MATLAB锅炉燃烧过程控制系统设计(7)
从锅炉燃烧过程控制任务来看,燃烧过程控制应具有以下功能:
(1) 迅速改变炉膛燃烧率,适应外部负荷变化。
(2) 控制系统能迅速发现并消除燃烧率扰动。燃烧率扰动通常指燃料量和燃料热值的变化扰动。
(3) 确保燃料、送风和引风等参数协调变化。保证燃烧经济性。
(4) 确保燃烧过程的稳定性，避免炉膛压力大范围波动。
根据上述控制目标，锅炉燃烧系统需要相应的控制手段：
1）主蒸汽压力的控制：主要通过调节输入的燃料量和送风量的多少来实现。当“负荷流量”增加时，压力会下降，为了保证流量的供应，必须提高压力使其返回到额定值，因此调节手段主要是增加燃料输入量和送风量；当“负荷流量”下降时，压力会上升，为了保证流量供应，需要降低压力使其返回额定值，这时的调节手段主要是减少燃料输入量和送风量；当“负荷流量”恒定时，保持压力为额定值不变。
2） 炉膛内含氧量的控制：主要通过调节空气（即送风量）和燃料的输入成一定的比例来实现。一般情况下，燃料增加时，燃料耗氧量要增加，为了保证含氧量不至于过低，调节手段是必须相应地增加一定比例的空气量（送风量）；燃料减少时，燃料耗氧量会减少，为了保证含氧量不至于过高，这时的调节手段应该是成比例地减少一定的空气量（送风量）。
3） 炉膛负压的控制：主要通过调节引风机的引风量来实现。当燃料和送风需要增加时，炉膛负压势必会向正压的方向减小，为了保证负压，调节手段应该是先增加引风量；当燃料和送风需要减少时，炉膛负压势必会向负的方向增大，这时的调节手段应该是先减少引风量。
以锅炉燃烧过程系统作为研究对象，在查阅相关资料的基础上，利用阶跃响应法建立燃料流量、空气流量以及引风量与负压关系的数学模型，并进行系统稳定性分析。并对锅炉燃烧过程系统设计出综合了串级控制、双闭环比值控制、前馈—反馈复合控制相结合的控制方案。最后，利用MATLAB软件进行控制系统的仿真进行分析，以提高锅炉燃烧过程系统的控制效果。
在Simulink中建立燃料流量闭环控制系统、蒸汽压力闭环控制系统、空气流量闭环控制系统的单位阶跃输入仿真框图，初步整定燃料控制系统、蒸汽压力控制系统、空气流量控制系统中的PID控制器的参数，在仿真框图中调整完善后得最终参数整定结果，此时对应的燃料流量闭环控制系统、蒸汽压力控制系统、空气流量闭环控制系统的单位阶跃系统响应。
(l)汽包由上下锅筒和三组沸水管组成。水在管内受外部烟气加热，发生自然循环流动，并逐渐汽化，产生的饱和蒸汽集聚在上锅筒。为了得到干度比较大的饱和蒸汽，在上锅筒中还装设汽水分离设备。下锅筒主要用于连接沸水管，同时还用来储存水和水垢。
(2)炉膛是使燃料充分燃烧并释放热量的设备。得到的高温烟气依次经过各个受热面，将热量传递给水以后，由烟囱排至大气。
(3)过热器是将锅炉所产生的饱和蒸汽继续加热为合格蒸汽的换热器件，亦称为过热蒸汽换热器。
(4)空气预热器是继续利用烟气余热，加热燃料燃烧时所需的空气的换热器件。通常大、中型锅炉均设有空气预热器，小型锅炉由于力求简单，一般不采用空气预热器。为保证正常工作，锅炉还必须有一些辅助设备，包括以下几部分:
(l.1)引风设备:包括引风机、烟囱、烟道几部分，用它将锅炉中的烟气连续排出。有些小型锅炉不采用引风机，而只利用烟囱的自然抽力来排除烟气。
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