趙志江 卜佳男

（哈爾濱電站設備成套設計研究所，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 影響主汽溫度變化的因素分析

1.1 煙氣側的主要影響因素

1.1.1 燃料性質變化

當燃煤的揮發(fā)分降低，含碳量增加或煤粉變粗時，由于煤粉在爐膛中所需時間增長，火焰中心上移，爐膛出口煙溫升高，則將使汽溫升高。燃煤的水份蒸發(fā)吸收爐內熱量，使爐膛溫度降低，爐膛輻射傳熱量減少。為保證蒸發(fā)量，燃料量必然增加，同時水份蒸發(fā)也使煙氣體積增大，煙氣流速增加，使對流過熱器吸熱量增加，汽溫升高，而輻射過熱器的汽溫則降低。

風量的變化。爐內過?？諝饬吭黾訒r，由于低溫空氣的吸熱將使爐膛溫度降低輻射傳熱減弱，爐膛出口煙溫升高，同時過剩空氣量的增加將使流經對流過熱器的煙氣量增多，煙氣流速增大，使對流傳熱增強，引起對流過熱器的汽溫升高，和輻射過熱器的汽溫降低。噴燃器運行方式改變。

噴燃器運行方式改變時，如噴燃器從上排切換至下排時汽溫會下降。

給水溫度變化。當給水溫度變化時將引起爐內工質焓增變化。為了維持鍋爐蒸發(fā)量不變，則燃料量勢必要相應改變，以適應加熱給水所需熱量的變化。由此將造成流經對流過熱器的煙氣溫度變化和煙氣流速的變化，因而引起汽溫變化。蒸汽側的主要影響因素鍋爐負荷的變化。

鍋爐運行中負荷是經常變化的，過熱汽溫也會隨之變化。對于不同型式的過熱器，其汽溫隨鍋爐負荷變化的特性也不相同。輻射過熱器的汽溫變化特性是負荷增加時汽溫降低。負荷減少時汽溫升高。對流過熱器的汽溫變化特性是負荷增加時汽溫升高，負荷減少時汽溫降低。而半輻射過熱器汽溫隨鍋爐負荷變化比較平穩(wěn)?，F(xiàn)代高壓或超高壓鍋爐都采用聯(lián)合式過熱器，即整個過熱器由若干級輻射、半輻射和對流過熱器組成。對于聯(lián)合式過熱器，當鍋爐負荷變化時，對過熱器出口汽溫變化特性的最終影響結果，應視聯(lián)合過熱器本身的溫度特性表現(xiàn)為對流特性或輻射特性而定。我國多數(shù)鍋爐采用的聯(lián)合過熱器中，主要是由受熱面積較小的輻射、半輻射過熱器和受熱面積較大的對流過執(zhí)器串聯(lián)組成。同時，由于受結渣條件的限制，進入過熱器的煙氣溫度不可能太高，所以聯(lián)合過熱器的汽溫特性一般仍偏近于對流過熱器。

飽和蒸汽濕度的變化。正常工況下飽和蒸汽的濕度一般變化很小，但當工況變動，尤其是水位過高鍋爐負荷突然增加，以及因爐水品質惡化而發(fā)生汽水共騰時，將會使飽和蒸汽的帶水量即飽和蒸汽的濕度大大增加。由于增加的水分在過熱器中汽化要多吸收熱量，在燃燒工況不變的情況下，用于使干飽和蒸汽過熱的熱量相應減少，因而將使熱蒸汽溫度下降。當飽和蒸汽大量帶水，將造成過熱汽溫急劇下降。

2 主汽溫度的控制方法

2.1 經典控制理論基礎上的主汽溫度控制方法

常規(guī)PID控制是目前被普遍采用的一種方法，但是由于其自身存在的缺點和不足之處使其難以建立起精確的數(shù)學模型，僅僅依靠PID控制。所以，無論PID參數(shù)如何匹配，也很難使蒸汽溫度適應各種擾動的變化。

同時，在運行狀況發(fā)生較大變化的情況下，過熱汽溫對象的動態(tài)特性以及模型參數(shù)將會受到明顯影響。常規(guī)PID控制方法獲得的控制效果并不是十分讓人滿意。針對常規(guī)PID控制的固有缺點，研究人員提出了一系列的改進方法，設置了相應的相位補償，前饋補償控制，分段控制等。但是，這些措施的改進和出現(xiàn)，還是沒有從根本上使控制的效果達到令人滿意的效果。究其原因，它們無法對系統(tǒng)的內部動態(tài)參數(shù)進行直接有效地控制。

2.2 以現(xiàn)代控制理論為基礎的主汽溫度控制方法

現(xiàn)代控制理論的本質為時域法，它從一定程度上解決了系統(tǒng)的可控性、可觀測性和穩(wěn)定性以及其他很多復雜的系統(tǒng)控制問題。但是，這種控制方法在工程實現(xiàn)方面還是存在一定缺陷?；诂F(xiàn)代控制理論的主汽溫度控制方法主要包括狀態(tài)變量控制，預測控制，Smith預估控制，自適應控制等。

2.3 智能控制

智能控制作為新興的理論和技術，是傳統(tǒng)控制方法在理論和實踐上的進一步發(fā)展和探索，是傳統(tǒng)控制發(fā)展到高級階段的產物，具有其他控制理論所不具有的獨特優(yōu)勢。它可以用來解決控制對象參數(shù)在大范圍變化的問題，而這些問題是傳統(tǒng)的控制方法不能夠解決的。對于主汽溫度控制來說，有應用人工智能、開發(fā)專家控制系統(tǒng)、人工神經網絡控制系統(tǒng)和模型控制系統(tǒng)等計算機科學的最新技術。

2.3.1 專家控制

專家控制系統(tǒng)作為一種先進的計算機程序系統(tǒng)，有著大量的專門知識和經驗。主要通過應用人工智能技術，以一個或多個人類專家提供的特殊領域知識和經驗為基礎，進行推理和判斷，模擬人類專家做決策的方式和程序，解決那些需要專家決定的復雜問題。目前，專家系統(tǒng)控制器通常由控制規(guī)則庫、推理機、信息獲取器和輸出處理器等組成。

2.3.2 人工神經網絡控制

神經網絡的優(yōu)點是很明顯的，主要包括強魯棒性、容錯性、并行處理、自學習、逼近非線性關系等特點，主要的優(yōu)勢是用于解決非線性和不確定系統(tǒng)控制方法等各方面的問題。并且，這種控制方式還對非線性的PID進行了改造，采用人工神經網絡與PID結合的控制方法，使常規(guī)的PID控制器獲得了令人滿意的性能。單神經元模型與常規(guī)PID控制器進行了科學的整合，形成了單神經元PID控制器，這種控制器具有極強的自適應能力。

2.3.3 模糊控制

模糊控制的突出特點是具有人工智能化，不需要對對象過程的精確數(shù)學模型進行精確了解，便可以對過程參數(shù)的變化具有較高的適應性。僅僅依靠模糊規(guī)則來實現(xiàn)汽溫系統(tǒng)的控制是很難實現(xiàn)的，加之模糊控制有著固有的缺點，穩(wěn)定性不高、精度不高，這就導致模糊控制難以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差?；旌闲湍：齈ID系統(tǒng)將串級控制與模糊控制的優(yōu)點有機地組合起來，較好的解決了蒸汽系統(tǒng)中系統(tǒng)小的超調量與系統(tǒng)快速性間的矛盾。

結語

面對電廠鍋爐這個復雜的控制對象，人們一直都在不停地探索更為精準和高效的控制手段，并且致力于尋找一種切實有效的方法，以保證設備的使用安全性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。經過實踐和總結，已經從經典控制理論發(fā)展到現(xiàn)代控制理論，并且又出現(xiàn)了智能控制方法。有許多智能的控制方法，在理論研究上所取得的效果是良好的。但是。由于工程中實際存在的問題和缺陷，并沒有在實際生產中得到廣泛的應用。所以，大部分仍處于實驗室仿真階段研究，如何使其應用到實際生產是一個重大課題。

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