1、XX 大学本科毕业设计（论文） 1 1 绪论 1.1 锅炉燃烧控制项目的背景 改革开放以来，我国经济社会快速发展，生产力水平不断提高，在生产中， 锅炉起着十分重要的作用，尤其是在火力发电中发挥重要作用的工业锅炉，是 提供能源动力的主要设备之一。锅炉产生的蒸汽可以作为蒸馏，干燥，反应， 加热等各过程的热源，另外也可以作为动力源驱动动力设备。工业过程中对于 锅炉燃烧控制系统的要求是非常高的，要求锅炉燃烧控制系统必须满足控制精 度高，响应速度快1。 作为一个非常复杂的设备，锅炉同时具有了数十个包括了扰动、测量、控 制在内的参数，参数之间有着复杂的关系，并且相互关联2。而锅炉燃烧过程 中的效率问题、安
2、全问题一直是大众关注的重要方面。 1.2 锅炉燃烧控制的发展历史 对于锅炉燃烧的控制，已经经历了四个阶段35 (1）手动控制阶段 因为 20 世纪 60 年代以前，电力电子技术和自动化技术还没有得到完全发 展，技术尚不成熟，因此，这个时期工业人员的自动化意识不强，锅炉燃烧的 控制方式一般多采用纯手动的方法。这种控制方法，要求进行控制的操作工人 依靠他们的经验决定送风量，引风量，给煤量的多少，然后利用手动的操作工 具等操控锅炉，该方法控制的程度完全取决于操作工人的经验。因此，要求操 作工人必须具有非常丰富的经验，这样无疑大大提高了操作工人的劳动强度， 由十人的主观意识，所以事故率非常大，同时，也
3、不能保证锅炉高效稳定的运 行。 （2）仪器继电器控制阶段 随着科技的不断进步，自动化技术以及电力电子技术快速提高，国内外以 继电器为基础的自动化仪表工业锅炉控制系统也得到发展，并且广泛应用于实 际生产过程。 在上个世纪 60 年代前期， 我国锅炉的控制系统开始得到迅速发展; 到了 60 年代的中后期，我国引进了国外全自动的燃油锅炉的控制系统；到了上 个世纪的 70 年代末，我国逐渐自主研发了一些工业锅炉的自动化仪器，同时， 在工业锅炉的控制系统方面也在逐步推广应用自动化技术。在仪表继电器控制 阶段，锅炉的热效率得到了提高，并且大幅度的降低了锅炉的事故率。但是， 锅炉燃烧控制系统设计 2 利用仪
4、表继电器，需要依靠硬件实现控制功能，这样可靠性比较低，同时精度 比较低仅仅能够完成比较简单的控制，不能实现先进控制技术和算法，控制的 效果依然达不到要求。 （3）计算机控制阶段 电子技术的迅猛发展，成本低、可靠性强、集成度高的微机、工控机和 PLC 系统等被广泛应用于工业的生产过程，同时，也为锅炉燃烧控制系统的发展提 供了一个新的途径。自本世纪 80 年代末，中国已经陆续出现了各式各样、种类 繁多的锅炉微机控制系统，该系统大大提高了工业锅炉运行效率。计算机控制 时期，依靠计算机技术可开发自动化程度高的工业锅炉系统，该系统相比仪表 继电器控制系统，性能得到了非常大的提高，但是受环境和外界干扰的影
5、响较 大，因此，还不是特别的完善。 （4）智能控制阶段 现代控制理论的发展及其在各个行业领域的广泛应用，同时，诸如 IPC， PAC，智能变频器，现场显示设备，各种数据采集卡板等控制领域硬件的迅猛 发展，使得锅炉控制系统发展到了智能控制时期。智能控制系统主要包括了自 学习控制系统，模糊控制系统，基于人工神经网络控制系统，防人智能控制系 统等控制系统，以及同传统的控制形式相结合的控制方案，譬如以神经网络参 数自整定为基础的 PID 控制系统以及模糊 PID 控制系统等。在智能控制时期， 传统控制系统和控制算法不能解决的问题，得到了有效解决，对工业生产的过 程控制提出了一个新的方向，同时具有非常好
6、的效果，但是，智能控制的算法 比较复杂，并且要求速度非常高的主控制器。 目前，我国工业锅炉，特别是电力行业的锅炉，多数处于微机控制阶段， 同时增加了改进的智能控制算法，根据控制系统中微机的作用不同，可以分为 以下几个控制形式69： （1）数据的采集，检测和指导通过微机进行操作，在这种形式下，控制器 仅仅对系统进行了数据采集，尽管在内部仍然运行着一定的控制算法，但是输 出并没有控制元件起作用，只是对操作人员的操作起着指导的作用。目前，这 种控制系统在我国锅炉控制领域内已经非常少见， 一般用在流量小于 10t/h的非 工业的小型锅炉上； (2）微机不但进行数据的采集，同时担负着控制的作用。这种形式里，控 制器一方面实现了数据的采集，同时输出直接可以作用在系统的电磁阀，继电 器，变频器等控制元器件上，这种形式的控制实际上是一种闭环控制，即常规 XX 大学本科毕业设计（论文） 3 意义上的自动化。此形式虽然实现了控制的自动化，但是缺乏监测，无法进行 控制效果反馈。因此，在此状况下，会出现操作人员因不了解自动控制的效果， 不能根据控制的效果进行适当的手动控制或者一些紧急停炉的
