第六章 汽包锅炉燃烧自动调节系统
§6-1 比值控制系统 生产过程中，常常需要保持两个变量（通常指流量）成比例变化，例如，燃烧过程中，进入炉膛的燃料量应当与空气量成一定比例。
定义：把两个或两个以上参数（一般是流量）自动保持一定比例关系的自动调节系统，成为比值调节系统。
比值控制中的两个流量，其中之一G1称为主动流量；另一流量G2称为从动流量。通常，主动流量G1不加控制，以从动流量G2作为系统的调节变量，通过改变G2，维持两个流量之间的比值关系。
比值控制系统中的被调量是两个流量的比值： K= G2/ G1。 一、 单回路比值控制系统
任务：由于生产过程序要，流量G1经常发生变化，而控制的任务是使流量G2跟随G1的变化，并使两者的比值保持不变，即G2=K G1。 1. 定值型单回路控制系统
G1γ1IG1÷IkPIZIG2I0γ2-PI÷IGγ1G1IG12KzKuG2γ2给定I0G2212
1该系统定值I0不变，而被调量为IGIG，由于采用了PI调节器，所以稳态时能保证IGIG?I0，即：
G2?2??I0?G2?I0?1?G1 G1?1?22. 随动型单回路比值控制系统
G1r1IG1K-IG2PIKzr2KuG2
(1) G1的变化相当于改变调节系统的给定值，而G2则是被调量。因此，当G1变化时，G2可以按一定的比例进行变化。由于PI作用，所以稳态时，有：
?G1?1K?G2?2?G2?K1G1
?2
(2) 当主动流量G1未变化，而从动流量G2因某种干扰发生变化时，通过回馈调节自动消除扰动；
该系统本质上是一个随动系统，其中，G2通过测量组件、调节器及执行器构成了死循环，而主动流量G1则不加控制。所以这种比值调节称为单回路比值调节。
二、 双回路比值控制系统
前面介绍的单回路比值调节系统，主动流量G1是由生产过程决定而不加控制的。如果主动流量G1也需要进行控制，则可采用下面的双回路系统。
分析：
(1) 回路1的给定信号为g（可改变），被调量为G1 稳态时：G1=g／γ1
只要改变定值g，就能改变主动流量G1，即可控制G1。
G1γ1Z2PI2K-γ2Z2G2(2) 回路2：给定信号为G1γ1K，被调量为G2。
gg-PI1KZ1Ku1G1回路1γ1KPI2KZPI2-2Ku2G2回路2γ2稳态时：G1?1K?G2?2?G2?K?1G1。 ?2所以上面的系统实现：主动流量G1可根据需要加以控制，而从动流量G2可根据G1
的变化按比例改变。
回路1、2都是随动系统，当G1、G2受到干扰时，分别通过各回路自行消除。 三、 串级比值控制系统
属于前馈—反馈复合调节系统。主被调量S为能反映G1、G2之间实际比值关系的参数，通常为成分。
主调节器PI1：维持S为给定值S0，即维持实际流量G1、G2之间为最佳比值。 分析如下：
1. 比值调节系统中，不论是主动流量的调节回路还是从动流量的调节回路，均属于单回路调节系统，调节器一般为PI。
2. 对于流量系统来说，工艺上要求运行工况尽量平稳，不希望调节阀门在大范围内频繁动作，以免流量大幅度波动，所以要求调节过程的衰减率尽量大些，甚至可使φ≈1。
G1γ1KIG2S-PI1S0KIG1S0γ2-S成分PI1-PI2γ1KZγ2G1KuG2PI2Z-
由于通常S对于G1、G2的响应有较大迟延，因而PI1的输出不直接控制调节量G2，仅对流量信号IGIG的比值起校正作用。而由副回路对G1、G2进行比值控制。
12G2不难看出，副回路即为前面介绍的单回路比值控制系统。
§6-2 锅炉燃烧过程控制的概述 一、 任务
锅炉燃烧过程自动调节系统的基本任务是：
使燃料所提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要，同时保证燃烧过程的安全性和经济性。 可细分为如下三点：
1使燃料的热量满足蒸汽负荷的需要，保持主汽压力稳定； ○
2保证燃烧过程的经济性； ○
3保证燃烧过程的安全性。 ○
1点，就是使锅炉产生的蒸汽量满足汽轮机的需要。其中，汽包压力和蒸汽压力为(1) 对于第○
反映标志。
当锅炉供应的蒸汽量＞汽轮机的用气量，汽压PT、Pb均上升； 当锅炉供应的蒸汽量＜汽轮机的用气量，汽压PT、Pb均下降； 当锅炉供应的蒸汽量＝汽轮机的用气量，汽压PT、Pb均稳定。 所以任务1：保持汽压为给定值PT。
2点，经济性。 (2) 第○
经济性就是要使煤粉在炉膛内完全燃烧。完全燃烧必须使煤粉和空气保持最佳配合（即保证炉膛内过剩空气系数为最佳值α）
所以任务2：保持煤粉量和空气量的最佳配合。
是否最佳配合看排烟中含氧量，即控制过剩空气系数，来保证煤粉量和空气量的比值。
3点，安全性。 (3) 第○
保持炉膛压力为给定值ST。
目前大多数锅炉都为负压炉，其负压给定值为-20~-50Pa（-2~-5mm H2O柱）。 送风量 〉引风量，ST过大—〉炉膛压力波动，向外喷火事故；
送风量〈 引风量ST过小—〉漏风↗，炉温↘—热交换、燃烧异常，排烟热损失↗，热效率↘。
所以任务3：保持锅炉炉膛负压ST。实为保持送风量和引风量相适应。
从燃烧控制系统的基本任务分析，燃烧过程具有三个调节量：B、V、VS，三个被调量：PT、α、ST。
燃烧量BPT送风量Vα引风量VSST
这是一个多变量对象，从理论上讲，分析和设计这种多变量系统是相当复杂的，而且不一定都能得到使用的结果。然而对于燃烧系统，B、V、VS必须协调配合，在这种情况下，可将多变量对
象划分为三个子系统，即B调节系统、V调节系统和VS调节系统。
二、 影响燃烧调节系统组成的几个因素
(1) 运行方式 (a). 母管制还是单元制 母管制：
炉1炉1…………炉1蒸汽母管PM机1单元制：
机1…………机1
单元制PT炉
(b). 带基本负荷还是参与电网调峰、调频
带基本负荷：自动调节系统比较简单，没有机、炉、电协调控制系统，80年代自行设计和修建的电厂。
参与调峰和调频：近年来从国外引进的大型单元机组均为此类。自行研制和制造的这类控制系统也很多，具有CCS。
(c). 定压运行还是滑压运行
定压运行：汽压不随负荷而变； 滑压运行：汽压随负荷而变。
PT30?%D
(2) 锅炉的结构——汽包炉还是直流炉
(3) 制粉系统形式——直吹式还是中间粉仓式
若为直吹式，则燃料燃烧系统应包括制粉系统。 (4) 燃料种类——油、煤、气
第6-8章热工自动控制系统汇总
