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锅炉是一种将一次能源（煤炭、石油、天然气等）转换为二次能源的重要设备。由于多数单位的锅炉生产实行人工操作，不仅工作人员劳动条件差、劳动强度大，而且锅炉的热效率低。为了提高效率，改善工作人员的劳动强度，使仪表控制逐渐取代人工操作，锅炉生产过程自动化就相应出现了。在生产过程中，对炉膛负压，烟气成分，给水管道的压力、流量、汽包水位、蒸汽温度等热工参数进行自动监测和显示；同时，对给水系统、燃烧系统进行调节，取得了很好的效果。随着工业检测技术的发展，DDZ型系列仪表参与锅炉控制，目前已经由第一代DDZ-I型电子管式，到第二代DDZ-II型晶体管式，到目前最大量使用的DDZ-III型集成电路式，都在锅炉控制中起主要作用[3]。 常规仪表控制有如下局限性： 1、难于实现复杂的控制规律，如最优控制、自适应控制、人工智能控制等； 2、难于实现集中监测和操作，管理水平低； 3、改变控制方案较困难。 随着计算机技术革命的到来，计算机也逐渐被用在工业锅炉的控制上。美国的霍尼维尔公司能源管理情况中心证明，锅炉计算机控制比一般锅炉仪表控制优势明显得多。我国在这方面也成果显著。例如：南通醋酸化工厂与北京工业大学研制的GJK-805型微型机计算机锅炉控制装置，应用于该厂20吨/小时的锅炉上，使锅炉的热效率提高了5.37%，年节煤约800吨，它采用TP805为主体，CTC定时中断，每秒采集一次数据，采用积分分离PID控制算法。重庆工业自动化仪表厂和重庆农药厂联合研制的智能式工业锅炉控制系统用于控制SHL10-13型饱和蒸汽锅炉取得了满意效果，运行稳定，使用方便，软件上采用模块化设计，构成了全新的数字化实时过程控制系统。还有大连计算机技术研究所研制的锅炉微机控制系统能够不停机实时进行参数修改功能，又有无扰手动/自动切换和双套报警系统，实现了对水位、汽压、负压、含氧量等主要参数的监控，算法上采用了模糊控制分别对炉膛负压系统和含氧量调节系统进行了一些模糊判断，使该系统有了一定的适应能力[4][41]。 二、锅炉自动控制规律的发展 自从仪表取代人工成为工业锅炉的控制核心以来，PID控制一直是仪表过程控制系统中应用最为广泛的一种控制规律。由于PID技术发展的比较成熟，在计算机锅炉控制系统中就成为了首选，是最为可靠、效果很好的控制规律。随着锅炉控制的发展，出现了许多改进的PID控制算法，如带死区的、积分分离的，参数自整定的等一系列PID控制规律。 随着控制理论的发展，自适应控制、预测控制也被应用到锅炉的控制中，近年来，以专家系统、模糊控制、神经网络控制为代表的智能控制也开始应用到工业锅炉的控制系统 研究内容 本课题的展开，主要针对目前我国锅炉自动控制水平不高的问题，以变频调速技术为龙头，实施自动控制系统的革新，以提高燃烧效率，实现供汽量与用户用汽量的自动即时匹配作为主要工业目标展开。本论文以燃煤蒸汽锅炉为控制对象，对锅炉的燃烧控制系统进行了详细的仿真研究，主要分为三个部分：主汽压控制、烟气含氧量控制（燃烧的经济性控制）和炉膛负压控制。主汽压控制采用模糊控制的方法，燃烧的经济性采用自寻优控制，炉膛负压控制采用PID控制。并且与传统的PID控制进行比较，通过比较仿真结果来判定优劣。 二、研究意义 工业锅炉是我国目前应用面宽，数量多的耗用一次能源的重要设备。每年消耗原煤二亿七千万吨[7]。锅炉运行的好坏，对于节约能源，保护环境等有着重大的社会经济效益。我国中小型工业锅炉广泛使用链条炉排，锅炉实际运行效率远低于设计效率，这与工业锅炉上没有建立一套合理的实际可行的燃烧控制系统有很大关系。由于燃煤工业锅炉（特别是链条炉）有不同于燃气、燃油锅炉的特点，所以，在当前国外对燃气、燃油锅炉有较好的控制方法时，燃煤工业锅炉还存在着许多问题要解决，这要求人们认真地研究和探索。现代控制技术的发展，微型计算机的普及，为更好地控制工业锅炉打下了 锅炉燃烧过程自动控制的基本任务是既要提供热量适应蒸汽负荷的需要，又要保证燃烧的经济性和锅炉运行的安全性。为了达到上述目的，燃烧过程的控制系统应包括三个调节任务：即维持汽压、保证最佳空燃比和保证炉膛负压不变。与此相对应，应有三个控制回路 工业自动化涉及的范围很广，过程控制是其中最重要的一个分支。它主要针对工业过程的五大参数，即温度、压力、流量、液位(或物位)、成分和特性等参数的控制问题。过程控制覆盖了很多工业部门，例如石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织等部门，在国民经济中所占有的地位极其重要。根据实际应用领域和工艺过程的不同，所采用的控制方式及其侧重点也不相同。而在大量的工业生产中燃烧都是必要的一环，从燃烧角度来说，有燃油、燃煤、燃气的区别。虽然燃烧的应用场合和燃料可能不同，但燃烧过程的