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锅炉供热网络控制系统设计

 

供暖锅炉控制系统属于过程控制系统,过程控制系统是指把生产过程的温度、压力、流量、液位和浓度等作为被控参数的控制系统。因此供暖锅炉控制系统作为过程控制系统其控制的总任务是维持总的热源温度恒定,同时燃烧效率尽可能高、污染尽可能小,保证设备运行安全,满足用户的供热要求。锅炉控制系统从整体上可分为两个部分:燃烧控制子系统、给水控制子系统。两个子系统不是独立存在的,而是一种主从式的协调运行方式。给水控制子系统的控制目标是保证汽包水位、主蒸汽压力的稳定;而燃烧控制子系统的控制目标是保证取得最佳的燃烧值,在节能的同时取得最好经济效益,即保证系统基本能够保持最佳的“风量-燃料”比和炉膛负压的稳定。
1.3 供热锅炉网络控制系统的结构
在锅炉燃烧控制中强调保持锅炉出口热量的稳定性,确保燃烧过程的经济性和维护炉膛负压在合理范围内是目前我们主要考虑的三个方面的内容。
1.维持锅炉出口热量的稳定性(或出水温度的相对稳定)即实现燃料的消耗量与输出热量相匹配。这个调节任务主要由热负荷量调节系统来完成。
2.确保燃烧过程的经济性,使燃料量、送风量、引风量、炉膛温度等均稳定在合理范围,实现最佳风煤比。这个任务主要由送风调节系统来完成。
3.维持炉膛负压在合理范围内,这个任务主要由负压调节系统来完成。这三项调节任务互为关联,可供调节的手段为燃料量(炉排转速和煤层厚度)、送风量(鼓风机转速调节)、引风量(引风机转速调节)。当系统需用负荷确定后,其燃料量即被确定。为确保燃料的充分燃烧和需用热量的生产,其送风量、引风量必须随炉排转速的调节而调节。
根据上述的情况建立锅炉网络控制系统的结构。随着网络技术的发展,由于网络其数据传输的可靠性高和网络传输的稳定性好等优点,我们把网络控制应用在锅炉系统中。基于网络控制的锅炉系统,达到系统内资源的有效共享,提高锅炉系统的可靠性。但由于网络时延在网络传输中不可避免的,所以在研究基于网络控制的锅炉控制系统的网络控制时要考虑到时延问题。
在锅炉控制系统中,由于长管道和皮带传输过程,热量输出滞后于燃料输入问题等纯的迟延效应,引起时滞现象。此外,对许多大时间常数,也常用适当小时间常数加纯滞后环节来近似,这都可以归结为时滞系统(Time-delay Systems)模型。一般地,一个系统中原料或信息的传输也往往导致时滞现象的产生。时滞的存在使得系统的分析和综合变得更加复杂和困难,同时时滞的存在也往往是系统不稳定和系统性能变差的根源。正是由于时滞系统在实际中的大量存在,以及时滞系统分析和控制的困难性,使得时滞系统的分析和综合一直是控制理论和控制工程领域中研究的一个热点问题。对于时滞系统的研究为网络化控制系统中的时滞分析奠定了一个良好的基础。但是,由于在网络化控制系统中所有的装置都是分布式地存在于一条公用的总线网络上,传感器采用的是采样机制,系统的输入是分段定常的。由于对于网络通讯的共享,包丢失的情况在传输中也是不可避免的。这些特性在以前的时滞系统分析中并没有被研究过,它们给网络化控制系统的建模和分析带来了新的挑战。