電廠鍋爐燃燒控制系統主要包拮主蒸汽壓力控制系統、風煤交叉限制回路、煤量控制系統及送、引風控制系統。主蒸汽壓力控制系統大多采用基于直接能量平衡（DEB）的控制方案，對中間倉儲式制粉系統鍋爐，從改變給粉機轉速到引起主蒸汽壓力變化的速度較快若采用DEB方案，只要控制系統的參數整定合適壓力控制系統可以獲得滿意的品質。

　　然而，很多電廠盡管采用了DEB方案，但由于參數選擇不當，在變負荷過程中仍要切1層或2層至手動通過手動協助維持主蒸汽壓力有些機組的壓力控制系統則難以有效消除給粉自流造成的壓力波動，這些缺陷都可通過對壓力控制系統的優化調整來消除。而對于直吹式制粉系統鍋爐從調節給煤機轉速到引起主蒸汽壓力變化往往具有較大的滯后，導致機組在變負荷時壓力波動較大，對這類壓力控制系統的優化，一方面可加強鍋爐負荷指令的前饋作用可采用比例微分PD，并加強微分作用），去掉控制系統中不必要的遲后環節a.但由于前饋等環節的改變均是在閉合回路之外，不會改善控制系統的穩定性。進一步的優化應采用先進的控制方法如預測控制技術或內�？刂萍夹g等15來改善等效被控對象的特性，使控制系統不僅具有好的穩定性，而且能快速響應機組負荷指令的變化。對送、引風控制系統應針對投不好的原因改進控制系統設計。

　　南京熱電廠6號機組自1998年芫成DCS改造后，鍋爐燃燒控制系統的品質不理想主要表現為主蒸汽壓力在穩態負荷時波動太大，而當機組升、降負荷或給粉自流時給粉機轉速改變太慢，造成主蒸汽壓力的動態偏差太大影響機組的負荷升、降速率。

　　2000年，江蘇省電力公司將“南京熱電廠6號爐燃燒控制系統優化”作為技術改造項目正式立項，并委托東南大學進行研究實施。2000年7月，優化后的鍋爐燃燒控制系統在現場通過調試并投入運行。經基金項目：國家自然科學基金（0076008）江蘇省青年科技基金BQ2000002）國家教委優秀青年教師基金傲技司2000-65）資肋項目過10多次升、降負荷和切、投火嘴試驗，主蒸汽壓力、氧量及爐膛負壓均控制在規定范圍內，確保了鍋爐燃燒控制系統的長期、穩定投入。

　　1壓力控制系統的優化1.1控制策略優化原控制方案中是根據主蒸汽壓力與壓力定值的偏差來調節鍋爐的負荷指令。優化后采用基于直接能量平衡來調節鍋爐的負荷指令，即根據汽輪機的能量要求指令！。和鍋爐的熱量倍號之間的偏差進行調節，并增加了汽輪機能量倍號的前饋。優化后的方案如所示。

　　DEB調節的目的是確保在機組穩定時，汽輪機能量要求倍號與鍋爐的熱量倍號相等，由于在穩態時汽包壓力的微分為零，故有Psi/Pt =i，從而保證了主蒸汽壓力等于設定值Ps.盡管大量的實際應用已證明了DEB系統比依靠差壓調節鍋爐負荷指令具有更好的控制品質，但理論上如何證明呢，另外，鍋爐的熱量倍號又應如何整定呢油于前饋不影響整個控制系統的穩定性，因此，在下面的說明過程中將暫不考慮前饋的作用。將熱量倍號中的2項分別考慮，由于：其中是汽輪機的調節閥開度。的DEB控制方案可等效為所示的常規串級控制方案。

　　從可得到如下結論：dPEB控制系統的實質就是一個采用汽包壓力作為導前倍號的常規串級電力自動化系統，由于串級系統的控制品質優于常規單回路控制系統，因此DEB控制系統比直接采用壓力偏差倍號的單回路控制系統的品質要好。這種品質的改善主要體現在2個方面，一方面是由于內回路的存在，使DEB控制系統能較好地克服燃燒率的自發性擾動（如給粉自流及不均勻下粉等）；另一方面是由于內回路改善了導前對象的特性，從而也能改善控制系統的穩定性使主蒸汽壓力波動較小。但同時應看到，當串級系統用于控制慣性時間較長的被控對象時，品質的改善程度總是有限的，這就是為什么DEB系統在控制某些300MW或600MW機組時也難獲得滿意品質的原因。這種情況下必須采用更先進的控制技術如預測控制技術或內�？刂萍夹g等151來較大程度地改善控制系統的品質。dPEB控制系統與常規串級控制系統是可以等價的。由于在DEB控制系統提出來之前，電廠中已采用過以汽包壓力為導前倍號的串級控制系統或以汽包壓力微分為導前倍號的雙回路控制系統），因此DEB系統并不是新的控制策略它只不過是串級控制系統的另一種表達方式所謂能量的直接平衡也只不過是一種對系統的理解方式。DEB控制系統是美國利諾4N）公司的專利其它公司是不能采用DEB方案的，但可采用串級控制系統最終的控制效果是一樣的。

　　于熱量系數是主調節器的比例帶，而汽包壓力的微分時間d是主調節器的積分時間。因此，熱量倍號的整定是否適當直接影響了DEB控制系統的穩定性。目前，整定熱量倍號的方法是調整和D的數值，使當煤量倍號作階躍變化斤粉機轉速階躍變化）時，熱量倍號也近似作階躍變化；而當汽輪機調門開度變化時，熱量倍號應基本不變。這種整定熱量倍號的方法是不合理的原因是！整定的出發點是片面的，因為這種整定方法只是從倍號本身的物理意義去整定熱量倍號。事實上從可知，熱量倍號直接決定了控制系統的主調節器，對熱量倍號的整定也就是對主調節器的整定，因此對它的整定應從整個控制系統的穩定性和控制品質上去考慮；②目前整定熱量倍號的方法需要燃料量和汽輪機調門反復作階躍變化這在現場比較困難。而根據控制系統的穩定性來整定熱量倍號則是十分方便的。d）在的串級控制方案中主調節器前的倍號通道中以調門開度作為放大倍數，這實質上改變了主調節器的等效比例帶。這種改變可使控制系統具有一定的自適應能力因為當機組在高負荷時被控對象的慣性時間相對較小，允許調節器的比例帶小一些；而在低負荷時，由于被控對象慣性時間的增加為保證控制系統的穩定性不變，比例帶應適當放大一些。汽輪機調門開度的修正，可實現不同負荷下對主調節器等效比例帶的修正。顯然這種修正方法中國電力bookmark3不靈活適應性也不會太理想。

　　1.2煤量反饋信號優化對中儲式鍋爐，大部分煤量控制系統的設計均采用給粉機的平均轉速作為煤量倍號，但給粉機的給粉量與轉速之間存在嚴重的非線性，為克服這一非線性，采用經過熱量倍號校正的轉速作為煤量反饋倍號。從而實現了：d）不管給粉機轉速與給粉量之間的非線性或煤種如何變化，與鍋爐負荷相對應的是煤燃燒后產生的熱量。而修正后的燃料量倍號在穩態時與鍋爐的熱量倍號相一致，從而確保燃料量倍號與鍋爐的負荷相適應；d在動態過程中，修正后的燃料量倍號又能及時反映給粉機的轉速變化。1.3壓力控制系統優化效果采用以上思路對南京熱電廠6號爐的主蒸汽壓力控制系統進行了重新設計和參數整定。2000年7月，對主蒸汽壓力控制系統進行了詳細測試。經測試穩態負荷時壓力偏離定值的范圍僅為0.01MP；機組變負荷過程中壓力最大動態偏差僅為0.1MP負荷時共投入+個火嘴當切除2個火嘴時鍋爐負荷擾動量達25-壓力僅變化了0.24MP該控制指標遠優于優化前的控制系統取得了十分明顯的經濟效益。

　　2送、引風控制系統優化2.1控制系統現狀國內200MW及以下容量機組送、引風控制系統的投運效果往往不是很理想，自動投不好的原因有以下幾個方面：d）由人為因素造成。正常情況下運行人員對送、引風的操作很少，即使在機組升、降負荷過程中對送、引風的操作也較簡單，因此，除非送、引風控制系統投得十分理想，否則運行人員不太愿意投入送、引風控制系統。d）爐膛負壓過于靈敏。爐膛負壓的靈敏體現在2方面一是對擾動量主要是對送風量的改變相當靈敏。當送風控制系統投入運行后，風量必須根據機組負荷和氧量情況加以調節，送風量的改變會對爐膛負壓產生很大且很快的影響若引風控制系統不及時調節爐膛負壓必定會超出允許范圍。在目前的設計中送風控制系統一般對引風控制系統設有前饋環節其目的是為了在送風量變化后能及時調節引風量以使爐膛負壓變化較小。但送風前饋的加入必須注意2個問題！不要破壞引風控制系統中的倍號平衡，否則，即使引風在起始時動作了也會回調，反而影響引風系統的正常調節；②送風動作后引風要盡快動作。由于目前大多數DCS用軟件實現了伺放功能即稱軟伺放，軟伺放的動作依據是輸入能量的積累，這往往需要一定時間正是這12s的滯后，使爐膛負壓超出了正常范圍。第2個靈敏的問題是液力耦合器位置的變化d段定送、引風的調節機構是液力耦合器）對爐膛負壓過于靈敏。由于很多DCS掃描時間較長導致各次液力耦合器位置的改變量太大。若送風機液力耦合器位置改變量太大即對爐膛負壓的擾動太大若引風機液力耦合器的位置改變量太大，則會造成引風控制系統過調從而造成引風執行機構振蕩嚴重時導致鍋爐熄火。解決好上述問題是投入送、引風控制系統的關鍵筆者在現場實際調試過程中均遇到過這些問題應針對不同問題采用不同方法解決。

　　2.2控制策略優化由于各臺鍋爐的送、引風控制系統存在的問題不同這里僅給出一般性送、引風控制系統的優化思想。

　　d由于送、引風被控對象一般是一個一階慣性環節，從動態特性來說，這是一個較好控制的對象。對這2個控制系統不必采用如模糊控制等復雜算法來芫全替代常規PID控制系統。較可行方法是在常規PID控制系統基礎上適當增加運行人員的操作經驗以解決鍋爐爐膛負壓的靈敏性問題；對送風控制系統的設計應力求簡單氧量校正必須緩慢，必須嚴禁送風控制系統在變負荷過程中的回調，否則爐膛負壓難以控制在正常范圍內。

　　G）對于引風控制系統，當爐膛負壓偏離設定值較大時必須快速拉回爐膛負壓采用的策略為①當爐膛負壓大于高I值時閉鎖關引風機、閉鎖開送風機負壓大于高值時，強開引風機。②當爐膛負壓小于低I值時，閉鎖開引風機、閉鎖關送風機負壓小于低值時，強關引風機。③必須考慮送風量及送風液耦位置對引風控制系統的前饋作用。④必須考慮啟、停制粉系統時對爐膛負壓的影響。

　　d）必須重視風、煤交叉限制回路設計保證升負荷時送風控制系統先增加風量，實際風量升高后才增加煤量指令負荷時煤量控制系統先減煤量，實際煤量減少后風量指令才減少。但目前很多DCS中采用的風、煤交叉回路大多存在一定問題，只好直接解除風、煤交叉回路不利于鍋爐優化燃燒。

　　2.3送、引風控制系統優化效果經對南京熱電廠6號機組送、引風控制系統嚴格測試，機組在穩定負荷時爐膛負壓偏離定值為20P，氧量偏離定值為±0.2%；機組變負荷過程中爐膛負壓最大動態偏差為40P，氧量動態偏差為1%；啟、停制粉系統過程中爐膛負壓最大動態偏差為35P氧量動態偏差為1%.由于送、引風控制系統具有優良的控制品質，確保了這2套自動控制系統的長期穩定投入，自動利用率為100%. 3結論盡管國內各大型火電機組基本芫成了DCS的改造，但控制指標沒有達到最優埋想的控制品質是發電機組優化運行和經濟運行的基礎。對火電機組控制系統的優化研究是以不斷提高其控制品質為目標這往往需要2方面的要求，一是必須熟悉火電機組的運行特征，要能分析出目前控制系統所要解決的問題二是必須具有扎實的控制理論基礎，即必須具有分析、優化整定現有控制系統及應用先進控制理論解決實際問題的能力。

　　基于直接能量平衡的汽壓控制系統，其實質是一個常規的采用汽包壓力為導前倍號的串級控制系統對它的整定不能局限于對倍號本身的理解，而應從整個控制系統穩定性的角度去考慮；對中儲式鍋爐，為克服給粉機的給粉量與轉速之間存在的非線性，應采用經熱量倍號校正的轉速作為煤量反饋倍號對送、引風控制系統，自動投不好的原因較多應針對具體問題采用不同對策。一般送風控制系統應盡量避免在變負荷過程中的振蕩；引風控制系統的最大問題是爐膛負壓的靈敏性，應盡量根據引起爐膛負壓變化的原因來設計引風控制系統。

　　電力自動化國外電廠控制系統的優化軟件已逐步進入中國市場，如西門子的新協調控制系統pROFIUCC）（等，但國外優化軟件的價格十分昂責且應用到我國火電廠時還須考慮許多實際情況。另外從公開的優化控制指標看，利用國內的優化技術也芫全可達到這些控制指標。