锅炉燃烧控制设计与仿真
1 锅炉燃烧控制设计与仿真
自动化*** 黄**
[摘 要] 锅炉燃烧控制系统包括燃料量控制系统、送风调节系统和引风量控制系统。 在研究了被控对象动态特性的基础上，建立了控制系统的数学模型，用 MATLAB/SIMULINK 对系统进行仿真研究。 主要分析了影响主汽压力的各种因素， 给出了串级结构的锅炉主蒸汽压 力 调 节 方 案 ，针对送风系统的运行特点 ，给 出 了 控 制 炉 膛 烟 气 含 氧 量 的
控 制 系 统 方 案 ； 根据 引风系统的要求设计了引风量自动控制系统；在此基础上，对燃烧控制系统的总体方案和策略进行仿真 组 态 ，仿真结果表明，本控制方法是可行和有效的。
[关键词] 锅炉；燃烧控制；MATLAB仿真
一、前言
目前， 中国的电能生产中， 火力发电占 70%左右，为主要发电方式，是电力工业的焦点。 火力发电 是利用一次能源煤等燃料通过锅炉、 汽轮机等发电 设备转换成电能。锅炉燃烧过程自动调节在火力发 电厂中占据着十分重要的地位， 是电力生产过程中 安全经济运行的保证。 但电厂锅炉的燃烧效率并不 是很高， 燃烧效率的高低在很大程度上取决于锅炉 所配备的燃烧控制系统的好坏。 因此，建立一套合理 的实际可行的燃烧控制系统有着十分重 要 的 意 义 。 针对我国锅炉燃烧自动控制系统存在的问题，
进行 锅炉燃烧自动控制系统计算机仿真的研究也就应运而生了。
本 文 对 锅 炉 燃 烧 控 制 系 统 进 行 了 分 析 ， 应 用MATLAB/SIMULINK
进行燃烧控制系统的计算机 仿真，采用工程整定方法来进行 PID 控制器的设计。
二、锅炉燃烧自动控制系统
（一）锅炉燃烧过程自动控制系统的任务
锅炉燃烧过程自动控制系统的任务是控制燃料 燃烧过程， 使燃料燃烧所提供的热量适合外界对锅炉输出的蒸汽负荷的需求， 同时保证锅炉的安全经 济运行。 因此，当锅炉负荷改变时，需要进行燃烧的调整。 锅炉燃烧过程自动控制主要包括：燃料量的控制、送风量的控制和引风量的控制。
（二） 燃烧自动控制系统对象的动态特性 2 1.汽压调节对象的动态特性
锅炉主蒸汽压力是燃烧量控制系统的主要被调量,为此,下面分析一下在主要扰动下,主蒸汽压力的 动态特性。 以蒸汽压力作为被调量的燃烧调节对
象 的生产过程如图 1 所示。
引起蒸汽压力变化的因素是很多的, 如燃料量、 送风量、给水量、蒸汽流量、以及各种使燃烧工况 变 化的原因。 它的主要扰动是燃料量的改变 （称为内 扰）和蒸汽量的改变（称为外扰）。
①燃料量改变时蒸汽压力变化的动态特性 锅炉在正常运行时， 若进入炉膛的燃料量发生变化，则炉膛发热量立即改变，几乎没有迟延和惯 性，即为比例环节。 而蒸发部分可以看作是一个储热 量的容积，反应储热量多少的主要参数是汽包压力P。 当炉膛发热量 Q 和蒸汽流量 D 所带走的热量不 相等时，汽包压力 P 就要发生变化，其关系式为：
Q—D=C Dp/dt
式中 Q—单位时间内炉膛发热量；
D—蒸汽流量 （用热量表示）；
C—锅炉蒸发部分的容量系数， 即汽包压力变化一个单位时， 蒸发部分储热量的改变；
Dp/dt—锅炉汽包压力对时间的变化率。
蒸汽压力变化的动态特性与锅炉的供汽条件有关，如果用汽量D不变， 而燃料量改变产生内扰时蒸汽压力成积分规律变化 ，蒸汽压力变化的阶跃反应曲线如图2 所示。 3
如果用汽设备的调节阀开度 MD不变, 则随着汽压P 的升高,蒸汽流量也将增加 ,这时蒸汽压力成指数变化规律 ,它的反应曲线如图 3所示 .从图中可知,
当蒸汽量多带走的热量等于燃料量增加的热量时, 蒸汽压力又在新的数值上稳定下来, 系统达到新的平衡。
②蒸汽流量改变时蒸汽压力变化的动态特性
蒸汽流量改变时⑻对蒸汽压力的扰动属于外扰。外扰有两种情况 ，一种是负荷设备阀门开度的改变。另一种是负荷设备用汽量的突然增加（ 或减少） 所产生的 。下面就分析这两种情况的扰动下 ，蒸汽压力变化的动态特性。
如果负荷设备的蒸汽调节阀开度MD 突然改变，锅炉的汽压也随即改变， 其反应曲线如图 4所示 。当MD 突然开大， 则蒸汽流量D 立即增加△D ，但由于燃料量没有增加， 因此蒸汽压力会逐渐下降， 蒸汽流量也逐渐减少 ，最后只能恢复原值。 也就是说燃料量不改变， 在平衡状态时， 锅炉供应的蒸汽流量也不会改变。 至于阀门开度MD 突然增大后 短时间增加的蒸汽量是靠锅炉蒸发部分储热量减少 （压力降低） 放出来的。 4
外扰的另一种情况， 当负荷设备用汽量突加时 ，汽包蒸汽压力的反应曲线如图5 所示 .从图中可以看出 ，汽包蒸汽压力随蒸汽流量的增加而下降。如果流量继续保持增大后的数值， 由于燃料量没有增加， 热量不能平衡 ，所以蒸汽压力一直下降。直到改变燃料量使其产生的热量与蒸汽流量相平衡时，才能恢复保持锅炉蒸汽的压力。
2.送风自动调节对象的动态特性
送风调节系统的好坏， 直接影响炉膛的空气过剩系数的变化 ，引起空气过剩系数变化的主要扰动是燃料量和送风量。 风量扰动下对象的动态特性具有较大的自平衡能力， 几乎没有迟延和惯性， 近似为比例环节。 而燃料量扰动时 ，需经过输送和燃烧过程而略有迟延， 由于送风系统几乎没有延迟和惯性 ，所以在燃料充足的情况下，送风量的大小将比较直接的反应在锅炉的蒸汽压力上。
3.炉膛负压自动调节对象的动态特性
炉膛负压主要受送 、引风机的影响。 调节通道的动态特性较好， 扰动通道的飞升时间很短， 飞升速度很快。
通过对燃烧过程被控对象动态特性分析可知，燃烧过程的主要扰动为给煤量（内扰 ）和蒸汽负荷变化量 （外扰）， 在燃烧率扰动下， 汽压被控对象存在一定的滞后时间。 根据汽压变化去改变燃烧率 ，即同时协调地改变燃料量 ，送风量和引风量。 能够较为有效的控制汽压 ，这就为燃烧过程的设计提供了依据。
（三） 燃烧自动控制系统的特点和典型策略
锅炉燃烧控制系统是由燃料量控制子系统 ，送风量控制子系统和引风量控制子系统组成。 三者之间互相联系。 图6 给出了一种燃烧控制系统的典型策略 。锅炉与汽机构成单元机组 ，可以带固定负荷，也可参与电网调峰。 带固定负荷时， 燃料量控制采用单回路控制方式。 副调节器 PI2接受功率指令N0 信 5 号 ，带变动负荷时。 燃料量控制系统为串级系统， 主调节器 PI1接受机前压力信号PT 和压力定值信号P0比较后所得的偏差再经过PI1 运算后输出校正信号，该信号副调节器PI2 入口作为定值信号。 副调节器输出调节信号去改变燃料量B 的值。 以适应负荷要求，调节结束后， 系统应保证机前压力恢复到给定值。 燃料量信号B 反馈到副调节器入口 ，用以克服来自燃料侧的内部扰动 。当主调节器输出稳定不变时， 若燃料量发生内扰， 则串级系统的内部回路立即动作 ，很快予以平衡 ，不使机前压力 PT受到影响 ，从而稳定了单元机组的实发功率。
带固定负荷时， 送风量控制采用单回路系统 ，送风量调节器PI3 入口接受功率指令N0 和送风量的反馈信号， 以便使送风量与功率指令相适应 ，维持炉内的经济燃烧。 从燃料量系统和送风量系统稳态时调节器入口信号平衡关系上看， 有
燃料量调节器 N0-K1B=0
送风量调节器 N0-K2V=0
则 V/B=K2/K1=K
该式表明， 系统通过功率指令N0 间接的保证了送风量V 与燃料量B 的比例关系。 这一结论对带变动负荷时同样成立， 这时送风量调节器PI3 入口接受PI1的输出作为定值信号 ，按串级系统原理工作。
引风量控制作为单回路系统 ，引风量调节器入口接受炉膛压力信号ST和给定值信号 ，调节器根据ST 和给定值的偏差去调节引风量VS 的大小。 稳态时炉膛压力等于给定值。 由于炉膛压力ST 反映的是送风量 V和引风量VS 之间的平衡关系 。当锅炉负荷改变而使送风量变化时， 将引起炉膛压力的变化。 为了稳定炉膛压力， 减小其动态偏差 ，更好的协调送引风之间的关系 ，引风量控制系统中引入了来自送风量控制系统的前馈补偿信号 ，前馈补偿信号由送风量调节器 PI3的输出经微分环节后产生 ，在动态过程中起作用。
三 锅炉燃烧自动控制系统的建模与仿真
由于锅炉燃烧控制系统的各个子系统并不是孤立的 ，它们之间是相互联系、
不可分割的 ，图 7为典型的燃烧控制系统总体的方框图 ，当负荷发生变化时 ，主汽压力根据需要， 其调节的给定值也要相应的发生变化， 炉膛含氧量 、炉膛负压也会受到影响， 三个控制对象的仿真调节曲线分别如图 8、9、10所示。 6
7
通过以上三个被控量控制效果的仿真曲线可知 ，三个子控制系统模型的建立和各个调节器参数的设置基本上是能够满足工程实际要求的。 若出现不满意的控制效果时 ，应该重新寻求合适的 PID 参数或者选择更先进的控制算法进行控制 ，兼顾各个系统调节的实际要求。
四 结论
通过以上利用 MATLAB/SIMULINK 软件对锅炉燃烧控制系统的仿真研究可得到以下结论：
1. 锅炉燃烧主汽压调节采用热量信号作为内回路燃料量调节器的校正信号是可行的 。燃料量控制系统采用 PID 串级的方法 ，通过测量所得炉膛的热量信号来调节燃料量， 外回路利用主汽压力的实际信号与给定值的偏差信号通过
PI 调节作用。 从而使主汽压力稳定。 仿真结果表明 ，当机组带固定负荷运行 8 时， 此方法能迅速稳定主汽压力 ，控制性能符合工程实际要求 。它对固定对象的系统调节有着巨大的优越性 ，并有着丰富的实用价值 ，但此调节方案也有一定的弱点， 就是当系统对象模型不断发生较大幅度的变化时 ，难以取得较理想的调节效果。 所以所当机组带固定负荷时 ，可以采用此调节系统， 但当机组负荷变化较大时， 应该考虑更先进的控制方法和策略。
2.送风量控制系统采用串级的 PID 控制 ，能够迅速调节送风量 ，使炉膛烟气的含氧量达到预定值。 但此控制目标的实现是建立在炉膛烟气含氧量的准确测量上的 ，所以说利用此方案的前提是炉膛烟气含氧量的准确测量。
3.由于引风量控制系统的动态特性较好 ，炉膛负压采用单级的 PID 控制 ，仿真结果表明， 送风量波动对炉膛负压没有造成太大影响 ，炉膛压力几乎无波动， 在短时间内负压就得到稳定 。实验证明， 常规的PID 单级控制可以保证锅负压的安全 、稳定运行 ，既简单又方便。
4. 通过典型的燃烧系统控制策略进行锅炉燃烧的控制， 由三个被控量控制效果的仿真曲线可知 ，三个子控制系统模型的建立和各个调节器参数的设置基本上是能够满足工程实际要求的。 若出现不满意的控制效果时， 应该重新寻求合适的 PID 参数或者选择更先进的控制算法进行控制 ，兼顾各个系统调节的实际要求 ，从总体控制得失上进行综合性考虑从而达到机组的最优化运行。
参考资料: [1] 方康玲.过程控制系统（第二版）.武汉理工大学出版社.2007.2
锅炉燃烧控制系统_毕业设计
山东科技大学学士学位论文 摘要
锅炉燃烧控制系统
摘要
锅炉的燃烧控制对于锅炉的安全、高效运行和节能降耗都具有重要意义，其控制和管理随之要求也越来越高。本设计主要针对锅炉燃烧控制系统的工作原理，根据控制要求，设计了一套基于PLC的锅炉燃烧控制系统。
在控制算法上，综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制、前馈控制等控制方式，实现了燃料量控制调节蒸汽压力、送风量控制调节烟气含氧量、引风量控制炉膛负压，并有效地克服了彼此的扰动，使整个系统稳定的运行。
在可编程控制器的选择上，采用了AB公司Logix5000系列PLC，设计了控制系统的硬件配置图、I/O模块接线图，并用其编程软件编写了实现控制算法的梯形图。同时，采用RSView32设计监控界面，使得在上位机上能够实时监控系统的运行状况并可以设置系统的工作参数，使对系统的控制简单易行。
关键词：锅炉燃烧控制系统，控制方式，PLC，监控山东科技大学学士学位论文 ABSTRACT
ABSTRACT
The control of the boiler combustion which is for boilers safe, efficient
operation and energy saving are of great significance, and its subsequent control
and management is getting higher and higher requirements. According to the
control requirements and the working principle, we design a system of a PLC
燃气锅炉燃烧控制系统应用设计
燃气锅炉燃烧控制系统应用设计
目录
第一章绪论 (1)
1.1研究背景和意义 (2)
1.2燃气燃烧控制系统的国内外现状 (2)
1.2.1国外现状 (2)
1.2.2国内现状 (2)
1.3锅炉控制系统的发展简述 (2)
1.4本文主要研究内容 (3)
第二章燃气锅炉燃烧控制系统工艺及原理分析 (5)
2.1燃烧控制系统的组成与运转原理 (5)
2.2燃气锅炉燃烧控制系统的总体分析 (6)
2.2.1系统所需实现的目标 (6)
2.2.2燃气燃烧控制过程 (6)
2.2.3燃气流量的控制 (7)
2.2.4空气量送入控制 (8)
2.2.5烟气含氧量控制 (8)
2.3本章小结 (9)
第三章燃气燃烧控制系统分析及ADRC仿真 (10)
3.1燃气锅炉燃烧控制系统分析 (10)
3.1.1燃气控制部分 (10)
3.1.2空气控制部分 (11)
3.1.3燃烧控制系统工作流程 (12)
3.1.4自寻优控制引入 (12)
3.2燃烧控制系统加入算法的仿真分析 (15)
3.2.1基于PID算法仿真 (15)
3.2.2基于自抗扰控制算法仿真分析 (15)
3.3本章小结 (19)
第四章基于ARM9的燃烧控制器的硬件设计 (20) 4.1燃气燃烧控制系统控制策略的选择 (20)
4.2燃气燃烧控制系统各模块硬件设计 (20)
4.2.1最小系统 (21)
4.2.2系统电源模块 (22)
4.2.3系统下载模块 (23)
4.2.4系统串口模块 (23)
4.2.5系统LCD模块 (23)
4.2.6系统D/I模块 (24)
4.2.7系统A/D调理模块 (25)
4.2.8系统继电器驱动模块 (25)
4.2.9系统D/A转换模块 (26)
4.2.10系统报警模块 (26)
4.3系统PCB (27)
4.4本章小结 (27)
第五章基于ARM9的燃烧控制器的软件设计 (28)
5.1实时操作系统uC/OS-III的移植工作 (28)
基于PLC锅炉燃烧控制系统方案
基于PLC的锅炉燃烧控制系统
1
简介
燃烧控制系统是电厂锅炉的主要控制系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统和炉膛压力控制系统。目前，电厂锅炉燃烧控制系统大部分仍采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统。燃烧率控制包括燃料量控制、供气量控制和诱导空气量控制。每个分控系统采用不同的测控方法。保证经济燃烧和安全燃烧。
2 控制方案
锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应锅炉输出蒸汽负荷的外部要求，同时保证锅炉的安全、经济运行。锅炉的燃料量、送风量和引风量的控制任务不能分开。可以使用三个控制器来控制这三个控制变量，但它们应该相互协调才能可靠地工作。对于给定的出水温度，需要调整鼓风量与供煤量的比值，使锅炉运行在最佳燃烧状态。同时，炉膛内应有一定的负压，以保持锅炉的热效率，防止炉膛过热向外喷火，以保证人员安全和环境卫生。
2.1 控制系统总体框架设计
燃烧过程自动控制系统的方案与锅炉设备类型、运行方式和控制要求有关。针对不同的情况和要求，控制系统的设计方案是不同的。单位单元燃烧过程的受控对象被视为一个多变量系统。在设计控制系统时，充分考虑了项目的实际问题，既保证了操作人员的操作习惯，又最大限度地实施了燃烧优化控制。控制系统的总体框架如图1所示。
图1 机组燃烧过程控制示意图1
1 徐亚飞，温箱温度PID与预测测控.2004，28(4)：554-5572 P 为单位负荷热信号。控制系统包括：滑动压力运行的主蒸汽压力设定值计算模块（热力系统实验得到的数据，然后拟合成可以通过DCS折线功能块实现的曲线），负荷-送风量模糊计算模块，主汽压力控制。系统及送风引风控制系统等。主汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。
2.2 油量控制系统
当外部对锅炉蒸汽负荷的要求发生变化时，锅炉燃烧的燃料量也必须相应改变。燃料量控制是锅炉控制中最基本、最重要的系统。由于给煤量不仅影响主蒸汽压力，还影响送风量和引风量的控制，还影响汽包内蒸汽蒸发量、蒸汽温度等参数，因此燃料量控制具有重要意义。影响锅炉运行。燃料控制可以简单地用图2来表示。 2.
锅炉燃烧控制方案的设计和应用
锅炉燃烧控制方案的设计和应用 赵震
锅炉燃烧控制方案的设计和应用
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｏｉｌｅｒ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ
赵 震
（上海宝信软件股份有限公司，上海２０１９００）
摘要：为满足锅炉燃烧控制在实际应用过程中出现的新需求，提出了各种改进控制方案。通过分析多种控制方案的原理，指出了 其发展变化的衍生关系，并就冶金、电力、化＿Ｔ等不同领域的燃烧控制应用进行了分析和比较。实践证明，新设计的锅炉燃烧系统满 足了实际控制对象的需要。 关键词：燃烧控制 空燃比 比值控制交叉限幅限幅控制 氧量修正 中图分类号：ＴＰ２７２ 文献标志码：Ａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｕｐｄａｔｉｎｇ ｄｅｍａｎｄｓ ｆｏｒ ｂｏｉｌｅｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖａｒｉｏｕｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ，ｔｈｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ａｍｏｎｇ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｒｅａｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｅｗ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｂｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｉｒ—ｆｕｅｌ ｒａｔｉｏ Ｒａｔｉｏ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｒｏｓｓ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ
锅炉燃烧及NOx生成特性的数值仿真
第２８卷第５期 计算机仿真 ２０１１年５月
文章编号：１００６—９３４８（２０１１）０５—０３１１—０５
锅炉燃烧及ＮＯｘ生成特性的数值仿真
李朋，施万玲，桂 莹，苟小龙
（重庆大学动力工程学院，重庆４０００３０）
摘要：针对煤燃烧排放ＮＯ 污染物造成污染，为了能准确地预测ＮＯ 的生成及提出更有效的控制ＮＯ 排放的措施，提出建立 了煤粉锅炉的三维物理模型，并将炉膛分区域进行合理的网格划分。应用涡团耗散概念（ＥＤＣ）模型耦合对化学反应机理对 炉膛内煤粉的流动、燃烧及ＮＯ 的生成特性进行研究，炉内各组分的浓度分布与ＮＯ 的生成分布存在很强的对应关系，采用 ＥＤＣ模型耦合反应动力学机理进行仿真。结果表明方法可以很好地反映ＮＯ 的生成特性。可以较为准确地模拟ＮＯ 的生 成特性，可准确预测和有效控制ＮＯ 的排放，为优化设计提供了理论基础。 关键词：煤粉锅炉：氮氧化物形成；机理简化；涡团耗散概念模型 中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标识码：Ａ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｎｄ Ｎｏ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ Ｂｏｉｌｅｒ
ＬＩ Ｐｅｎｇ，ＳＨＩ Ｗａｎ－ｌｉｎｇ，ＧＵＩ Ｙｉｎｇ，Ｇ０Ｕ Ｘｉａｏ－ｌｏｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３０，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｐｒｅｄｉｃｔ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ＮＯｘ ｆｒｏｍ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ａｎｄ ｍａｋｅ ａ ｍｏｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ
ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ＮＯｘ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ，ａ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ—ｃｏａｌ ｂｏｉｌｅｒ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ ｕｐ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｒ— ｎａｃｅ ｗａｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｒｅｇｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｍｅｓｈｉｎｇ．Ｕｓｉｎｇ ｅｄｄｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｃｏｎｃｅｐｔ（ＥＤＣ）ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ—ｃｏａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＮＯ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｔｈ
燃煤锅炉燃烧系统自动控制设计
摘 要 ................................................................................................................ 2
关键词 .................................................................................................................... 2
1．1课题来源 ........................................................................................................... 3
1．2课题发展状况 ................................................................................................... 3
1．2．1工业锅炉简介 ......................................................................................... 3
1．2．2工业锅炉控制的发展与现状 ................................................................. 5
第二章 锅炉燃烧过程的控制系统 .................................................... 6
2．1锅炉燃烧系统简介 ........................................................................................... 6
基于JX-300XP DCS工业锅炉的燃烧控制策略设计与实现
２０１２年第２期 工业仪表与自动化装置 ・２３・
基于ＪＸ一３００ＸＰ ＤＣＳ工业锅炉的
燃烧控制策略设计与实现
丁炜 ，齐冬莲
（１．兰州石化职业技术学院电子电气工程系，兰州７３００６０；
２．浙江大学电气工程学院，杭州３１００２７） 摘要：针对锅炉燃烧系统多变量、强耦合、强干扰、大滞后的复杂特性，采用模糊控制与自寻优 相结合的方法，设计出蒸汽压力一炉膛温度的模糊串级控制，同时协调处理氧含量和炉膛负压在一
定范围内优化的控制策略，并给出基于ｊｘ一３００ＸＰ ＤＣＳ的实施方案。应用表明，该方案具有较强 的抗干扰能力，较好地实现了锅炉燃烧控制的３大主要任务。
关键词：工业锅炉；燃烧控制；控制策略；ＪＸ一３００ＸＰ ＤＣＳ；模糊控制；自寻优
中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００—０６８２（２０１２）０２—００２３—０４
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ
ｆ０ｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｂｏｉｌｅｒｓ ｕｎｄｅｒ Ｊ『Ｘ一３００ＸＰ ＤＣＳ
ＤＩＮＧ Ｗｅｉ ，ＱＩ Ｄｏｎｇｌｉａｎ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００６０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｑｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １００２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｓｕｃｈ ａｓ ｍｕｌｔｉ—ｖａｒｉａ— ｂｌｅｓ，ｃｌｏｓｅ—ｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｓｔｒｏｎｇ－ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ａｎｄ ｌｏｎｇ—ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｅｔｃ，ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｉｔｈ
基于PLC的锅炉燃烧控制系统的设计-毕业论文
XXXXX大学毕业设计说明书
摘要
随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，以及人们生活水平的不断提高，对城市生活供暖的用户数量和供暖质量提出了原来越高的要求。结合现状，本论文供暖锅炉监控系统，设计了一套基于PLC和变频调速技术的供暖锅炉控制系统。
该控制系统以一台工业控制机作为上位机，以西门子S7-300可编程控制机为下位机，系统通过变频器控制电机的启动，运行和调速。上位机监控采用WinCC设计，主要完成系统操作界面设计，实现系统启停控制，参数设定，报警联动，历史数据查询等功能。下位机控制程序采用西门子公司的STEP7编程软件设计，主要完成模拟量信号的处理，温度和压力信号的PID控制等功能，并接受上位机的控制指令以完成风机启停控制，参数设定，循环泵的控制和其余电动机的控制。
本文设计的变频控制系统实现了锅炉燃烧过程的自动控制，系统运行稳定可靠。采用锅炉的计算机控制和变频控制不仅可大大节约能源，促进环保，而且可以提高生产自动化水平，具有显著的经济效益和社会效益。
关键字：锅炉控制；变频调速；组态软件；PLC
兰州理工大学毕业设计说明书
1
Abstract
Along with social economy’s swift development, the urban construction scale’s
unceasing expansion , as well as the peple living standard’s unceasing enhancement , set
more and more high request to the city life heating’s user quantity and the heating quality.
The union present situation, the present paper heating boiler supervisory sysem, has
基于MATLAB的锅炉燃烧控制系统的稳定性仿真研究
２０１１年第５期
（总第１１５期） 信息通信
ＩＮＦ０ＲＭＡＴＩＯＮ＆ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴ１０ＮＳ ２０１１
（Ｓｕｍ．Ｎｏ １１５）
基于ＭＡＴＬＡＢ的锅炉燃烧控制系统的稳定性仿真研究
姚云飞。崔徐佳。刘敏
（温州大学物理与电子信息学院，浙江温州３２５０３５）
摘要：采用ＭＡＴＬＡＢ对锅炉燃烧控制系统的稳定性进行了分析和参数整定进行了仿真，通Ｉ￣ＶＩＡＴＬＡＢ软件对数学模型进行
Ｂｏｄｅ图的绘制，再通过ＢｏｄｅＳ］来分析系统的稳定性。采ｆｆ］ＭＡＴＬＡＢ软件里面的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ组件结合Ｂｏｄｅ图对控制流量进行
ＰＩＤ参数整定，使各个参数达到稳定状态。利用各个整定过的参数对整个锅炉燃烧控制系统进行仿真和鲁棒性分析，得到了
一些重要的结果，为锅炉燃烧控制系统的设计和优化提供了理论依据。
关键词：锅炉燃烧控制系统；稳定性分析；参数整定
中图分类号：ＴＫ３２ 支献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—１１３１（２０１１）０５—００１２—０２
在安全方面，燃烧过程是否稳定直接关系到锅炉运行的可
靠性：在经济方面，锅炉燃烧的好坏直接影响锅炉运行的经济
性，燃烧过程的经济性要求合理的风与燃料的配合，所以，系统
的参数的整定和稳定性分析在工业生产过程中是必需的ｕ 。
１系统稳定性分析
根据蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统的数学模型，
燃料流量被控对象Ｂｏｄｅ图如图１所示，空气流量被控对象Ｂｏｄｅ
图如图２所示。引风量与负压关系Ｂｏｄｅ图如图３所示 。
图１燃料流量被控对象Ｂｏｄｅ图 ｝ｒｏｑｏ￣ｃｙ【ｒａｄ ｅｃ】 图２空气流量被控对象Ｂｏｄｅ图
由图ｌ可知，无调节器时，燃料控制系统开环稳定，幅值稳
定裕量为１４．６ｄＢ（幅值裕量是设定幅值时在额定值基础上多加
的一定比例），相位稳定裕量是８１．９。（相位裕量是分析运算放
大器稳定性的一个重要参数，是指运算放大器开环增益为ＯｄＢ
时的相位与ｌ８０。的差值）。
由图２可知，无调节器时，空气控制系统开环稳定，幅值稳
锅炉燃烧控制系统设计
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摘要
锅炉燃烧控制系统最重要的任务是保持锅炉蒸汽压力稳定。当负载量改变，使蒸汽压力的变化，通过调节燃料量（或送风量），从而改变炉膛发热量，最终使蒸汽压力稳定。其次，我们应该保证燃料的经济燃烧，既不能因为空气不足而冒黑烟，也不能因为空气过多而导致热量损失增加。所以燃料量和空气量应保持一定的比例，或者说烟气中的氧气浓度应保持在一定的值。最后，鼓风量还要和引风量要相配合，以保持恒定的炉腾负压。如果负压太小，炉烟气外冒会影响设备和操作员工的安全；如果负压过大，使大量冷空气漏入炉中，导致热损失增加，降低了燃烧效率。
关键字： 燃烧控制 串级控制 炉膛负压 联机控制
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一、工业锅炉的工作过程
1.1锅炉简介
锅炉结构如图所示，主要包括炉膛、汽包、省煤器、炉排以及给水粟、鼓风机、引风机、炉排电机等重要设备。煤炭通过斜皮带机和平皮带机送至炉排，然后在炉膛内燃烧，最后随排澄电机排出。炉腊内的烟气则通过省煤器交换热量以较低温状态被引风机排出。而给水粟则将储水库里的水先经过省煤器送至汽包，其给水量可通过给水调节阀控制。汽包内的蒸汽通过蒸汽管向外输送以供使用。锅炉系统主要输入变量是给水量、送风量、给煤量、引风量、蒸汽负荷等，主要输出变量是蒸汽压力、汽包水位、烟气含氧量和炉膛负压、蒸汽流量等。所以锅炉系统是一个多输入，多输出且相互关联的复杂的控制对象。系统的输入变量其实就是我们控制方法的控制量，根据控制量的不同可将锅炉系统划分为若干个子控制系统：给煤系统、送风系统、引风系统和汽包水位系统。当然他们都有自己主要的调节对象，分别为：蒸汽压力、烟气含氧量、炉腊负压、汽包水位。锅炉控制系统的控制指标为：蒸汽压力在期望压力的±1%，空气燃烧比应该保证±0.4%的过量氧气，汽包水位应控制在±5cni。其中给煤系统、送风系统、引风系统之间又有紧密的关系，三者共同组成了锅炉燃烧控制系统。
1.2为锅炉结构和工艺流程示意图