模糊控制理论在煤粉炉炉压控制中的研究与应用

贺彦

摘 要：炉膛压力控制是火力发电厂燃烧控制系统的一个重要组成部分，炉膛压力的稳定与否直接关系到机组运行的安全性与经济性。针对炉膛压力单回路调节系统，参考燃煤发电机组的控制策略，提出了炉膛压力测量回路的信号处理模型，并对如何进行压力测量信号的采集处理以减少系统波动的方法进行了详细的研究分析。

关键词：模糊控制；煤粉炉；锅炉压力控制

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0179-01

1 燃烧控制系统的分析

锅炉压力调节器（PC1）的输出与经修正后的送风量经低选器后，作为燃料调节器（FC1）的设定值，该调节器的输出值作为煤粉控制阀的指令，使煤粉控制阀开度发生变化，从而满足锅炉负荷的需要。控制系统确保在锅炉增减负荷时要有充足的风量，保持一定的过量空气系数，即总保证能“过氧”燃烧：当锅炉增加负荷时，在原有的总风量未变化之前，低选器的输出仍与原锅炉煤粉控制阀输出指令值保持一致，当实际风量增加之后，低选器的输出才开始增加，煤粉控制阀的输出指令也随之增加，直至煤粉控制阀指令与锅炉负荷指令一致，这样又达到新的煤粉量和风量的平衡。在锅炉减负荷时，由于低选器的作用，使煤粉量控制閥指令立即减小，但由于高选器的作用，只有当实际煤粉量减小时，风量指令才开始减小，这样就可以达到增负荷时先增加风量，后增燃料量；减负荷时先减燃料量再减风量的目的。当增、降负荷的过渡时间内锅炉都是富氧燃烧，保证不出现欠氧燃烧。

2 风量控制系统的分析

使燃料在炉膛中充分燃烧是风量控制的主要任务。风量控制系统为串级控制系统，主回路为氧量校正回路（QRC），用来修正燃料量与风量的比例系数。副回路为风量控制回路（FC2），是以母管压力调节回路输出或燃料量作为设定值，以送风量经氧量修正后作为测量值。

在实际的应用过程中，为了保证燃料在炉膛中能够充分燃烧，风量控制系统主要从以下几个方面来完善：

（1）采用2台风量测量装置（左、右），流量变送器的输出一般要经补偿及开方后送加法器相加，然后作为总风量，这样可以保证风量测量的准确性。

（2）风量控制系统设有保护系统，当炉膛压力高于一定值时，风量控制系统闭锁，防止风量继续增加；当炉膛压力低于一定值时，风量控制系统闭锁，避免炉膛负压继续降低；而当总风量小于25%时，就触发MFT（主燃料跳闸）动作。

（3）为了保证燃烧的安全和经济，采用氧量控制系统控制一定的过量空气，通过控制烟气含氧量就可达到控制过量空气系数的目的。氧量的校正系统采用单回路PID调节，其目的是保证氧量的测量值与设定值保持一致。锅炉燃烧系统的需氧量的设定值应与锅炉的负荷成一定函数关系，采用主蒸汽流量作为锅炉负荷。选用适当的函数转换可以保持氧量设定值与锅炉负荷的最佳关系，而在计算机控制系统中采用函数发生器实现上述关系。燃料控制系统中燃料量和风量控制系统在升降负荷过程中，同步协调动作。氧量回路在回路中起着细调的作用。因此，氧量校正应该整定得比较慢，以保证锅炉的经济燃烧。

3 炉膛压力控制系统

锅炉的炉膛压力通过控制2台引风机来保持，锅炉的负压一般控制在-20Pa左右。为了提高炉膛压力控制系统的可靠性和提高调节品质，炉膛压力调节通常采用如下方法。

（1）炉膛压力测量采用3台变送器，3台变送器经过控制算法后所选的值作为测量值，对这些变送器设有监控逻辑。当3台变送器全部正常时，选偏差不大的2台变送器的平均值作为测量值；当其中任一台变送器有品质报警，而其他2台无品质报警的变送器控制偏差大，此时切手动；当3台变送器全部有品质报警时，切手动；当3台变送器之间全部有控制偏差报警时，切手动。这样就可以保证炉膛压力测量信号的准确性。

（2）当炉膛负压过低（-500Pa）时，控制系统将闭锁引风机风量增加；当炉膛负压过高（500Pa）时，该控制系统将闭锁引风机风量减小，以保证炉膛压力在要求的范围内。

（3）在计算机中对炉膛负压的测量值进行滤波（时间一般为2s左右），以保证执行机构不频繁动作。

（4）炉膛压力控制器一般设有一个死区，当炉膛压力的设定值和测量值的差值不超过死区范围时，控制器的输出不变，执行机构不动作，这就有效地消除了因炉膛压力经常波动而使执行机构频繁动作，提高了整个系统的稳定性和执行机构的使用寿命。

（5）为了保证炉膛压力控制的正确性，当控制偏差超过一定数值时自动切手动，并有报警提示。

（6）当锅炉由于汽包液位低、炉膛压力低等保护动作而发生锅炉主燃料跳闸（MFT动作）时，由于炉膛突然灭火引起锅炉炉膛压力大幅度下降，如果控制燃料的执行机构不及时动作，就有可能引起锅炉炉膛内爆。为了避免这种情况的发生，用MFT动作信号引发一组逻辑动作，直接前馈到该控制系统中去。在MFT动作后，两台引风机执行机构先向关的方向动作，直到开度达到原来设定的某一位置，保持一段时间后，使两台引风机的执行机构再向开的方向动作，直到开度达到MFT时的位置，这样就实现了引风机的一组防内爆功能，从而保证了锅炉的安全。

参考文献

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[2]张乃尧，阎平凡.神经网络与模糊控制[M].清华大学出版社，1998年10月第一版.

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