米东区集中供热项目锅炉DCS自动控制技术

总结成模糊规则，运用模糊逻辑推理的方法，构造出一套模糊控制策略，使系统在运行中，自动寻优找影响燃烧效率各因素的最佳结合点，使得锅炉在运行中工况变化较大时，具有快速跟踪、快速趋向稳定的能力，从而达到最好的控制效果。

⒋自寻优经济燃烧控制

以系统的时均热效率为指标，通过调整风煤比/含氧量观察热效率的变化趋势，找到一个对应最高时均效率的风煤比/含氧量，并保持此值燃烧，用氧量做校正，直至热效率减少到预定的值再重新寻找最佳值；其中，以含氧量作指标时，考虑含氧量参数的不稳定性，输出有限幅，并仅作校正。

⒌模糊+PID控制

锅炉的控制是一个典型的纯滞后、慢时变、多耦合的系统，仅靠传统的PID控制很难满足精度的要求。因此，采用模糊控制和PID相结合的办法。模糊控制能解决大滞后和快速响应问题，但偏差较大；PID控制精度高响应速度快，但易超调；二者结合，大偏差时模糊控制起作用保证快速性，小偏差时PID起作用，满足精度的要求。

⒍容错控制

在控制过程中，如不充分考虑部分部件的故障对系统影响，整个系统的投入率就不高，有时甚至造成危害。系统采用容错控制技术，靠系统的软硬件故障诊断，得到部件的故障信息，将故障部分报警指示，同时从控制回路中平滑切除，确保控制的稳定和系统的可靠。

㈡蒸汽锅炉计算机自动控制

为了使蒸汽出力与外界负荷相适应，维持蒸汽压力稳定；保持较佳的空燃比，达到经济燃烧，炉膛负压维持在规定值范围内。采用三冲量调节系统。以汽包水位为主控信号，蒸汽流量和给水流量为辅助控制信号组成三冲量水位调节系统。

㈢燃气燃烧自动控制

随着低污染高效燃料的广泛应用，为了提高设备运行的安全可靠性，使设备在最佳工况下运行，迫切要求燃气燃烧自动化。燃气燃烧自动控制

可做到：①保证燃烧设备安全运行，如燃气熄火保护，燃气压力上、下限控制等。②保证加热的工艺参数，如加热温度、炉内气分，炉膛压力。③保证燃烧的经济性，如空/燃比的控制等。

五、系统软件组态及调试运行

㈠显示组态

包括：流程图、控制分组图、参数设定画面、趋势显示等。

系统具有丰富形象的人机界面，极其简便的设置操作，多媒体操作提示、报警、紧急联锁功能；锅炉动态流程图、软收操、趋势图、诊断表、参数设定等图形画面；历史记录实现不同的采样周期，不同的记录时间反映主要参数记录，共显示、管理、故障检查及诊断使用，对于运行数据记录、报警记录等可进行制图或绘出曲线进行打印。

㈡运行调试

组态完成后，要与现场设备进行联调，必须在实验室调试和冷态调试的基础上进行热态调试。联调可在锅炉正常运行时进行。开始运行手动和模拟仪表控制，之后投入计算机自动控制。联调能够完成：

⒈手动/自动无扰动切换；

⒉所有参数可在线修改，对重要参数具有专家调整系统。

⒊系统自我保护功能完善，防止因误操作而系统崩溃；

⒋计算机、仪表双报警系统，确保发生危险时联锁停炉；

⒌所有控制回路自动完成调整：自动控制运行调试，主要时PID参数的整定。计算机监控系统的软硬件开发、调试是许多人能做到的，但自动控制的参数整定，需要掌握各种控制回路参数的准确数据，锅炉控制软件有燃烧专家库，在大偏差时采用模糊算法，小偏差时采用参数限幅PID算法，即保证系统稳定性、可靠性、又保证控制精确性。

⒍确定热态运行时，重要参数报警上、下限。

六 结束语

通过乌鲁木齐米东区集中供热项目锅炉自动控制系统的实施，总结分析，可以理解为没有上自控的锅炉房单位面积年耗热量为0.46×（1－5％～8％）＝0.437～0.423GJ/ (m2.a)； 而上了自控的锅炉房单位面积年耗热量为0.363 GJ/ (m2.a)，节约热量14.2％～16.9％，所以目前一般认为锅炉自控节能约为15％左右。

每平方米供热面积锅炉自控的投入为1.5～2元/m2，热费为22元//m2，则投资回收年限约2年，即两个采暖期收回投资。有较好的经济效益、社会效益和环保节能效益。

参考文献：

1、《实用供热空调设计手册》陆耀庆 1997年2月

2、《供热工程》贺平 孙刚 2003年6月

3、《自动控制原理》鄢景华 哈尔滨工业大学 2001年7月

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