模糊控制理論在煤粉爐爐壓控制中的研究與應用

賀彥

摘 要：爐膛壓力控制是火力發電廠燃燒控制系統的一個重要組成部分，爐膛壓力的穩定與否直接關系到機組運行的安全性與經濟性。針對爐膛壓力單回路調節系統，參考燃煤發電機組的控制策略，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波動的方法進行了詳細的研究分析。

關鍵詞：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 燃燒控制系統的分析

鍋爐壓力調節器（PC1）的輸出與經修正后的送風量經低選器后，作為燃料調節器（FC1）的設定值，該調節器的輸出值作為煤粉控制閥的指令，使煤粉控制閥開度發生變化，從而滿足鍋爐負荷的需要。控制系統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，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鍋爐都是富氧燃燒，保證不出現欠氧燃燒。

2 風量控制系統的分析

使燃料在爐膛中充分燃燒是風量控制的主要任務。風量控制系統為串級控制系統，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。副回路為風量控制回路（FC2），是以母管壓力調節回路輸出或燃料量作為設定值，以送風量經氧量修正后作為測量值。

在實際的應用過程中，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）風量控制系統設有保護系統，當爐膛壓力高于一定值時，風量控制系統閉鎖，防止風量繼續增加；當爐膛壓力低于一定值時，風量控制系統閉鎖，避免爐膛負壓繼續降低；而當總風量小于25%時，就觸發MFT（主燃料跳閘）動作。

（3）為了保證燃燒的安全和經濟，采用氧量控制系統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的目的。氧量的校正系統采用單回路PID調節，其目的是保證氧量的測量值與設定值保持一致。鍋爐燃燒系統的需氧量的設定值應與鍋爐的負荷成一定函數關系，采用主蒸汽流量作為鍋爐負荷。選用適當的函數轉換可以保持氧量設定值與鍋爐負荷的最佳關系，而在計算機控制系統中采用函數發生器實現上述關系。燃料控制系統中燃料量和風量控制系統在升降負荷過程中，同步協調動作。氧量回路在回路中起著細調的作用。因此，氧量校正應該整定得比較慢，以保證鍋爐的經濟燃燒。

3 爐膛壓力控制系統

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的可靠性和提高調節品質，爐膛壓力調節通常采用如下方法。

（1）爐膛壓力測量采用3臺變送器，3臺變送器經過控制算法后所選的值作為測量值，對這些變送器設有監控邏輯。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報警，而其他2臺無品質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，控制系統將閉鎖引風機風量增加；當爐膛負壓過高（500Pa）時，該控制系統將閉鎖引風機風量減小，以保證爐膛壓力在要求的范圍內。

（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），以保證執行機構不頻繁動作。

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

（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，如果控制燃料的執行機構不及時動作，就有可能引起鍋爐爐膛內爆。為了避免這種情況的發生，用MFT動作信號引發一組邏輯動作，直接前饋到該控制系統中去。在MFT動作后，兩臺引風機執行機構先向關的方向動作，直到開度達到原來設定的某一位置，保持一段時間后，使兩臺引風機的執行機構再向開的方向動作，直到開度達到MFT時的位置，這樣就實現了引風機的一組防內爆功能，從而保證了鍋爐的安全。

參考文獻

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