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　　摘要：分析了某300MW機(jī)組擺動(dòng)燃燒器法再熱汽溫控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。針對(duì)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，提出了引入摸糊控制技術(shù)改善再熱汽溫調(diào)節(jié)品質(zhì)等改進(jìn)建議。對(duì)擺動(dòng)燃燒器的使用維護(hù)方法作了簡(jiǎn)要介紹。
　　
　　某廠300MW機(jī)組鍋爐為亞臨界一次中間再熱、自然循環(huán)單爐膛汽包爐，四角雙切圓燃燒，兩假想切圓的直徑分別為548mm和1032mm。燃燒器采用水平濃淡燃燒器，共15層分為上下兩組。燃燒器可以擺動(dòng)，上面組為8層，下面組為7層。三次風(fēng)噴口及頂次風(fēng)噴口zui大擺動(dòng)±15度。其它噴口zui大擺動(dòng)±30度。鍋爐采用4套鋼球磨煤機(jī)中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)。
　　
　　過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用噴水減溫，設(shè)置3級(jí)噴水減溫器。再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用擺動(dòng)燃燒器為主，在壁式再熱器和中溫再熱器的左、右連接管上設(shè)置有微量噴水減溫器，作為調(diào)溫的輔助手段，并使兩側(cè)汽溫偏差控制在允許的范圍內(nèi)。為防止再熱器超溫，在壁式再熱器的左、右進(jìn)口管上設(shè)置事故噴水減溫器，增加了事故噴水調(diào)節(jié)，事故噴水減溫器A/B側(cè)各一個(gè)，但調(diào)節(jié)門(mén)僅有一個(gè)。在低負(fù)荷時(shí)，可以增大爐膛進(jìn)風(fēng)量，作為再熱汽溫調(diào)節(jié)的輔助措施。
　　
　　一、再熱汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分析
　　
　　再熱汽溫自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，控制設(shè)備為美國(guó)ABB公司生產(chǎn)的INFI90分散控制系統(tǒng)。　　
　　1.1擺動(dòng)燃燒器控制
　　
　　擺動(dòng)燃燒器控制系統(tǒng)是一個(gè)帶前饋信號(hào)的單回路控制系統(tǒng)，在再熱汽溫控制中起到經(jīng)常性的調(diào)節(jié)作用。再熱器出口汽溫與手動(dòng)給定值進(jìn)行比較，偏差送到控制器。為提高再熱汽溫在外擾下的控制品質(zhì)，控制回路設(shè)計(jì)了由機(jī)組負(fù)荷和送風(fēng)量經(jīng)函數(shù)器給出的前饋信號(hào)。反饋控制信號(hào)加上前饋信號(hào)，形成對(duì)燃燒器傾角的控制指令，這個(gè)信號(hào)分4路并行輸出，經(jīng)各自的電/氣轉(zhuǎn)換器分別送至鍋爐四角的氣動(dòng)定位器，zui終由汽缸連桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)本角的燃燒器改變傾角，以改變爐膛火焰中心位置來(lái)改變?cè)贌崞鞯娜肟跓煖兀瑥亩_(dá)到控制再熱汽溫的目的。當(dāng)進(jìn)行爐膛吹掃時(shí)，燃燒器傾角被自動(dòng)聯(lián)鎖在水平位置。
　　
　　1.2噴水減溫控制
　　
　　再熱器噴水減溫控制采用減溫器出口汽溫作導(dǎo)前信號(hào)，構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)。
　　
　　當(dāng)擺動(dòng)燃燒器在自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，噴水減溫再熱蒸汽溫度的給定值，在燃燒器控制系統(tǒng)給定值的基礎(chǔ)上加上燃燒器控制指令經(jīng)函數(shù)發(fā)生器給出的偏置量，目的為當(dāng)擺動(dòng)燃燒器有調(diào)節(jié)余地時(shí)抬高噴水減溫控制系統(tǒng)給定值，以確保噴水減溫閥門(mén)關(guān)死;當(dāng)擺動(dòng)燃燒器控制指令接近下限而將失去調(diào)節(jié)余地時(shí)，該偏置量應(yīng)減為零，以便再熱汽溫偏高時(shí)噴水閥門(mén)接替擺動(dòng)燃燒器工作;如擺動(dòng)燃燒器處于手動(dòng)控制狀態(tài)，該偏置量自動(dòng)切為零。當(dāng)鍋爐出現(xiàn)MFT、汽輪機(jī)跳閘時(shí)，噴水調(diào)節(jié)閥自動(dòng)聯(lián)鎖關(guān)閉。　　
　　1.3事故噴水控制
　　
　　事故噴水控制系統(tǒng)是再熱汽溫的輔助控制手段。當(dāng)再熱汽溫升高，噴水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度達(dá)到50%以上或再熱汽溫異常升高到550℃以上時(shí)，應(yīng)投入事故噴水。事故噴水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。該系統(tǒng)為一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)?？刂频哪康氖强焖僬{(diào)節(jié)再熱減溫器前汽溫，從而間接地穩(wěn)定再熱汽溫。導(dǎo)前汽溫選取的是事故減溫器后汽溫。當(dāng)鍋爐出現(xiàn)MFT或負(fù)荷降到低*，事故噴水閥自動(dòng)聯(lián)鎖關(guān)閉。
　　
　　二、存在的主要問(wèn)題
　　
　　（1）在燃燒器擺動(dòng)傾角擾動(dòng)下，再熱器出口汽溫對(duì)象的純遲延時(shí)間和時(shí)間常數(shù)非常大，擺動(dòng)燃燒器控制系統(tǒng)屬于大遲延系統(tǒng)。因此，鍋爐負(fù)荷快速變化時(shí)，用傳統(tǒng)的單回路調(diào)節(jié)方案難以快速控制再熱汽溫，造成調(diào)節(jié)滯后明顯。
　　
　?。?）原設(shè)計(jì)未充分考慮擺動(dòng)燃燒器傾角在不同角度時(shí)對(duì)再熱汽溫的影響特性，使自動(dòng)調(diào)節(jié)準(zhǔn)確度不高，造成擺動(dòng)燃燒器長(zhǎng)期不能投入自動(dòng)控制。
　　
　?。?）原四角布置的擺動(dòng)燃燒器傾角執(zhí)行機(jī)構(gòu)有不同步、卡澀現(xiàn)象，無(wú)法有效調(diào)整爐膛內(nèi)燃燒中心區(qū)的位置，達(dá)到改變爐膛出口煙溫，調(diào)節(jié)再熱汽溫的目的。
　　
　　三、建議改進(jìn)方案和實(shí)際應(yīng)用
　　
　?。?）針對(duì)擺動(dòng)燃燒器控制的大遲延，可采用模糊控制技術(shù)。模糊控制技術(shù)是行為上模擬人的模糊推理和決策過(guò)程的一種實(shí)用控制方法，在火電廠中早已應(yīng)用在較簡(jiǎn)單、獨(dú)立的單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)中。與常規(guī)的PID反饋控制相比，模糊控制不僅利用被調(diào)量的當(dāng)前偏差值作為調(diào)節(jié)的依據(jù)，而且還同時(shí)提取當(dāng)前被調(diào)量偏差的變化速率參與調(diào)節(jié)，具有比例-微分的控制作用，但缺少積分作用。這種模糊控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能較好，而穩(wěn)態(tài)性能不能令人滿意。在線性理論中，積分控制作用能消除控制的穩(wěn)態(tài)誤差，但動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，比例控制作用動(dòng)態(tài)響應(yīng)快且能獲得較高的穩(wěn)態(tài)性，又具有較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。所以，對(duì)于存在較大遲延的控制對(duì)象，把PID控制策略引入模糊控制器，構(gòu)成復(fù)合控制，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將有效改善調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。　　
　　再熱汽溫控制可改進(jìn)為模糊控制與PID控制相疊加的復(fù)合控制方式（圖3）。擺動(dòng)燃燒器控制與噴水減溫控制回路均采用復(fù)合控制策略，其目的是充分利用模糊控制器動(dòng)態(tài)性能好和PID控制器穩(wěn)態(tài)性能好的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步提高控制回路的調(diào)節(jié)速度，改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。這種復(fù)合控制策略在大偏差范圍內(nèi)采用模糊控制，在小偏差范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化為PID控制，采用跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)二者的無(wú)擾切換。模糊控制器可采用二維模糊控制器（圖4），輸入信號(hào)為再熱器出口汽溫和再熱器出口汽溫的變化率。如再熱汽溫變化遲延太大，可采用再熱減溫器后汽溫的變化率作為其中的一個(gè)輸入信號(hào)，因再熱減溫器后汽溫變化速度快，能及早預(yù)測(cè)再熱汽溫的變化趨勢(shì)，從而提前進(jìn)行調(diào)節(jié)。
　　
　?。?）為使擺動(dòng)燃燒器控制能投自動(dòng)，需掌握擺動(dòng)燃燒器傾角對(duì)再熱汽溫和排煙溫度的影響。建議以擺角的水平位置為起點(diǎn)（對(duì)應(yīng)50%的控制指令），在±30度范圍內(nèi)，試驗(yàn)確定在不同的負(fù)荷段、不同運(yùn)行工況下，燃燒器不同擺動(dòng)角度對(duì)再熱汽溫、排煙溫度變化量和變化幅度的影響。應(yīng)注意觀察減溫水量的相應(yīng)變化量，擬出各自的變化曲線，分析得出各種情況下燃燒器傾角開(kāi)度的不同調(diào)節(jié)速率，以方便對(duì)控制系統(tǒng)的修改，不斷完善。
　　
　　（3）對(duì)擺動(dòng)燃燒器傾角執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在的四角不同步現(xiàn)象，建議對(duì)燃燒器傾角執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造:將控制氣改為從電氣轉(zhuǎn)換器統(tǒng)一送到4個(gè)燃燒器傾角執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位器（原來(lái)分別送到4個(gè)燃燒器傾角執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位器）。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)燃燒器傾角傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的維護(hù)和保養(yǎng)，防止卡澀。
　　
　?。?）根據(jù)模糊控制的原理，某廠實(shí)際采用的是Smith預(yù)估器和PID調(diào)節(jié)器。Smith預(yù)估器具有一定的智能模仿作用（即模糊控制能力），在微調(diào)減溫水投自動(dòng)時(shí)，調(diào)峰頻繁情況下，再熱汽溫合格率可達(dá)85%以上;在帶基本負(fù)荷時(shí)，再熱汽溫合格率可達(dá)95%以上，均較使用PID調(diào)節(jié)器時(shí)有很大提高。
　　
　　四、擺動(dòng)燃燒器維護(hù)
　　
　　某廠燃燒器擺角控制在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，不能正常使用，主要原因是燃燒器擺動(dòng)裝置工作環(huán)境和氣缸定位器存在問(wèn)題。為滿足運(yùn)行要求，已將執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸定位器改為ABB公司產(chǎn)品，現(xiàn)定位器工作正常，但由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境太差，必須定期清掃執(zhí)行器周?chē)姆e灰，同時(shí)運(yùn)行中應(yīng)維持爐膛負(fù)壓運(yùn)行。為保證燃燒器四角擺動(dòng)在同一平面，在使用一段時(shí)間后，應(yīng)定期重新對(duì)擺角定位。采取上述措施后，基本上可保證燃燒器擺動(dòng)裝置長(zhǎng)期正常使用。
　　
　　目前，燃燒器擺角控制仍不能經(jīng)常投自動(dòng)（一般在機(jī)組中低負(fù)荷下才使用），主要原因是煤質(zhì)不好，若通常情況下投自動(dòng)，擺角動(dòng)作過(guò)于頻繁，對(duì)爐膛安全影響較大;同時(shí)，對(duì)主蒸汽溫度也有一定影響，經(jīng)測(cè)試，燃燒器擺角平均向上擺1%，主蒸汽溫度大概變化0.3℃~0.1℃之間。