電廠(chǎng)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)主要包拮主蒸汽壓力控制系統(tǒng)、風(fēng)煤交叉限制回路、煤量控制系統(tǒng)及送、引風(fēng)控制系統(tǒng)。主蒸汽壓力控制系統(tǒng)大多采用基于直接能量平衡（DEB）的控制方案，對(duì)中間倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)鍋爐，從改變給粉機(jī)轉(zhuǎn)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(tǒng)的參數(shù)整定合適壓力控制系統(tǒng)可以獲得滿(mǎn)意的品質(zhì)。

　　然而，很多電廠(chǎng)盡管采用了DEB方案，但由于參數(shù)選擇不當(dāng)，在變負(fù)荷過(guò)程中仍要切1層或2層至手動(dòng)通過(guò)手動(dòng)協(xié)助維持主蒸汽壓力有些機(jī)組的壓力控制系統(tǒng)則難以有效消除給粉自流造成的壓力波動(dòng)，這些缺陷都可通過(guò)對(duì)壓力控制系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整來(lái)消除。而對(duì)于直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐從調(diào)節(jié)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速到引起主蒸汽壓力變化往往具有較大的滯后，導(dǎo)致機(jī)組在變負(fù)荷時(shí)壓力波動(dòng)較大，對(duì)這類(lèi)壓力控制系統(tǒng)的優(yōu)化，一方面可加強(qiáng)鍋爐負(fù)荷指令的前饋?zhàn)饔每刹捎帽壤�微分PD，并加強(qiáng)微分作用），去掉控制系統(tǒng)中不必要的遲后環(huán)節(jié)a.但由于前饋等環(huán)節(jié)的改變均是在閉合回路之外，不會(huì)改善控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進(jìn)一步的優(yōu)化應(yīng)采用先進(jìn)的控制方法如預(yù)測(cè)控制技術(shù)或內(nèi)�？刂萍夹g(shù)等15來(lái)改善等效被控對(duì)象的特性，使控制系統(tǒng)不僅具有好的穩(wěn)定性，而且能快速響應(yīng)機(jī)組負(fù)荷指令的變化。對(duì)送、引風(fēng)控制系統(tǒng)應(yīng)針對(duì)投不好的原因改進(jìn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　南京熱電廠(chǎng)6號(hào)機(jī)組自1998年芫成DCS改造后，鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的品質(zhì)不理想主要表現(xiàn)為主蒸汽壓力在穩(wěn)態(tài)負(fù)荷時(shí)波動(dòng)太大，而當(dāng)機(jī)組升、降負(fù)荷或給粉自流時(shí)給粉機(jī)轉(zhuǎn)速改變太慢，造成主蒸汽壓力的動(dòng)態(tài)偏差太大影響機(jī)組的負(fù)荷升、降速率。

　　2000年，江蘇省電力公司將“南京熱電廠(chǎng)6號(hào)爐燃燒控制系統(tǒng)優(yōu)化”作為技術(shù)改造項(xiàng)目正式立項(xiàng)，并委托東南大學(xué)進(jìn)行研究實(shí)施。2000年7月，優(yōu)化后的鍋爐燃燒控制系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)調(diào)試并投入運(yùn)行。經(jīng)基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（0076008）江蘇省青年科技基金B(yǎng)Q2000002）國(guó)家教委優(yōu)秀青年教師基金傲技司2000-65）資肋項(xiàng)目過(guò)10多次升、降負(fù)荷和切、投火嘴試驗(yàn)，主蒸汽壓力、氧量及爐膛負(fù)壓均控制在規(guī)定范圍內(nèi)，確保了鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的長(zhǎng)期、穩(wěn)定投入。

　　1壓力控制系統(tǒng)的優(yōu)化1.1控制策略?xún)?yōu)化原控制方案中是根據(jù)主蒸汽壓力與壓力定值的偏差來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐的負(fù)荷指令。優(yōu)化后采用基于直接能量平衡來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐的負(fù)荷指令，即根據(jù)汽輪機(jī)的能量要求指令！。和鍋爐的熱量倍號(hào)之間的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，并增加了汽輪機(jī)能量倍號(hào)的前饋。優(yōu)化后的方案如所示。

　　DEB調(diào)節(jié)的目的是確保在機(jī)組穩(wěn)定時(shí)，汽輪機(jī)能量要求倍號(hào)與鍋爐的熱量倍號(hào)相等，由于在穩(wěn)態(tài)時(shí)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(shè)定值Ps.盡管大量的實(shí)際應(yīng)用已證明了DEB系統(tǒng)比依靠差壓調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷指令具有更好的控制品質(zhì)，但理論上如何證明呢，另外，鍋爐的熱量倍號(hào)又應(yīng)如何整定呢油于前饋不影響整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此，在下面的說(shuō)明過(guò)程中將暫不考慮前饋的作用。將熱量倍號(hào)中的2項(xiàng)分別考慮，由于：其中是汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度。的DEB控制方案可等效為所示的常規(guī)串級(jí)控制方案。

　　從可得到如下結(jié)論：dPEB控制系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)就是一個(gè)采用汽包壓力作為導(dǎo)前倍號(hào)的常規(guī)串級(jí)電力自動(dòng)化系統(tǒng)，由于串級(jí)系統(tǒng)的控制品質(zhì)優(yōu)于常規(guī)單回路控制系統(tǒng)，因此DEB控制系統(tǒng)比直接采用壓力偏差倍號(hào)的單回路控制系統(tǒng)的品質(zhì)要好。這種品質(zhì)的改善主要體現(xiàn)在2個(gè)方面，一方面是由于內(nèi)回路的存在，使DEB控制系統(tǒng)能較好地克服燃燒率的自發(fā)性擾動(dòng)（如給粉自流及不均勻下粉等）；另一方面是由于內(nèi)回路改善了導(dǎo)前對(duì)象的特性，從而也能改善控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性使主蒸汽壓力波動(dòng)較小。但同時(shí)應(yīng)看到，當(dāng)串級(jí)系統(tǒng)用于控制慣性時(shí)間較長(zhǎng)的被控對(duì)象時(shí)，品質(zhì)的改善程度總是有限的，這就是為什么DEB系統(tǒng)在控制某些300MW或600MW機(jī)組時(shí)也難獲得滿(mǎn)意品質(zhì)的原因。這種情況下必須采用更先進(jìn)的控制技術(shù)如預(yù)測(cè)控制技術(shù)或內(nèi)�？刂萍夹g(shù)等151來(lái)較大程度地改善控制系統(tǒng)的品質(zhì)。dPEB控制系統(tǒng)與常規(guī)串級(jí)控制系統(tǒng)是可以等價(jià)的。由于在DEB控制系統(tǒng)提出來(lái)之前，電廠(chǎng)中已采用過(guò)以汽包壓力為導(dǎo)前倍號(hào)的串級(jí)控制系統(tǒng)或以汽包壓力微分為導(dǎo)前倍號(hào)的雙回路控制系統(tǒng)），因此DEB系統(tǒng)并不是新的控制策略它只不過(guò)是串級(jí)控制系統(tǒng)的另一種表達(dá)方式所謂能量的直接平衡也只不過(guò)是一種對(duì)系統(tǒng)的理解方式。DEB控制系統(tǒng)是美國(guó)利諾4N）公司的專(zhuān)利其它公司是不能采用DEB方案的，但可采用串級(jí)控制系統(tǒng)最終的控制效果是一樣的。

　　于熱量系數(shù)是主調(diào)節(jié)器的比例帶，而汽包壓力的微分時(shí)間d是主調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間。因此，熱量倍號(hào)的整定是否適當(dāng)直接影響了DEB控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，整定熱量倍號(hào)的方法是調(diào)整和D的數(shù)值，使當(dāng)煤量倍號(hào)作階躍變化斤粉機(jī)轉(zhuǎn)速階躍變化）時(shí)，熱量倍號(hào)也近似作階躍變化；而當(dāng)汽輪機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度變化時(shí)，熱量倍號(hào)應(yīng)基本不變。這種整定熱量倍號(hào)的方法是不合理的原因是！整定的出發(fā)點(diǎn)是片面的，因?yàn)檫@種整定方法只是從倍號(hào)本身的物理意義去整定熱量倍號(hào)。事實(shí)上從可知，熱量倍號(hào)直接決定了控制系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器，對(duì)熱量倍號(hào)的整定也就是對(duì)主調(diào)節(jié)器的整定，因此對(duì)它的整定應(yīng)從整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制品質(zhì)上去考慮；②目前整定熱量倍號(hào)的方法需要燃料量和汽輪機(jī)調(diào)門(mén)反復(fù)作階躍變化這在現(xiàn)場(chǎng)比較困難。而根據(jù)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性來(lái)整定熱量倍號(hào)則是十分方便的。d）在的串級(jí)控制方案中主調(diào)節(jié)器前的倍號(hào)通道中以調(diào)門(mén)開(kāi)度作為放大倍數(shù)，這實(shí)質(zhì)上改變了主調(diào)節(jié)器的等效比例帶。這種改變可使控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力因?yàn)楫?dāng)機(jī)組在高負(fù)荷時(shí)被控對(duì)象的慣性時(shí)間相對(duì)較小，允許調(diào)節(jié)器的比例帶小一些；而在低負(fù)荷時(shí)，由于被控對(duì)象慣性時(shí)間的增加為保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性不變，比例帶應(yīng)適當(dāng)放大一些。汽輪機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度的修正，可實(shí)現(xiàn)不同負(fù)荷下對(duì)主調(diào)節(jié)器等效比例帶的修正。顯然這種修正方法中國(guó)電力bookmark3不靈活適應(yīng)性也不會(huì)太理想。

　　1.2煤量反饋信號(hào)優(yōu)化對(duì)中儲(chǔ)式鍋爐，大部分煤量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)均采用給粉機(jī)的平均轉(zhuǎn)速作為煤量倍號(hào)，但給粉機(jī)的給粉量與轉(zhuǎn)速之間存在嚴(yán)重的非線(xiàn)性，為克服這一非線(xiàn)性，采用經(jīng)過(guò)熱量倍號(hào)校正的轉(zhuǎn)速作為煤量反饋倍號(hào)。從而實(shí)現(xiàn)了：d）不管給粉機(jī)轉(zhuǎn)速與給粉量之間的非線(xiàn)性或煤種如何變化，與鍋爐負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的是煤燃燒后產(chǎn)生的熱量。而修正后的燃料量倍號(hào)在穩(wěn)態(tài)時(shí)與鍋爐的熱量倍號(hào)相一致，從而確保燃料量倍號(hào)與鍋爐的負(fù)荷相適應(yīng)；d在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，修正后的燃料量倍號(hào)又能及時(shí)反映給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速變化。1.3壓力控制系統(tǒng)優(yōu)化效果采用以上思路對(duì)南京熱電廠(chǎng)6號(hào)爐的主蒸汽壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)和參數(shù)整定。2000年7月，對(duì)主蒸汽壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)試。經(jīng)測(cè)試穩(wěn)態(tài)負(fù)荷時(shí)壓力偏離定值的范圍僅為0.01MP；機(jī)組變負(fù)荷過(guò)程中壓力最大動(dòng)態(tài)偏差僅為0.1MP負(fù)荷時(shí)共投入+個(gè)火嘴當(dāng)切除2個(gè)火嘴時(shí)鍋爐負(fù)荷擾動(dòng)量達(dá)25-壓力僅變化了0.24MP該控制指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于優(yōu)化前的控制系統(tǒng)取得了十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

　　2送、引風(fēng)控制系統(tǒng)優(yōu)化2.1控制系統(tǒng)現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)200MW及以下容量機(jī)組送、引風(fēng)控制系統(tǒng)的投運(yùn)效果往往不是很理想，自動(dòng)投不好的原因有以下幾個(gè)方面：d）由人為因素造成。正常情況下運(yùn)行人員對(duì)送、引風(fēng)的操作很少，即使在機(jī)組升、降負(fù)荷過(guò)程中對(duì)送、引風(fēng)的操作也較簡(jiǎn)單，因此，除非送、引風(fēng)控制系統(tǒng)投得十分理想，否則運(yùn)行人員不太愿意投入送、引風(fēng)控制系統(tǒng)。d）爐膛負(fù)壓過(guò)于靈敏。爐膛負(fù)壓的靈敏體現(xiàn)在2方面一是對(duì)擾動(dòng)量主要是對(duì)送風(fēng)量的改變相當(dāng)靈敏。當(dāng)送風(fēng)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行后，風(fēng)量必須根據(jù)機(jī)組負(fù)荷和氧量情況加以調(diào)節(jié)，送風(fēng)量的改變會(huì)對(duì)爐膛負(fù)壓產(chǎn)生很大且很快的影響若引風(fēng)控制系統(tǒng)不及時(shí)調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓必定會(huì)超出允許范圍。在目前的設(shè)計(jì)中送風(fēng)控制系統(tǒng)一般對(duì)引風(fēng)控制系統(tǒng)設(shè)有前饋環(huán)節(jié)其目的是為了在送風(fēng)量變化后能及時(shí)調(diào)節(jié)引風(fēng)量以使?fàn)t膛負(fù)壓變化較小。但送風(fēng)前饋的加入必須注意2個(gè)問(wèn)題！不要破壞引風(fēng)控制系統(tǒng)中的倍號(hào)平衡，否則，即使引風(fēng)在起始時(shí)動(dòng)作了也會(huì)回調(diào)，反而影響引風(fēng)系統(tǒng)的正常調(diào)節(jié)；②送風(fēng)動(dòng)作后引風(fēng)要盡快動(dòng)作。由于目前大多數(shù)DCS用軟件實(shí)現(xiàn)了伺放功能即稱(chēng)軟伺放，軟伺放的動(dòng)作依據(jù)是輸入能量的積累，這往往需要一定時(shí)間正是這12s的滯后，使?fàn)t膛負(fù)壓超出了正常范圍。第2個(gè)靈敏的問(wèn)題是液力耦合器位置的變化d段定送、引風(fēng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是液力耦合器）對(duì)爐膛負(fù)壓過(guò)于靈敏。由于很多DCS掃描時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致各次液力耦合器位置的改變量太大。若送風(fēng)機(jī)液力耦合器位置改變量太大即對(duì)爐膛負(fù)壓的擾動(dòng)太大若引風(fēng)機(jī)液力耦合器的位置改變量太大，則會(huì)造成引風(fēng)控制系統(tǒng)過(guò)調(diào)從而造成引風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)振蕩嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致鍋爐熄火。解決好上述問(wèn)題是投入送、引風(fēng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵筆者在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)試過(guò)程中均遇到過(guò)這些問(wèn)題應(yīng)針對(duì)不同問(wèn)題采用不同方法解決。

　　2.2控制策略?xún)?yōu)化由于各臺(tái)鍋爐的送、引風(fēng)控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題不同這里僅給出一般性送、引風(fēng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化思想。

　　d由于送、引風(fēng)被控對(duì)象一般是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，從動(dòng)態(tài)特性來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)較好控制的對(duì)象。對(duì)這2個(gè)控制系統(tǒng)不必采用如模糊控制等復(fù)雜算法來(lái)芫全替代常規(guī)PID控制系統(tǒng)。較可行方法是在常規(guī)PID控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上適當(dāng)增加運(yùn)行人員的操作經(jīng)驗(yàn)以解決鍋爐爐膛負(fù)壓的靈敏性問(wèn)題；對(duì)送風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)力求簡(jiǎn)單氧量校正必須緩慢，必須嚴(yán)禁送風(fēng)控制系統(tǒng)在變負(fù)荷過(guò)程中的回調(diào)，否則爐膛負(fù)壓難以控制在正常范圍內(nèi)。

　　G）對(duì)于引風(fēng)控制系統(tǒng)，當(dāng)爐膛負(fù)壓偏離設(shè)定值較大時(shí)必須快速拉回爐膛負(fù)壓采用的策略為①當(dāng)爐膛負(fù)壓大于高I值時(shí)閉鎖關(guān)引風(fēng)機(jī)、閉鎖開(kāi)送風(fēng)機(jī)負(fù)壓大于高值時(shí)，強(qiáng)開(kāi)引風(fēng)機(jī)。②當(dāng)爐膛負(fù)壓小于低I值時(shí)，閉鎖開(kāi)引風(fēng)機(jī)、閉鎖關(guān)送風(fēng)機(jī)負(fù)壓小于低值時(shí)，強(qiáng)關(guān)引風(fēng)機(jī)。③必須考慮送風(fēng)量及送風(fēng)液耦位置對(duì)引風(fēng)控制系統(tǒng)的前饋?zhàn)饔谩＂鼙仨毧紤]啟、停制粉系統(tǒng)時(shí)對(duì)爐膛負(fù)壓的影響。

　　d）必須重視風(fēng)、煤交叉限制回路設(shè)計(jì)保證升負(fù)荷時(shí)送風(fēng)控制系統(tǒng)先增加風(fēng)量，實(shí)際風(fēng)量升高后才增加煤量指令負(fù)荷時(shí)煤量控制系統(tǒng)先減煤量，實(shí)際煤量減少后風(fēng)量指令才減少。但目前很多DCS中采用的風(fēng)、煤交叉回路大多存在一定問(wèn)題，只好直接解除風(fēng)、煤交叉回路不利于鍋爐優(yōu)化燃燒。

　　2.3送、引風(fēng)控制系統(tǒng)優(yōu)化效果經(jīng)對(duì)南京熱電廠(chǎng)6號(hào)機(jī)組送、引風(fēng)控制系統(tǒng)嚴(yán)格測(cè)試，機(jī)組在穩(wěn)定負(fù)荷時(shí)爐膛負(fù)壓偏離定值為20P，氧量偏離定值為±0.2%；機(jī)組變負(fù)荷過(guò)程中爐膛負(fù)壓最大動(dòng)態(tài)偏差為40P，氧量動(dòng)態(tài)偏差為1%；啟、停制粉系統(tǒng)過(guò)程中爐膛負(fù)壓最大動(dòng)態(tài)偏差為35P氧量動(dòng)態(tài)偏差為1%.由于送、引風(fēng)控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的控制品質(zhì)，確保了這2套自動(dòng)控制系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定投入，自動(dòng)利用率為100%. 3結(jié)論盡管?chē)?guó)內(nèi)各大型火電機(jī)組基本芫成了DCS的改造，但控制指標(biāo)沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)埋想的控制品質(zhì)是發(fā)電機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)。對(duì)火電機(jī)組控制系統(tǒng)的優(yōu)化研究是以不斷提高其控制品質(zhì)為目標(biāo)這往往需要2方面的要求，一是必須熟悉火電機(jī)組的運(yùn)行特征，要能分析出目前控制系統(tǒng)所要解決的問(wèn)題二是必須具有扎實(shí)的控制理論基礎(chǔ)，即必須具有分析、優(yōu)化整定現(xiàn)有控制系統(tǒng)及應(yīng)用先進(jìn)控制理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

　　基于直接能量平衡的汽壓控制系統(tǒng)，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)常規(guī)的采用汽包壓力為導(dǎo)前倍號(hào)的串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)它的整定不能局限于對(duì)倍號(hào)本身的理解，而應(yīng)從整個(gè)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的角度去考慮；對(duì)中儲(chǔ)式鍋爐，為克服給粉機(jī)的給粉量與轉(zhuǎn)速之間存在的非線(xiàn)性，應(yīng)采用經(jīng)熱量倍號(hào)校正的轉(zhuǎn)速作為煤量反饋倍號(hào)對(duì)送、引風(fēng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)投不好的原因較多應(yīng)針對(duì)具體問(wèn)題采用不同對(duì)策。一般送風(fēng)控制系統(tǒng)應(yīng)盡量避免在變負(fù)荷過(guò)程中的振蕩；引風(fēng)控制系統(tǒng)的最大問(wèn)題是爐膛負(fù)壓的靈敏性，應(yīng)盡量根據(jù)引起爐膛負(fù)壓變化的原因來(lái)設(shè)計(jì)引風(fēng)控制系統(tǒng)。

　　電力自動(dòng)化國(guó)外電廠(chǎng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化軟件已逐步進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，如西門(mén)子的新協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)pROFIUCC）（等，但國(guó)外優(yōu)化軟件的價(jià)格十分昂責(zé)且應(yīng)用到我國(guó)火電廠(chǎng)時(shí)還須考慮許多實(shí)際情況。另外從公開(kāi)的優(yōu)化控制指標(biāo)看，利用國(guó)內(nèi)的優(yōu)化技術(shù)也芫全可達(dá)到這些控制指標(biāo)。