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　　一、概述

　　 在工業(yè)鍋爐燃燒過程中，各項技術(shù)指標都要求限定在一定范圍內(nèi)。為了確保燃燒過程的穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟運行，設(shè)計采用先進的變頻調(diào)速技術(shù)與計算機應用技術(shù)，鍋爐燃燒過程計算機自動控制裝置。該裝置通過檢測水汽壓力、溫度，爐膛負壓等運行物理量，通過計算機及變頻器控制鼓、引風機和爐排轉(zhuǎn)速，改變鼓、引風量和給煤量，使爐膛負壓、汽包水位及溫度控制在預定范圍內(nèi)，保證鍋爐燃燒在最佳工況和最節(jié)能條件下運行。

　　 本裝置最突出的特點是解決了鍋爐熱負荷和出力之間存在著不能及時匹配的問題，即蒸汽需要量和供汽量之間不能很好地配合，供汽量或小或大，不能滿足熱需要量的隨時變化，供汽質(zhì)量較差。目前這個問題主要是依靠人工經(jīng)驗進行調(diào)節(jié)，而人工控制基本上始終是供汽量偏大，存在著熱量的較大浪費。采用計算機應用技術(shù)、專家智能系統(tǒng)以及熱工數(shù)學偏微分數(shù)模轉(zhuǎn)換計算相結(jié)合，成功地解決了最難以解決的供汽量滯后于爐膛溫度變化的傳統(tǒng)難題。該裝置可實時調(diào)節(jié)供汽量，實現(xiàn)了精確供汽。

　　二 控制設(shè)想

　　 蒸汽鍋爐燃燒系統(tǒng)變頻調(diào)速計算機自動控制裝置將變頻調(diào)速技術(shù)、計算機和智能控制技術(shù)相結(jié)合，完成工業(yè)鍋爐對給水、給煤、送風、引風等參數(shù)的自動控制，使鍋爐汽包水位，蒸汽壓力，蒸汽流量，風煤配比在專家系統(tǒng)控制下，實現(xiàn)燃燒工況自尋優(yōu)控制，保持鍋爐的最佳運行狀態(tài)。實現(xiàn)工業(yè)鍋爐系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運行和達到節(jié)能降耗的目的。

　　 鍋爐燃燒系統(tǒng)是一個復雜的多變量耦合系統(tǒng)。輸入量有：給煤量、鼓風量和引風量；輸出量有：蒸汽壓力、爐膛負壓。燃料是熱量的唯一來源，給煤量的變化直接影響鍋爐提供的蒸汽量，也影響汽包壓力的變化，是燃燒系統(tǒng)的主控制量。鼓風量的變化產(chǎn)生不同的風煤比和相應的燃燒狀況，表現(xiàn)出不同的爐膛溫度，并決定爐膛損失的大小，直接決定著鍋爐能否經(jīng)濟運行。在送風量改變的同進也改變引風量，使爐膛負壓保持穩(wěn)定，保證鍋爐安全運行。這三個控制子回路組成了一個不可分割的整體，統(tǒng)稱為鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，共同保證鍋爐運行的機動性、經(jīng)濟性和安全性。

　　 針對鍋爐的燃燒過程是個復雜的物理過程，各輸入，輸出的耦合關(guān)系十分復雜；鍋爐系統(tǒng)具有大的延時，并且參數(shù)是在實時時變化，難以建立精確的數(shù)學模型；鍋爐的負荷變化范圍從零到最大負荷量，并且是不定時變負荷。常規(guī)PID是難以實現(xiàn)控制的。解決這些問題的方法是采用比PID更為有效的智能控制技術(shù)－模糊控制方法。

　　 該控制系統(tǒng)將人工智能引入控制方案，主汽壓控制采用模糊控制的思想，以克服汽壓被控對象時變、大延時的特性，以燃料量維持汽包壓力恒定的主汽壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)；為了保證鍋爐的經(jīng)濟燃燒，送風量的控制采用自尋優(yōu)控制，以送風量維持經(jīng)濟燃燒的送風調(diào)節(jié)系統(tǒng)；爐膛負壓的控制采用PID控制，以引風量維持爐膛負壓穩(wěn)定的爐膛負壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

　　 主汽壓基本模糊控制缺乏對具有較大純時間滯后對象的控制能力，因此，在模糊控制系統(tǒng)中此入SMITH預估控制，以提高模糊控制器對趴有純時間滯后對象的控制能力。常用的模糊控制器環(huán)節(jié)有比例輸出和積分輸出兩種形式，前者階躍響應快，但為有差控制，后者可接近無差控制，但響應慢，且超調(diào)較大。本系統(tǒng)采用二者相結(jié)合的比例積分輸出結(jié)構(gòu)，具有超調(diào)小、暫態(tài)時間短的優(yōu)點。

　　 模糊控制算法具有階躍響應速度快、精確度較高、對參數(shù)變化不敏感以及整定更為容易等特點，充分體現(xiàn)了智能控制方法對于被對象的良好適應性。將SMITH預估引入模糊控制 器，提高了控制系統(tǒng)對具有純時間滯后對象的控制能力，模糊SMITH控制無論從控制的快速性還是對參數(shù)變化的適應性常規(guī)SMITH控制優(yōu)越的多。

　　 影響鍋爐燃燒系統(tǒng)的工況參數(shù)很多，又存在純時滯，很難建立起準確的數(shù)學模型，因此，采用理論上屬于自適應控制范疇，但又不需要建立準確數(shù)學模型的自尋優(yōu)控制。目前鍋爐燃燒采用靜態(tài)搜索法進行分析，由于靜態(tài)尋優(yōu)沒有考慮鍋爐的動態(tài)特性，致使搜索時間較長，易產(chǎn)生振蕩，因此采用動態(tài)尋優(yōu)算法。

　　 最優(yōu)控制方法有兩種基本實現(xiàn)方式，一種是直接在對象上尋優(yōu)狀態(tài)，另一種是在建立好的數(shù)學模型上進行搜索。工業(yè)鍋爐燃燒系統(tǒng)變頻調(diào)速計算機自動控制裝置采用前者，它的優(yōu)點所在是不需要建立精確的數(shù)學模型（對鍋爐燃燒系統(tǒng)控制而言，建立精確的數(shù)學極為困難的）。最優(yōu)化實現(xiàn)如何使系統(tǒng)快速準確地穩(wěn)定在最佳工作點附近，它必然涉及到尋優(yōu)參量的選擇及算法優(yōu)化的問題。

　　三 結(jié)束語

　　 隨著可編程控制器超大型的出現(xiàn)和高速計算元件的發(fā)展以及智能控制器的應用，鍋爐控制系統(tǒng)將實現(xiàn)完全無人職守自動控制。