過程控制工程應用實例

------燃燒過程控制系統燃燒過程控制系統燃燒過程控制廣泛應用于各種工業控制之中,如發電、玻璃、鋼鐵、造紙、制堿、化肥、建材、石化、染料等行業。燃料：燃油、燃煤、燃氣

燃燒過程控制：

燃料控制、溫度控制、燃燒程度控制、安全性控制、節能控制等。本節以燃油蒸汽鍋爐為例說明燃燒系統中具有一定普遍性的控制問題。燃油蒸汽鍋爐的燃燒控制系統主要由三個子系統構成:蒸汽壓力控制系統燃料--空氣比值控制系統爐膛負壓控制系統1.蒸汽壓力控制系統和燃料--空氣比值控制系統維持蒸汽壓力恒定是保證生產正常進行的首要條件。保證蒸汽壓力恒定的主要手段是隨著蒸汽壓力波動及時調節燃燒產生的熱量,而燃燒產生熱量的調節是通過控制所供應的燃料量以及適當比例的助燃空氣實現的。比值PCFC1FC2FT1KFT2PT2.爐膛負壓控制系統當鍋爐爐膛負壓過小時,爐膛內的熱煙、熱氣會外溢,造成熱量損失、影響設備安全運行甚至危及工作人員安全；當爐膛負壓太大時,會使外部大量冷空氣進入爐膛,改變燃料和空氣比值,增加燃料損失、熱量損失和降低熱效率。保證爐膛負壓的措施是調節送風量和引風量的平衡。如果負壓波動不大,調節引風量即可實現負壓控制；當蒸汽壓力波動較大時,燃料用量和送風量波動也會較大。FFC----FeedForwardControllerFFCPTPC控制系統總圖比值燃燒過程控制系統Simulink仿真

1.系統辨識蒸汽壓力檢測變送系統:G(s)=1燃料流量檢測變送系統:G(s)=1爐膛負壓檢測變送系統:G(s)=1空氣流量檢測變送系統:G(s)=1燃料流量被控對象:G(s)=2e-3s/(13s+1)燃料流量至蒸汽壓力的關系:G(s)=3蒸汽壓力至燃料流量的關系:G(s)=1/3燃料流量與空氣流量的比值:G(s)=1/2空氣流量被控對象:G(s)=3e-2s/(11s+1)引風量與負壓的關系(控制通道):G(s)=10e-s/(7s+1)送風量對負壓的干擾(擾動通道):G(s)=2/(3s+1)2.系統穩定性分析(1)燃料流量被控對象G(s)=2e-3s/(13s+1)sys1=tf(2,[13,1],‘outputdelay’,3);margin(sys1)開環穩定(2)空氣流量被控對象G(s)=3e-2s/(11s+1)sys2=tf(3,[11,1],‘outputdelay’,2);margin(sys2)開環穩定(3)爐膛負壓被控對象G(s)=10e-s/(7s+1)sys3=tf(10,[7,1],‘outputdelay’,1);margin(sys3)開環穩定3.控制系統參數整定（1）燃料流量控制系統為使系統無靜差，燃料流量調節器采用PI形式Gc(s)=KP+KI/s。可用穩定邊界法(等幅振蕩法)整定參數KP和KI。記錄此時振蕩周期TK=11s和比例系數K=3.8，則KP=K/2.2=1.73，KI=K/(0.85TK)=0.18。在此基礎上對KP、KI進一步整定。當KP=1.1，KI=0.1時系統約有10%超調。Wc1(s)=1.1+0.1/s（2）蒸汽壓力控制系統Wc2(s)=1，Wc1(s)=1.1+0.1/s（3）空氣流量控制系統（略）Wc(s)=0.08+0.05/s（4）爐膛負壓控制系統（略）