模糊控制理論在煤粉爐爐壓控制中的研究與應(yīng)用

賀彥

摘 要：爐膛壓力控制是火力發(fā)電廠燃燒控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，爐膛壓力的穩(wěn)定與否直接關(guān)系到機組運行的安全性與經(jīng)濟性。針對爐膛壓力單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，參考燃煤發(fā)電機組的控制策略，提出了爐膛壓力測量回路的信號處理模型，并對如何進行壓力測量信號的采集處理以減少系統(tǒng)波動的方法進行了詳細的研究分析。

關(guān)鍵詞：模糊控制；煤粉爐；鍋爐壓力控制

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0179-01

1 燃燒控制系統(tǒng)的分析

鍋爐壓力調(diào)節(jié)器（PC1）的輸出與經(jīng)修正后的送風量經(jīng)低選器后，作為燃料調(diào)節(jié)器（FC1）的設(shè)定值，該調(diào)節(jié)器的輸出值作為煤粉控制閥的指令，使煤粉控制閥開度發(fā)生變化，從而滿足鍋爐負荷的需要?？刂葡到y(tǒng)確保在鍋爐增減負荷時要有充足的風量，保持一定的過量空氣系數(shù)，即總保證能“過氧”燃燒：當鍋爐增加負荷時，在原有的總風量未變化之前，低選器的輸出仍與原鍋爐煤粉控制閥輸出指令值保持一致，當實際風量增加之后，低選器的輸出才開始增加，煤粉控制閥的輸出指令也隨之增加，直至煤粉控制閥指令與鍋爐負荷指令一致，這樣又達到新的煤粉量和風量的平衡。在鍋爐減負荷時，由于低選器的作用，使煤粉量控制閥指令立即減小，但由于高選器的作用，只有當實際煤粉量減小時，風量指令才開始減小，這樣就可以達到增負荷時先增加風量，后增燃料量；減負荷時先減燃料量再減風量的目的。當增、降負荷的過渡時間內(nèi)鍋爐都是富氧燃燒，保證不出現(xiàn)欠氧燃燒。

2 風量控制系統(tǒng)的分析

使燃料在爐膛中充分燃燒是風量控制的主要任務(wù)。風量控制系統(tǒng)為串級控制系統(tǒng)，主回路為氧量校正回路（QRC），用來修正燃料量與風量的比例系數(shù)。副回路為風量控制回路（FC2），是以母管壓力調(diào)節(jié)回路輸出或燃料量作為設(shè)定值，以送風量經(jīng)氧量修正后作為測量值。

在實際的應(yīng)用過程中，為了保證燃料在爐膛中能夠充分燃燒，風量控制系統(tǒng)主要從以下幾個方面來完善：

（1）采用2臺風量測量裝置（左、右），流量變送器的輸出一般要經(jīng)補償及開方后送加法器相加，然后作為總風量，這樣可以保證風量測量的準確性。

（2）風量控制系統(tǒng)設(shè)有保護系統(tǒng)，當爐膛壓力高于一定值時，風量控制系統(tǒng)閉鎖，防止風量繼續(xù)增加；當爐膛壓力低于一定值時，風量控制系統(tǒng)閉鎖，避免爐膛負壓繼續(xù)降低；而當總風量小于25%時，就觸發(fā)MFT（主燃料跳閘）動作。

（3）為了保證燃燒的安全和經(jīng)濟，采用氧量控制系統(tǒng)控制一定的過量空氣，通過控制煙氣含氧量就可達到控制過量空氣系數(shù)的目的。氧量的校正系統(tǒng)采用單回路PID調(diào)節(jié)，其目的是保證氧量的測量值與設(shè)定值保持一致。鍋爐燃燒系統(tǒng)的需氧量的設(shè)定值應(yīng)與鍋爐的負荷成一定函數(shù)關(guān)系，采用主蒸汽流量作為鍋爐負荷。選用適當?shù)暮瘮?shù)轉(zhuǎn)換可以保持氧量設(shè)定值與鍋爐負荷的最佳關(guān)系，而在計算機控制系統(tǒng)中采用函數(shù)發(fā)生器實現(xiàn)上述關(guān)系。燃料控制系統(tǒng)中燃料量和風量控制系統(tǒng)在升降負荷過程中，同步協(xié)調(diào)動作。氧量回路在回路中起著細調(diào)的作用。因此，氧量校正應(yīng)該整定得比較慢，以保證鍋爐的經(jīng)濟燃燒。

3 爐膛壓力控制系統(tǒng)

鍋爐的爐膛壓力通過控制2臺引風機來保持，鍋爐的負壓一般控制在-20Pa左右。為了提高爐膛壓力控制系統(tǒng)的可靠性和提高調(diào)節(jié)品質(zhì)，爐膛壓力調(diào)節(jié)通常采用如下方法。

（1）爐膛壓力測量采用3臺變送器，3臺變送器經(jīng)過控制算法后所選的值作為測量值，對這些變送器設(shè)有監(jiān)控邏輯。當3臺變送器全部正常時，選偏差不大的2臺變送器的平均值作為測量值；當其中任一臺變送器有品質(zhì)報警，而其他2臺無品質(zhì)報警的變送器控制偏差大，此時切手動；當3臺變送器全部有品質(zhì)報警時，切手動；當3臺變送器之間全部有控制偏差報警時，切手動。這樣就可以保證爐膛壓力測量信號的準確性。

（2）當爐膛負壓過低（-500Pa）時，控制系統(tǒng)將閉鎖引風機風量增加；當爐膛負壓過高（500Pa）時，該控制系統(tǒng)將閉鎖引風機風量減小，以保證爐膛壓力在要求的范圍內(nèi)。

（3）在計算機中對爐膛負壓的測量值進行濾波（時間一般為2s左右），以保證執(zhí)行機構(gòu)不頻繁動作。

（4）爐膛壓力控制器一般設(shè)有一個死區(qū)，當爐膛壓力的設(shè)定值和測量值的差值不超過死區(qū)范圍時，控制器的輸出不變，執(zhí)行機構(gòu)不動作，這就有效地消除了因爐膛壓力經(jīng)常波動而使執(zhí)行機構(gòu)頻繁動作，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和執(zhí)行機構(gòu)的使用壽命。

（5）為了保證爐膛壓力控制的正確性，當控制偏差超過一定數(shù)值時自動切手動，并有報警提示。

（6）當鍋爐由于汽包液位低、爐膛壓力低等保護動作而發(fā)生鍋爐主燃料跳閘（MFT動作）時，由于爐膛突然滅火引起鍋爐爐膛壓力大幅度下降，如果控制燃料的執(zhí)行機構(gòu)不及時動作，就有可能引起鍋爐爐膛內(nèi)爆。為了避免這種情況的發(fā)生，用MFT動作信號引發(fā)一組邏輯動作，直接前饋到該控制系統(tǒng)中去。在MFT動作后，兩臺引風機執(zhí)行機構(gòu)先向關(guān)的方向動作，直到開度達到原來設(shè)定的某一位置，保持一段時間后，使兩臺引風機的執(zhí)行機構(gòu)再向開的方向動作，直到開度達到MFT時的位置，這樣就實現(xiàn)了引風機的一組防內(nèi)爆功能，從而保證了鍋爐的安全。

參考文獻

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