晶質(zhì)得到改善, 系統(tǒng)使用減溫器出口處汽溫e 1作為導(dǎo)前汽溫信號。在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的 噴水量發(fā)生變化以后，導(dǎo)前汽溫信號9 1的反應(yīng)要比被調(diào)量信號92 早很多。因為從調(diào)節(jié)對象中引出了 0 1信號，對象調(diào)節(jié)通道的動態(tài) 特征是由兩部分構(gòu)成：1）以減溫水的流量wj作為輸入信號，減溫 器出口位置汽溫0 1當(dāng)作輸出信號的通道，這樣的調(diào)節(jié)通道稱作導(dǎo) 前區(qū)。2）減溫器出口位置0 1作為輸入信號，而過熱器的出口汽溫 作為輸出信號的途徑，通常這部分調(diào)節(jié)通道是惰性區(qū)。導(dǎo)前區(qū) 的延遲以及慣性明顯要比惰性區(qū)小很多。在副回路內(nèi)發(fā)生擾動，比如

4、在減溫水流量發(fā)生口發(fā)性波動現(xiàn)象， 因為副冋路的存在，其導(dǎo)前區(qū)的慣性比較小，副調(diào)節(jié)器能夠及時地 做岀反應(yīng)動作，可以快速地消除其自發(fā)性波動，進(jìn)而使得過熱汽溫 保持基木不變的狀態(tài)。在副回路以外發(fā)生擾動造成過熱汽溫偏離t 給定值的時候，串級系統(tǒng)先在主調(diào)節(jié)器快速改變它的輸岀校正信 號，通過副調(diào)節(jié)回路來改變減溫水的流量，使得過熱汽溫恢復(fù)到給 定值區(qū)域。因為主調(diào)節(jié)器的慣性和延遲都比較小，所以其反應(yīng)速度 比較快。所以在串級模糊蒸汽溫度的控制系統(tǒng)中，其副凹路的主要任務(wù)是 耍盡快消除減溫水的流量自發(fā)性擾動以及其他進(jìn)入到副回路的擾 動，其主要對過熱汽溫的穩(wěn)定其粗調(diào)的作用。而住調(diào)節(jié)器的任務(wù)是 讓過熱汽溫保持在給定值區(qū)

5、域內(nèi)。系統(tǒng)在設(shè)計主控制器上把模糊控 制和常規(guī)的調(diào)節(jié)器相互結(jié)合，使得控制系統(tǒng)不但有模糊控制相應(yīng)快 速以及適應(yīng)強(qiáng)的優(yōu)點，還有控制精度很高的特點。2模糊控制器的設(shè)計實現(xiàn)2.1模糊控制器的設(shè)計結(jié)構(gòu)此系統(tǒng)把過熱蒸汽的實際溫度和設(shè)定值之間的出差以及誤差的變 化當(dāng)做輸入語言的變量，系統(tǒng)的控制值u是輸出語言變量，從而形 成一個二維模糊控制器。其具體的結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中也代表模糊控制器的比例因子，其他的位量化因子。ke是在 確定輸入量化等級以后，在算法中改變誤差輸入論域大小，ke的增 大就代表縮小誤差的基本論域，主要起到增大誤差變量的控制作 用。如果ke的選擇比較大，那么上升的時間就會縮短，但是會導(dǎo) 致系統(tǒng)纏

6、身很大的超調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致過渡的過程延長；如果ke非常 小，那么系統(tǒng)上升會比較慢，而且其快速性比較差。與此同時其還 對模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)品質(zhì)造成直接影響。在kec的比例選擇比較大的時候，超調(diào)量會減小，但是系統(tǒng)的相 應(yīng)速度會減慢，kec對超調(diào)的抑制作用會十分明顯。但是在kec、 ke以及ku之間，系統(tǒng)對kec的變化敏感性最小，通常kec可以調(diào) 整的范圍比較寬，而且其魯棒性能比較好，可以給實際的調(diào)試帶來 很大的方便。2.2確定模糊規(guī)則模糊決策通常都使用“選擇從屬度大”的規(guī)則，在調(diào)節(jié)過熱蒸汽 溫度的過程中，在系統(tǒng)的偏差比較大的時候，系統(tǒng)的快速性成為主 要矛盾，當(dāng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制精度是次要的時候，這時候就

7、要減小 系統(tǒng)快速的偏差;在當(dāng)系統(tǒng)的偏差比較小的時候,就要求主要保證 系統(tǒng)的控制精度以及穩(wěn)定性。所以就要遵循模糊控制的規(guī)律：若果 過熱汽溫上升的速度比較快而且汽溫比較高的吋候就要控制汽溫 向下浮動；在過熱汽溫下降比較快的時候且氣溫比較低，就需要控 制汽溫向上浮動。3系統(tǒng)的仿真為了證明串級模糊控制系統(tǒng)在鍋爐過熱的時候，其對過熱蒸汽溫 度的控制有比較好的調(diào)節(jié)效果，搭建了具有導(dǎo)前微分信號控制系統(tǒng) 以及串級模糊控制系統(tǒng)的仿真框架。在輸入信號相同的條件下沒設(shè) 置的參數(shù)也相同，這樣十分有利于比較。在比較中可以得出，串級 模糊控制系統(tǒng)在鍋爐過熱蒸汽溫度控制上可以獲得更好的的控制 效果。前者的控制系統(tǒng)仿真曲線有超調(diào)、振蕩、誤差大以及動態(tài)過 渡時間長的缺點。而后者的仿真曲線基本沒有出現(xiàn)振蕩和超調(diào)，而 且其過渡時間比較短，出現(xiàn)的誤差比較小。4結(jié)束語由此可知，使用串級模糊控制系統(tǒng)能夠有效地控制鍋爐的蒸汽溫 度，其能保持著響應(yīng)速度快、無靜差以及無超調(diào)的良好性能，具有 很強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性。所以該方案用在鍋爐溫度控制中會起到十