1、目 錄1 控制系統簡介12控制系統工作原理分析32.1燃料流量子系統工作原理32.2燃料流量子系統辨識42.3燃料流量子系統參數整定43利用matlab或應用穩定性判據對系統穩定性分析83.1 穩定判定83.2 引風量與負壓關系83.3 送風量對負壓的干擾94 利用simulink建立控制系統各部分參數整定仿真框圖104.1 燃料控制系統臨界振蕩仿真框圖104.2 蒸汽壓力控制系統參數整定仿真框圖124.3 空氣流量控制系統參數整定134.4 負壓控制系統參數整定145 利用simulink建立燃燒爐控制系統仿真框圖以得到仿真結果156 總結16參考文獻17171 控制系統簡介燃燒控制系統是使

2、爐膛內燃料燃燒的能量適應鍋爐負荷的需要，同時維持鍋爐安全、經濟運行的模擬量控制系統的總稱。通常由燃料量控制系統、送風量控制系統、氧量校正系統和爐膛壓力控制系統組成。 現代燃燒控制系統指在無人直接參與情況下通過自動化儀表和自動控制裝置（包括計算機和計算機網絡）完成熱力過程參數測量，信息處理，自動控制，自動報警和自動保護。它的范圍極其廣泛，包括了主機，輔助設備，公用系統的自動化。而其中最重要的是鍋爐，汽輪發電機組運行的自動化，它大致包含四個基本內容：自動檢測指熱力過程中溫度，壓力，流量，液位，成分等熱工參數的測量由自動化儀表來完成。自動檢測的熱工參數是監督火電廠機組是否正常運行的依據，是隨時調整自

3、動控制作用的依據，也是機組進行積極核算，事故分析，自動報警等的數據來源。自動調節一般指正常運行時，操作的自動化，即在一定范圍內，自動地適應外界負荷變化或其他條件變化，使生產過程自動進行。鍋爐的自動調節，主要包括以下四個部分的控制：汽包液位的控制：控制汽包液位高度在一個能保證鍋爐安全運行的位置，水位過高會影響汽水分離，產生汽帶水現象；水位過低會影響水汽循環，使金屬局部過熱而爆管，導致重大事故。因此，必須對汽包水位進行自動調節，把水位嚴格控制在規定范圍內。汽包蒸汽壓力控制：維持蒸汽壓力恒定，蒸汽壓力是衡量鍋爐的蒸汽生產量與負荷設備的蒸汽消耗量是否平衡的重要指標，是蒸汽的重要工藝參數。蒸汽壓力過低或

4、過高，對于金屬導管和負荷設備都是不利的。壓力過高，會加速金屬的蠕變，導致鍋爐受損；壓力過低，就不可能提供給負荷設備負荷質量的蒸汽。因此，控制蒸汽壓力是安全生產的需要，也是保證燃燒經濟性的需要。最優燃燒控制：即最優空氣燃料比控制，在保證鍋爐汽壓穩定的前提下，調節爐排轉速和鼓風量的配比，以使鍋爐燃料得以充分燃燒，達到最優燃燒。爐膛負壓控制：負壓控制即控制引風量是鍋爐運行在負壓狀態下，避免鍋爐爐膛向外噴火，同時也避免鍋爐熱量因為正壓而被過多地隨排放的尾氣排放，保持鍋爐燃燒的經濟性。遠方控制及程序控制遠方控制是通過開關或按鈕，對生產過程中重要的調節機構和截止機構實現遠距離控制。程序控制主要是指機組（或

5、局部系統，設備）在啟動，停止，增減負荷，事故處理時的一系列基于邏輯的操作。自動保護是利用自動化裝置，對機組（或系統，設備）狀態，參數和自動調節進行監視，當發生異時，送出報警信號或切除某些系統和設備，避免發生事故，保證生命和設備的安全。火電廠的自動保護對象主要有鍋爐，汽輪發電機本體，輔助設備，局部供應系統以及自動調節系統等。燃煤鍋爐的控制過程會受到許多不可測擾動的影響 ,加之過程含有時滯 ,故僅采用常規反饋控制很難有效地消除這些不可測擾動的影響。目前常用的解決方法是估計擾動的模型 ,采用補償的辦法。但鍋爐實際運行中的擾動是無法完全估測或不易測量的。控制系統的框圖如下圖1.1所示圖1.1 控制系統

6、框圖3 利用matlab或應用穩定性判據對系統穩定性分析3.1 穩定判定s=tf(s); num=2; den=13 1; g=tf(num,den); g.iodelay=3;bode(g)計算出相位裕量與增益裕量gw, pw, wcg, wcp=margin(g)gw = 3.7283pw = 97.1000wcg = 0.5684wcp = 0.13323.2 引風量與負壓關系 g=tf(10,7 1,inputdelay,1)transfer function: 10exp(-1*s) * - 7 s + 1 bode(g)計算出相位裕量與增益裕量 gw, pw, wcg, wcp=m

7、argin(g)gw =1.1641pw =14.3208wcg = 1.6568wcp =1.42103.3 送風量對負壓的干擾 g=tf(2,3 1)transfer function: 2-3 s + 1 bode(g)計算出相位裕量與增益裕量 gw, pw, wcg, wcp=margin(g)gw = infpw =120.0007wcg = nanwcp =0.57734 利用simulink建立控制系統各部分參數整定仿真框圖4.1 燃料控制系統臨界振蕩仿真框圖為使系統無靜差，燃燒流量調節器采用pi形式，即:,其中，參數和采用穩定邊界法整定。從pid控制器的3個參數的作用可以看出3

8、個參數直接影響控制效果的好壞,所以要取得較好的控制效果,就必須對比例、積分、微分3種控制作用進行調節. 總之,比例主要用于偏差的“粗調”,保證控制系統的“穩”；積分主要用于偏差的“細調”,保證控制系統的“準”；微分主要用于偏差的“細調”,保證控制系統的“快”。過程控制系統中常用的p id校正裝置傳遞函數為： 4-1其中、分別是比例系數、積分系數、微分系數.simulink環境仿真的優點是:框圖搭建非常方便、仿真參數可以隨便修改。調節規律參數整定kpkikdp0.5kppi0.455kp0.535kp/tpd0.6kp1.2kp/t0.075kpt表4-1穩定邊界法參數整定的計算公式4.2 蒸汽

9、壓力控制系統參數整定仿真框圖在燃料流量控制系統整定的基礎上，整定蒸汽壓力控制系統參數。系統整定仿真框圖如圖4所示。副調節器采用比例積分調節，雙擊開副調節器pid1模塊，進行如下參數設置：4.3 空氣流量控制系統參數整定4.4 負壓控制系統參數整定5 利用simulink建立燃燒爐控制系統仿真框圖以得到仿真結果利用各整定參數對控制系統仿真，其框圖如圖5所示。假定蒸汽壓力設定值為10，爐膛負壓設定值為5，系統受幅值0.1的隨機干擾。6 總結本文介紹了燃燒控制系統的設計與仿真的研究背景和現狀，并設計出了一套具有普遍可行性的燃燒控制系統，它共分為三個子系統：蒸汽壓力控制系統，燃料空氣比值系統和爐膛負壓控制系統，本文分別對其做了論證和分析。同時，選擇了matlab中的simulink工具箱對整個系統進行仿真。在仿真階段，采用的控制方法是應用最廣泛的pi控制，最終都使波形達到了穩定狀態。仿真中分了有擾動和無擾動兩種不同的情況進行，擾動為幅值0.1的隨機擾動，可以看到在有擾動的情況下，穩定性變差。但tp,ts和超調量均無明顯變化。系統基本符合要求。在這樣的系統中，還有許多的地方值得去改良，從而達到提高燃料使用效率，減少污染，提高經濟效益的目的，這還需要進一步的大力研究。參考文獻1 自動控制原理.胡壽松主編.北京：科學出版社，2