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  蒸汽生成进程在较高的层次上好像很简略，可是当考虑到一切子体系及其相互效果和依靠联系时，锅炉操控规划很快变得杂乱。锅炉操控体系中的主操控回路如下所示。

  下面将评论上面列出的前五个操控回路，以阐明怎么运用ARC战略来进步操控回路的安稳性和功能。上面列出的终究三个回路和许多二级锅炉操控回路也能够获益于先进的操控战略。本文评论的概念也适用于它们。

  锅炉水在炉壁（也称为水冷壁）内衬的蒸发器管中循环，在那里部分转化为蒸汽。水蒸汽混合物回来锅炉汽包，在那里蒸汽和水被别离。蒸汽从汽包流出，过热后流向汽轮机。为了补偿作为蒸汽丢失的水，给锅炉增加了给水。汽包水位是蒸汽流量和给水平衡的指示器。

  坚持锅炉汽包水位挨近其设定值是至关重要的——假如水位过低，锅炉或许会干运转，导致汽包、锅炉管道和锅炉水循环泵的机械损坏。假如水位太高，水会被带入蒸汽管道，或许会损坏下流设备。

  锅炉汽包水位操控战略的规划一般被描绘为单冲量、二冲量或三冲量操控。这三种规划如下所述。

  锅炉给水泵向锅炉供水。给水流量由给水泵排出侧的给水操控阀操控。汽包水位由压力和温度补偿液位变送器丈量。汽包水位操控器将汽包水位丈量值与设定值进行比较，并调理给水操控阀的方位，使汽包内的水位尽或许挨近设定值。变速锅炉给水泵有时用来操控水位而不是阀门。

  上述简略的反响操控规划称为单元件操控，因为它只运用一个反响元件进行操控——汽包水位丈量（图 1）。

  从操控的视点看，锅炉汽包是一个归纳进程。这意味着流入（水）和流出（蒸汽）之间的任何不匹配都将导致汽包水位的持续改动。

  积分回路很难调整，假如操控器的积分时刻设置得太短（即积分增益高），积分回路很简略变得不安稳。这个进程要求很长的积分时刻，使得回路从扰动康复到汽包水位的速度很慢。

  更为杂乱的是，锅炉汽包水位因其反向呼应而臭名远扬。假如汽包水位低，而且增加更多的给水来增加水位，汽包水位往往先下降后升高。这是因为冷却器给水导致蒸发器中的一些蒸汽冷凝，导致水/蒸汽的体积减小；因而汽包水位下降。

  传统的反响操控很难处理这种逆呼应。运用高操控器增益和微分效果的操控回路在其他等级的运用中或许作业杰出，但在锅炉汽包等级上它或许很快变得不安稳。安稳性最好的办法是运用低操控器增益、长积分时刻和无微分。可是，这些设置使得操控器的呼应十分缓慢，不适合操控锅炉汽包水位这样要害的进程。

  汽包水位受给水和蒸汽流量改动的影响。可是，因为反响操控回路的呼应十分慢，给水流量或蒸汽流量的改动会导致锅炉汽包水位呈现很大的误差。只要当汽包的停留时刻十分长以习惯较大的误差时，单元件汽包水位操控才干正常作业，但这种状况很少发生，特别是在电力行业。因而，操控战略一般扩展到包含给水和蒸汽流量。

  许多锅炉有两个或三个给水泵，依据锅炉负荷的不同，能够独自翻开或封闭。假如给水泵发动或封闭，给水总流量将发生改动。这会导致汽包水位呈现误差，汽包水位操控器将据此动作，并改动给水操控阀方位以进行补偿。如上所述，液位操控器的呼应或许十分慢，因而翻开和封闭给水泵或许导致汽包液位呈现较大误差。

  需求更快的操控措施来处理给水流量的改动。除了汽包水位外，还能够经过操控给水流量自身来完结更快的动作。为了操控汽包水位和给水流量，选用串级操控。汽包水位操控器成为主操控器，其输出驱动给水流量操控器的设定值，即二次操控回路。这种安置也被称为双元件操控，因为汽包水位和给水流量都被丈量并用于操控（图 2）。

  与给水流量相似，蒸汽流量的改动也或许导致汽包水位呈现较大误差，并或许导致锅炉跳闸。蒸汽流量是可丈量的，选用前馈操控战略能够很好地改进汽包水位操控。汽包水位丈量、蒸汽流量丈量和给水流量丈量相结合操控锅炉汽包水位称为三冲量操控。

  关于三冲量操控战略，丈量蒸汽流量并将其用作给水流量操控器的设定值。经过这种办法，给水流量被调整以匹配蒸汽流量。蒸汽流量的改动简直会立即被给水流量的相似改动所抵消。为保证汽包水位误差也用于操控，汽包水位操控器的输出被增加到蒸汽流量的前馈中（图 3）。

  尽管三冲量汽包水位操控优于单冲量或双冲量操控，但一般不用于锅炉低负荷。在蒸汽流量较低的状况下（例如在锅炉发动期间），蒸汽和给水流量丈量关于三冲量操控来说不行准确，因而只要汽包水位丈量用于操控（单元件操控）。单冲量和三冲量操控之间的切换能够是主动的，也能够是由操作员发动的，取决于操控逻辑的规划。

  锅炉一般装有接连排污体系，以铲除锅炉水中的任何特别物质。因而，进料流量与蒸汽流量之比不是1:1，而是稍高一点的份额。这个比率能够很简略地在一个运转的设备上确认，并相应地设置前馈增益。

  另一个要考虑的要素是缩短和胀大。跟着蒸汽流量和锅炉焚烧率的下降，水冷壁中的欢腾下降，水/蒸汽混合物呈现缩短，导致汽包水位下降。相反，胀大跟着锅炉负荷的增加而发生，导致汽包水位升高。在没有任何详细的缩短和胀大补偿的状况下，汽包水位操控器将终究使汽包水位回到设定值。

  可是，经过在蒸汽中设置滞后函数，以向前馈送流量，然后推迟给水的呼应，能够完结更快、更有用的缩短和胀大补偿办法。尽管初始缩短和胀大仍会导致汽包水位误差，但恰当调整的滞后将推迟给水呼应，刚好使水位康复到设定值，而无需采纳任何进一步的操控措施。

  给水操控回路应调整为快速呼应，以便快速扫除给水流量中的搅扰，并满意汽包水位操控器的要求。从操控器输出给定改动中取得的给水流量改动取决于在役给水阀的数量。为了取得共同的给水操控回路呼应，不管在役给水操控阀的数量怎么，都有必要履行增益调度。这将依据主动操控的给水操控阀的数量改动给水操控器的增益（图4）。

  规划增益调度器的最简略办法是在一个阀门运转的状况下调整给水流量操控器，并将其用作根本增益设置。然后，将该设定值动态除以在役和在主动操控形式下运转的给水操控阀的数量。所得数字用作给水流量操控器的终究操控器增益。

  大多数大型电站锅炉都有两个或多个送风机和两个或多个引风机。这些风机一般成对运转，包含一个送风机和一个引风机。送风机将空气强制进入炉内，而引风机从炉内抽出焚烧后气体。经过电扇的空气流量能够经过叶片、阻尼器或经过改动电扇转速来操控。

  经过送风机电扇的空气流量由燃料流量和空燃比得出的设定值操控。经过引风机的流量被操控以操控炉膛压力。炉膛压力坚持在稍负的表压（略低于大气压），这样燃料、灰分和烟气就不会经过炉膛查看门和其他缝隙逸出。

  在正常的操作条件下，炉子压力就像一个积分进程。假如吸入和排出之间不匹配，炉压将改动并持续改动，直到到达高压或低压跳闸点。因而，进出熔炉的流量有必要动态平衡，以使熔炉坚持挨近其设定值。与设定值的较大误差将导致锅炉停炉，以保证电厂的安全。

  炉膛压力操控器改动引风流量，使炉膛压力坚持在设定值。假如在引风机处丈量空气流量，则能够完结级联流量操控器以改进操控（图5）。假如不丈量空气流量，炉压操控器将直接操作操控元件。

  因为FD流量是依据燃料流量来操控的，因而能够预期它会常常改动，因为燃料流量是用来操控发电机负荷或蒸汽压力的。FD流量的改动会导致炉膛压力的大误差，除非一起改动ID流量以坚持诱导和强制通风相同。这是锅炉安稳运转的要求，也是前馈操控的重要运用。

  依据锅炉规划和外表的方位，前馈操控器能够运用一次和二次空气流量需求信号、总空气流量丈量或总空气流量需求之和来确认ID流量操控器的设定值。

  因为空气流量与电扇转速、叶片方位或风门方位之间的联系很或许对错线性的，因而应运用表征器来取得线性联系。风机转速、叶片方位或风门方位可在不同的总风量水平下记载，以取得操控元件的流量特性。然后将此特性回转并在函数生成器中完结，以取得线 终究操控元件线性化的特征。

  炉子压力的进程增益将依据在用和主动引风机的数量而改动。为了保证快速的回路呼应和安稳的操控回路，应在炉压操控器上完结增益调度。操控器应在一个电扇处于运转状况时调理至最小或无超调。然后，操控器增益应动态除以运转或主动操控形式下的ID电扇数。

  汽包内的锅炉水别离后，蒸汽被过热，以进步锅炉-汽轮机组的热效率。现代锅炉将蒸汽温度进步到1000℉（538℃）左右，挨近构成过热器管子的钢的蠕变（缓慢变形）点。蒸汽温度超越这个水平，即使是在很短的时刻内，也会缩短锅炉的运用寿命。坚持蒸汽温度安稳关于减小锅炉和汽轮机的热应力也很重要。

  蒸汽温度是锅炉中最具挑战性的操控回路之一，它具有高度非线性、死区时刻长、时滞大等特色。除此之外，蒸汽温度还遭到锅炉负荷、锅炉负荷改动率、空气流量、在用焚烧器的组合以及锅炉管上的烟尘量的影响。蒸汽温度一般经过向一级和二级过热器之间的蒸汽喷水冷却来操控。灌水是在一个叫做恒温器或减温器的设备中完结的。喷水来自锅炉给水泵的中间级（用于再热器喷水）或泵出口（用于过热器喷水）。其他蒸汽温度操控办法包含烟气再循环、烟气旁路和歪斜焚烧器进入炉膛的视点。评论的重点是经过减温来操控蒸汽温度。这儿评论的规划将适用于再热器和过热器，但为了简略起见，仅提及过热器。

  操控蒸汽温度的最简略办法是在蒸汽脱离锅炉的点丈量蒸汽温度，并改动喷水阀的开度，以纠正与蒸汽温度设定值的误差（图 7）。该操控回路应在无超调的状况下调整为最快的呼应，但即使如此，因为过热器的长死区时刻和时滞，回路的呼应也会相对缓慢。

  因为主汽温操控回路呼应慢，经过在减温器处施行二次（内部）操控回路，能够改进扰动按捺。该回路丈量减温器出口温度，并操作操控阀开度，使减温器出口温度与其来自主蒸汽温度操控器的设定值相匹配（图 8）。

  因为喷淋水来自给水操控阀上游，给水操控阀方位的改动会引起喷淋水压力的改动，然后搅扰喷淋水流量。当这种状况发生时，减温器出口温度操控回路将供给逐渐康复。假如丈量到减温器的喷水流量，流量操控回路能够作为第三级内环完结，以供给十分快速的搅扰按捺。可是，在许多状况下，喷淋水流量不是在独自的减温器上丈量的，因而无法完结该流量回路。

  因为低负荷时蒸汽流速较慢，过热器的进程死区跟着锅炉负荷的下降而增加。这将对主蒸汽温度操控回路的安稳性发生负面影响，除非完结增益调度。需求在低、中、高锅炉负荷下进行阶跃实验，并在每个负荷水平下核算最优操控器设置。应完结一个增益调度器，以依据单元负载调整操控器设置。因为过热器死区时刻和滞后时刻的改动，除操控器增益外，还有必要组织积分和微分时刻。

  蒸汽流量对减温器出口温度回路的增益影响很大。蒸汽流量的改动将影响从给定喷水流量取得的冷却量。在高蒸汽流量下，冷却会削减。此外，在高负荷下，给水泵出口和蒸汽压力之间的压差将下降，然后下降给定喷水阀方位的喷水流量（假定减温器喷水流量上没有流量操控回路）。为了补偿这些非线性行为，还应在减温器出口温度回路上完结操控器增益调度。与主蒸汽温度操控回路相似，有必要在低、中、高锅炉负荷下进行阶跃实验，以规划增益调度器。

  因为过热器的死区时刻较长，能够运用史密斯预估器来补偿死区时刻，并答应在不存在不安稳危险的状况下进行更活络的操控器调理。Smith预估器的规划有必要考虑死区时刻、时滞和进程增益的改动，而且有必要答应模型中的这些参数依据蒸汽流量动态更新。

  在汽轮机跟从形式下的锅炉负荷斜坡期间，首要改动焚烧率，然后一段时刻后改动蒸汽流量。跟着蒸汽流量的增加滞后于燃料流量，炉内附加热量会导致蒸汽温度呈现较大误差。为了补偿这一点，能够完结从锅炉主操控器到蒸汽温度操控器的前馈。

  前馈能够运用燃料流量的改动率或其他几个导出的丈量值之一来偏置蒸汽温度操控器的输出。本质上，当锅炉负荷增加时，喷水量将增加，以抵消剩余的热量传递到蒸汽中，反之亦然。前馈能够经过丈量负荷斜坡期间蒸汽温度误差的程度来校准。

  发电厂的最高操控方针（也称为前端操控）是操控发电机负荷（发生兆瓦）和母管压力（主蒸汽压力）。

  运用涡轮调理阀操控发电机负荷和燃油流量操控蒸汽压力是直观的。这称为锅炉跟从形式，即汽轮机操控负荷，锅炉有必要跟从其压力操控。

  锅炉的以下安置使母管压力回路成为一个积分回路。不管压力怎么，发电机负荷操控器都将坚持蒸汽流量安稳，而燃料输入和蒸汽流量之间的任何不匹配都将导致母管压力持续上升或下降。如前所述，积分回路很难整定，有必要运用较长的积分时刻以保证安稳性，然后下降回路的抗搅扰才能。尽管锅炉跟从形式可完结快速、准确的发电机负荷操控，但在负荷过渡期间，母管压力或许会呈现较大误差。这是因为发电机负荷操控器从锅炉中抽取蒸汽以满意其负荷需求，而不考虑蒸汽压力或锅炉滞后。

  因为压力反响操控回路的呼应速度慢，而且已知对其发生可丈量的搅扰（蒸汽流量），因而能够运用蒸汽流量或一级涡轮压力的前馈来减小压力误差。这将成为锅炉燃料流量设定值的首要驱动要素，而母管压力操控器只需调整燃料流量，以补偿违背设定值的状况。

  假如发电机负荷操控器处于手动操控形式，则前馈供给正反响，可敏捷导致锅炉不安稳。当发电机负载操控器处于手动操控时，需求禁用前馈，或许能够运用其他几种前馈战略之一。除了纯前馈外，一级压力或蒸汽流量的导数能够增加到焚烧率中，以取得负载斜坡期间的过火和欠火。微分前馈将在上升斜坡期间增加额定燃料，鄙人降斜坡期间提取额定燃料，以补偿锅炉呼应滞后。

  锅炉跟从形式的另一种挑选是汽轮机跟从形式，在这种形式下，锅炉焚烧率纵以操控发电机负荷，调理阀纵以操控锅炉压力。这导致十分安稳的母管压力操控，但不准确和反响缓慢的发电机负荷操控。

  和谐操控形式是锅炉盯梢和汽轮机盯梢形式的一个很好的代替计划。在这种形式下，涡轮阀门和焚烧率被一起操作，以调理母管压力和发电机负荷。它完结了锅炉跟从形式的呼应，但具有汽轮机跟从形式的安稳性。

  存在许多不同的规划，其间一些十分杂乱。可是，规划的本质是锅炉和汽轮机的负荷设定值有必要首要依据机组负荷设定值。锅炉和汽轮机有必要依据该负荷信号进行校准，以发生（即锅炉）和耗费（即汽轮机）与负荷信号规则的能量完全相同。此外，因为固有的锅炉滞后，应施行动态速率补偿器，以在负载瞬变期间供给过火和欠火（图11）。