一、控制的目的及意義
    作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，減輕操作人員的勞動強度。采用微計算機控制，能對鍋爐進行過程的自動檢測、自動控制等多項功能。鍋爐是一個較為復(fù)雜的調(diào)節(jié)對象，它不僅調(diào)節(jié)量多，而且各種量之間相互聯(lián)系，相互影響，相互制約，鍋爐內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)換機理比較復(fù)雜，所以要對鍋爐建立一個較為理想的數(shù)學(xué)模型比較困難。為此，把鍋爐系統(tǒng)作了簡化處理，化分為三個相對獨立的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其主要是以下三個部分：爐膛負壓為主調(diào)量的特殊燃燒自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，鍋爐水位調(diào)節(jié)單元，除氧器壓力和水位調(diào)節(jié)，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機、秸稈顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    給水控制系統(tǒng)的任務(wù)是維持汽包水位在允許范圍內(nèi)。它以汽包水位為被控制量，以調(diào)節(jié)給水流量作為手段。由于汽包水位同時受鍋爐側(cè)和輪機側(cè)的影響，因此當鍋爐負荷變化或用汽量變化時，給水控制系統(tǒng)都應(yīng)能限制汽包水位只在給定的范圍內(nèi)變化。
    以上控制系統(tǒng)一般由PLC或其它硬件系統(tǒng)完成控制，而在上位計算機中要完成以下功能：
    實時準確檢測鍋爐的運行參數(shù)：為全面掌握整個系統(tǒng)的運行工況，監(jiān)控系統(tǒng)將實時監(jiān)測并采集鍋爐有關(guān)的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)、以及設(shè)備的運行狀態(tài)等。系統(tǒng)具有豐富的圖形庫，通過組態(tài)可將鍋爐的設(shè)備圖形連同相關(guān)的運行參數(shù)顯示在畫面上；除此之外，還能將參數(shù)以列表或分組等形式顯示出來。
    綜合分析及時發(fā)出控制指令：監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測到的鍋爐運行數(shù)據(jù)，按照設(shè)定好的控制策略，發(fā)出控制指令，調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)設(shè)備的運行，從而保證鍋爐高效、可靠運行。
    診斷故障與報警管理：主控中心可以顯示、管理、傳送鍋爐運行的各種報警信號，從而使鍋爐的安全防爆、安全運行等級大大的提高。為保證鍋爐系統(tǒng)安全、可靠地運行，監(jiān)控系統(tǒng)將根據(jù)所監(jiān)測的參數(shù)進行故障診斷，一旦發(fā)生故障，監(jiān)控系統(tǒng)將及時在操作員屏幕上顯示報警點。報警相關(guān)的顯示功能使用戶定義的顯示面面與每個點聯(lián)系起來，這樣，當報警發(fā)生時，操作員可立即訪問該報警點的詳細信息和按照所推薦采取的應(yīng)急措施進行處理。
    歷史記錄運行參數(shù)：監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫將維護鍋爐運行參數(shù)的歷史記錄，另外監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)有專門的報警事件日志，用以記錄報警事件信息和操作員的變化等。歷史記錄的數(shù)據(jù)根據(jù)操作人員的要求，系統(tǒng)可以顯示為瞬時值，也可以為某一段時間內(nèi)的平均值。歷史記錄的數(shù)據(jù)可有多種顯示方式，例如曲線、特定圖形、報表等顯示方式；此外歷史記錄的數(shù)據(jù)還可以由以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的多種應(yīng)用軟件所應(yīng)用。
    計算運行參數(shù)：鍋爐運行的某些運行參數(shù)不能夠直接測量，如年運行負荷量、蒸汽耗量、補水量、冷凝水返回量、設(shè)備的累積運行時間等。監(jiān)控系統(tǒng)提供了豐富的標準處理算法，根據(jù)所測得的運行參數(shù)，將這些導(dǎo)出量計算出來。
二、汽包水位被控對象的動態(tài)特性
    汽包的流人量(即給水量)W由給水調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)，而流出量（即蒸汽用汽量）D由蒸汽流量調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)。與單容水箱不同，汽包水位H不僅反映了流入量和流出量間的平衡關(guān)系，而且還受到液面下汽包體積的影響。兇為在水循環(huán)系統(tǒng)中充滿著帶有大量蒸汽汽泡的水，由于某種原兇使蒸汽汽泡的體積發(fā)生變化，即使汽包的流入量和流出量君沒有發(fā)生變化，水位也會改變。而汽泡的體積受汽包壓力和爐膛負荷的影響。兇此作為一個調(diào)節(jié)對象，其擾動主要有如下三個：給水量W，它是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)量，即基本擾動；蒸汽量；燃料量。
    1．給水流量擾動下汽包水位的動態(tài)特征
    在給水流量階躍變化時，如果僅僅考慮流入量和流出量的不平衡關(guān)系，則它相當于一個積分環(huán)節(jié)。但由于給水溫度低于汽包內(nèi)的飽和水溫度，當“冷”的給水進入汽包后，吸收了原有的飽和水中的一部分熱量，使鍋爐的蒸汽產(chǎn)量下降，液面下的汽包體積減小，使水位下降。單考慮這個兇數(shù)，相當于一個慣性環(huán)節(jié)。實際水位它是一個無白平衡能力的對象。
    2．蒸汽流量擾動下汽包水位的動態(tài)特性
    在蒸汽流量的階躍擾動下，單從汽包流人量和流出量的平衡關(guān)系來考慮，流出量D的階躍增加將使水位之下下降。但D的增加，使汽包壓力下降，液面下汽包膨脹，汽包體積的增大將使水位升高。實際水位變化為上述這兩種作用的和。
    當蒸汽流量突然增加時，雖然汽包的進水量小于蒸發(fā)量，但在開始的一段時間內(nèi)，水位不僅不下降，反而迅速上升。這種現(xiàn)象稱為“虛假水位”。虛假水位是由于汽包JL口蒸汽流量突然增加導(dǎo)致汽包蒸汽空間的壓力突然下降，水空間中的汽泡容積很快增加而形成的。當水面下汽泡的容積與負荷相適應(yīng)而達到穩(wěn)定狀態(tài)后，水位就主要隨給水量和用汽量的不平衡而下降。虛假水位的變化與鍋爐的汽壓和蒸發(fā)量變化的大小有關(guān)，而與給水流量無關(guān)。
三、控制方案的確定
    給水控制系統(tǒng)常采用三沖量系統(tǒng)。所謂三沖量，是指主蒸汽流量（汽包出口流量）、汽包水位和給水流量這三個信號，其中主蒸汽流量信號反映了用汽量對水位的影響。由于大型鍋爐存在嚴重的“虛假水位”現(xiàn)象，在設(shè)計給水自動控制系統(tǒng)時必須予以考慮。給水控制系統(tǒng)有多種不同的設(shè)計方案。常用的系統(tǒng)有單級三沖量給水控制系統(tǒng)（前饋反饋控制系統(tǒng)）和串級三沖量控制系統(tǒng)。
四、系統(tǒng)運行狀況
    在系統(tǒng)的自動控制設(shè)備運行過程當中，內(nèi)環(huán)給水流量變送器最先將流量狀態(tài)參數(shù)輸送到調(diào)節(jié)器，在與設(shè)定值相比較之后由調(diào)節(jié)器將調(diào)節(jié)命令傳輸給執(zhí)行機構(gòu)，這樣執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)電磁閥的開度控制給水流量，最先消除給水流量擾動帶來的系統(tǒng)不平衡。接著處理由蒸汽流量變送器傳輸?shù)恼羝�流量擾動信號，在影響汽包水位變化前調(diào)節(jié)電磁閥開度，消除由蒸汽流量擾動引起的系統(tǒng)不平衡。最后接收到液位測量儀表的測量信號，與汽包水位允許波動范圍值相比較，由調(diào)節(jié)器作出相應(yīng)處理反映，調(diào)節(jié)電磁閥以實現(xiàn)汽包水位在允許波動值范圍內(nèi)。
    通過這三沖量信號的疊加、綜合輸入，避免了控制措施在時間上的延遲和出現(xiàn)虛假水位現(xiàn)象時的反向控制，可以基本實現(xiàn)汽包水位的自動控制。在控制過程當中優(yōu)先級最高的就是對給水流量擾動的控制，它可以對給水流量擾動信號快速作出反應(yīng)。
    系統(tǒng)在運行時，還有指示儀表、自動報警器等設(shè)備為其服務(wù)，實現(xiàn)最直觀、最敏感控制過程。在控制系過程出現(xiàn)故障時還可以依據(jù)顯示儀表的測量值，通過手動調(diào)節(jié)來保證系統(tǒng)的安全運行。


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