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本文根据北新建材集团有限公司动力分厂的实际情况,为该厂的一台锅炉设计了控制系统,该系统能够进行实时控制锅炉水位和燃烧,提高了该厂的自动化水平。
对水位系统采用了PI调节器,其参数根据Banyasz法利用最小二乘的辨识结果进行整定,并引入了变速积分和部分智能判断。以蒸汽负荷这个主要的外扰因素与给水流量的差值做为前馈调节,设计出以“水位、给水流量、蒸汽流量”为对象的三冲量水位控制系统。其控制思想是:假设锅炉系统的进水与出水是平衡的。如此时液面L低于给定值,则主回路使调节阀开大,给水量加大,而给水量的增加破坏了水平衡,前馈回路的趋势是使用调节阀关小,给水量减少,两者共同作用的结果使给水量不会增加很快,这恰恰起到了一种对付纯滞后有效的方法WaitandSee(等等瞧)的效果,使之不会产生振荡。
针对工业锅炉本身具有的时变、大滞后、大延时、干扰多的特点,本文提出采用模糊控制以及部分智能判断对燃烧系统进行控制,当负荷增加需要增加供煤时,采用空气先行的串级调节;在负荷减少需要减少供煤时,采用燃料先行的串级调节。由于燃烧系统的机理建模将一个时变的线形系统简化成一个时不变的线形系统,而氧量对鼓风量的校正也只是基于操作人员的定性经验,因此对燃烧过程的描述存在着许多“模糊”的地方,对于这种“非完全已知和非传统模型描写的系统”的控制,是目前国际控制界的热点之一。本文选用定性控制规则和定量控制相结合的办法,并采用多种控制器切换,以得到不同状态下的优良品质。
本文对以上控制方法进行了深入研究,并实际应用于北新建材集团有限公司35t/h工业锅炉上,得到了较好的效果,锅炉的安全、环保、节能各方面指标都较以往仪表控制有了显著的进步。