王洪阳

摘 要：文章介绍了热电厂锅炉温度控制系统设计，热电厂锅炉的发展历程，以及DDC的锅炉温度控制系统。并详细论述了DDC锅炉温度控制系统内工作原理以及工作过程中出现的一系列问题进行了解答，文章的最后并对热电厂锅炉温度控制的新技术进行了阐述。

关键词：锅炉；温度控制；DDC

0 前言

随着现代工业生产的迅速发展 ，对锅炉安全运行及对控制质量的要求也不断提高 。锅炉温度控制系统可以实现对整个锅炉系统工艺流程的控制 ，对于提高产品质量以及能源的节约都起着重要的作用。 生产过程中根据物流性质的信息和操作条件的信息，在可能获得的原料和能源条件下， 进行生产过程的工艺流程的分析与综合， 有效实现生产过程的控制目标。温度是保证锅炉设备安全的重要参数，过热会直接影响锅炉运行的安全。国内的锅炉大多数还是依靠燃煤和燃油为主。燃料燃烧时会产生大量的废气和废渣，毋庸置疑，锅炉燃料的燃烧给环境造成了严重的污染，在一定程度上给人们的生产和生活带来了很大的危害。早期的传统的锅炉控制绝大多数是由人工直接控制的，一方面造成了人力的浪费，另一方面锅炉工作人员的安全性和可靠性都不是很高。热电厂锅炉及其温度有着很多变量，分布式的系统特征。温度测量的准确与否直接关系着能源的消耗，提高效率和蒸汽质量是至关重要的指标，所以说精确的温度实时监测对指导锅炉的正常运行有着非常重要的意义。

1 热电厂锅炉的发展历程

锅炉在石油，化工，热力，以及电力等工业生产领域内应用非常广泛，所以说锅炉温度的控制效果，在发电，供热，炼油，炼铁以及炼钢等工业和民用部门中是至关重要的技术指标。因为锅炉控制系统的工作质量直接影响着锅炉的正常生产，所以他直接决定了电厂等工业基地是否能够安全，经济，高效的进行生产。最近几年来，伴随着我国工业生产和科学技术的迅速发展，企业对过程自动化控制水平的要求也不断提高。锅炉温度控制的被控对象是一个具备着延迟性，以及惯性的非线性系统。不过目前很多锅炉依旧通过依靠人工赖加常规仪表，通过利用传统PID控制方法对锅炉温度控制系统进行操作以及实时监控。如果锅炉温度被控对象滞后时间比较长，滞后时间越长控制就越难，而且影响滞后时间的因素很多，这样就会直接造成工人劳动强度增大，以及生产效果不明显，同时很难保证生产安全。所以说锅炉温度控制系统一直是工业技术人员研究的重点和热点。从在理论上讲，锅炉温度控制系统的形成与发展经历了三个阶段。第一阶段是控制发展的初级阶段，是50年代末起到70年代的经典控制理论阶段。这个阶段主要采用电动，液动以及气动等常规仪表，对国产控制中的温度，流量，压力以及液位进行大概的控制。第二阶段是发展阶段，是70年代至90年代的现代控制理论阶段。由现代控制理论作为理论基础，利用计算机和自动化仪器，对复杂控制系统进行控制。第三阶段是高级阶段，是90年代至今的智能控制理论阶段。控制的方法一直依据控制需求的方向发展，也就是综合化和智能化是其发展的主要目标。最近几年来，人工智能的快速发展为控制策略的智能化发展奠定了良好的理论基础。在智能控制理论中，专家控制系统和模糊控制系统以及神经网络控制系统是前景非常可观的三种控制方法。

2 过热蒸汽温度控制系统

锅炉过热器出口的过热蒸汽温度采用的是耐高温高压的合金刚材料，如果温度过高会使蒸汽管道内产生过大的热膨胀而毁坏， 导致汽轮机叶片的水蚀。大型锅炉都采用复合式过热器， 当对流式过热器的烟气量增加， 烟气温度也随之升高。

2.1 设置减温控制系统

该系统是一个串级双回路控制系统，副回路的被控量可以形成二级减温器出口蒸汽温度的偏差信号，可以提高锅炉出口蒸汽温度的调节品质。

2.2 设置再热汽温控制系统

再热汽温控制是为了提高大容量、 高参数机组的循环效率，有利于提高循环热效率，它对锅炉负荷和燃烧工况等因素的影响很大，主要采用摆动火嘴加喷水减温的控制方式。在锅炉 A， B 侧出口装有两个出口蒸汽温度测点，把两个测点的平均值作为再热汽温控制使用。 根据随机组负荷变化的再热汽温设定值与再热蒸汽测量值进行比较， 设计控制锅炉机组负荷和送风量的前馈信号。形成对燃烧器火嘴倾角的控制指令。同时喷水减温能起到保护性质的减温作用，根据摆动火嘴控制指令的偏置量，设置适当的调温手段， 以修正调节惯性，通过改变蒸汽的热焓来调节温度。

2.3 喷水控制系统

汽温调节通常采用喷水减温手段，喷水减温调节操作简单， 在明确每级减温器所担负的任务下。 第一级布置的被调参数是屏式过热器出口汽温， 其主要任务是保证出口蒸汽温度在规定的范围内。喷水减温调节操作灵敏。改变将不同高度的喷燃器组投入工作。同时也可以改变烟气量，若改变烟气量就可以改变烟气对过热器的放热量，烟气再循环改变烟气流速，再循环烟气量改变时炉膛温度发生变化。 炉内辐射吸热与对流吸热主要是通过烟气旁路调节，在过热器处的对流烟道安装烟气挡板，在锅炉尾部用烟气旁路来调节再热汽温，减小对过热汽温的影响，来满足燃烧工况的要求。

3 总结

在工业生产中，锅炉温度控制一直是一个非常重要的研究热点。不过由于锅炉温度的大惯性，大滞后以及非线性等一些特点，在实际过程控制中很难确定被控对象的精确模型。因此常规的PID控制效果并不是非常的理想，很难达到被控对象的控制要求。首先对过程控制实验的EFAT/P 过程控制实验装置结构进行详细的分析，然后又通过反复做实验，最终获得了锅炉温度控制的阶跃响应曲线，并且依照锅炉温度的变化曲线，建立了锅炉温度被控对象的数学模型。其次依据锅炉温度被控对象的动态特征，提出了 PID 控制，模糊PID 控制以及神经网络的 PID 控制等三种控制方案，并对三种控制方式的基本原理，结构和实现形式进行了讨论分析，而且还设计了智能 PID 控制算法的锅炉温度控制系统。

参考文献：

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[2]李明伟.基于模糊神經网络的过程实验装置计算机监控系统设计[N].西安：西安建筑科技大学，2006.

[3]刘大易，赵玉晓.电加热炉温度模糊控制系统设计[J].锅炉制造，2010.

[4]胡龙军，陈一波，陶吉利.基于神经网络参数自整定PID控制的应用[N].安徽电子信息职业技术学院学报，2012.