锅炉改造燃烧过程的自动控制

1问题的提出钢厂循环流化床锅炉是特殊的热力设备，它不同于一般链条锅炉，若送入锅炉流化室的煤粉过多，而一次风的风量不足以使其流化燃烧，则易结焦-一旦有小面积的结焦，由于流化床的床温很高，则很快会有大面积的炉渣或煤粉颗粒吸附于其表面，扩大为大面积的结焦事故，从而被迫停炉清理-若送入流化室的风量太大而煤粉较少，则其产生的热量过小，影响锅炉的正常运行及经济效益-因此选择合适的风煤比对锅炉的经济运行至关重要。本文提出了输煤系统和燃烧系统进行联动控制的一种方法，形成完整的自动控制系统，避免了锅炉结焦事故的频繁发生。
　　由于锅炉是一个复杂的受控对象，存着着非线性、时变性和不确定性等因素，难以建立精确的数学模型，因而采用PID控制达不到预期效果。通过分析表明，采用模糊控制和PID结合是最有效的手段。本文通过模糊PID参数自整定控制算法的研究，最后进行了仿真，结果表明，方案是可行的，并能够获得良好的控制效果。
　　2系统结构锅炉控制系统结构框图如所示。
　　原输煤和给煤系统一般均为手动控制和电气联锁，现为了减少锅炉结焦事故的发生，拟将该系统改造为由8098单片机控制变频器的闭环交流调速系统。同时通过8098单片机扩展的外部接口电路来控制汽包的水位、过热蒸气的温度、炉膛负压及锅炉的燃烧过程，从而使锅炉各个参数的检测与控制通过微机达到快速、准确的效果。
　　3模糊PID自整定算法本文所设计的PID整定方案如所示。其原理是基于参数的初始整定的模糊PID控制方法，但当过程参数变化过大，PID自整定不能实现有效控制时，运用模糊规则控制的同时进行在线辩识，直至辩识精度满足要求再切换到模糊PID控制。于是在新的PID参数基础上继续进行模糊PID自整定调节。
　　模糊整定的推理过程和常规模糊控制器类似，均根据当前特征值进行动态调整，以下分析过程的在动态过程中，PID参数应根据不同的状态进行动态调整，通过对响应曲线的分析不难得到如下结论：在任意状态下，KpKrKd的整定方向相反，此外从经验整定公可以看出，Ti和Td总保持一定的比例关系，且W=为了提高算法的实时性，采用调整因子T实现Kp Kd的在线调整，整定公式为为了保证PID参数在初始定值和上次调整的基础上有界平滑地上下调整，这里采取如下调整TT（t）+Vh其中，V―般取，其大小影响T的调整速度，这里取V=0.5，h为修正量，通过模糊规则进行调整，以间接整定T从而实现PID参数的平滑、有界调整。
　　为保证-1　　表1模糊控制规则表Tab- 4仿真效果对大滞后及对象结构参数变化的情况，就常规PID控制和本算法进行仿真研究，首先以式（1）所示对象的阶跃响应说明该方案对大时滞对象的控制效果。
　　当f/贷1时一般认为是较难控制的对象，常规PID调节的控制效果如中的点划线/（t）所示，而本文所提的模糊PID算法仍可对其进行有效控制，如图中虚线⑴所示-考虑如式（2）所示初始对象，当运行时间大于50T.时，改变对象参数如式（3），其仿真结果如所示。
　　仿真结果表明本文提出的模糊PID参数自整定控制算法综合了数学模型和规则模型的优点，利用对象的先验知识和调节过程中的动态信息在线整定参数，它基于单一模糊规则，并引入了对控制性能的智能评判，能够处理一定程度的不确定性，并对大时滞对象进行有效控制，同时具有较好的响应速度、静态指标及实时性。
　　参数变化时的响应曲线5结语本文针对钢厂循环流化锅炉改造的燃烧过程自动控制，提出了模糊PID自整定算法，并对控制算法进行研究与仿真。仿真结果表明，该控制手段可达到比较理想的控制效果，具有较现实的实用价值。