摘要：在工业生产中，锅炉被广泛使用，由于锅炉有着高温、过程复杂以及压力大等特点，并存在较大的危险性，容易发生事故，因此对锅炉运行进行安全巡检和自动控制是非常必要的。切实安排安全附件及检修材料的生产和供应，严格执行运行人员的训练、考试等管理制度，是锅炉安全运行的保障条件。为了更准确地反映锅炉的实际运行情况，降低事故（故障）分析成本，提高检测水平和准确度，保障锅炉安全运行和操控，特进行了模糊控制应用。本文分析了工业锅炉热工检测中模糊控制的应用。
关键词：工业锅炉；热工检测；模糊控制；应用
无论是在锅炉设计上的整体失误或者是锅炉在装置环节产生的问题或者是锅炉在运行中产生的问题都会给锅炉的安全运行带来隐患。我们质检工作的直接目的就是要将这些问题在检测的数据中最直接的反映出来，并针对这些问题进行必要的检修和处理。但是与此同时我们也要知道再严格的检查也不能保证没有疏漏情况的发生。因此，一旦这些小的疏漏在锅炉日复一日的工作中被逐渐的扩大时就将给整个锅炉系统带来不容忽视的损失。
一、种类和特点
1.过热汽温过程。锅炉蒸汽温度控制往往是根据减温水量的多少作为控制手段，其过程控制具有惯性和时滞的特点，在具体的运行过程中动态变化会随着运行工况的变化而出现改变。
2.单元发电机组负荷过程。单元机组负荷过程是一个充分非线性、时变性及随机性多变量的过程，很难建立准确的数学模型。
3.锅炉水位系统。锅炉汽包实际上是反映汽包锅炉蒸汽负荷和给水量之间的关系，锅炉水位是锅炉在具体的运行过程中实现实时监控的重要参数。汽包给水系统的影响因素众多，这些影响因素会对锅炉水位产生一定程度的扰动，从而产生虚假水位的情况。特别是在系统处于低负荷状况下，经常会出现不同程度的时滞和非最小相位行为，传统三冲量控制效果不是很理想。
4.锅炉燃烧系统。锅炉燃烧系统是一个具有多变量藕合严重的热工过程，具有诸多干扰影响因素，其燃烧率无法准确测量。一般而言，需要把锅炉分成三个相对独立却有一定联系的子系统，分别是热负荷调节系统、炉膛负压调节系统以及氧量校正系统，以上三个调节系统以热负荷调节方式为主。
5.制粉系统。制粉系统实际上是一种辅助系统，然而其对于电厂热工过程而言具有重要作用，是除了燃烧系统外一个较为重要的调节系统。常规制粉系统是用普通的钢球磨中储式制粉的方式，具有较为显著的纯迟延、强耦合、非线性等特点，是一个非线性多变量时变系统。由于钢球磨本身就是一个复杂的系统，其过程具体又可以分为机械能量转换、热交换以及互相流动等，其中任何一个控制变量发生变化都会对其他变量产生影响
二、工业锅炉热工检测中模糊控制的应用
1.模糊控制的概述。根据模糊控制在锅炉热工控制中的应用情况来看，模糊控制器的设计主要包括三部分：一是以三角函数和正太分布函数等为基础，将精确输入的量模糊化，以完成数学量到模糊语言变量的转换，提高人的辨识度，从而提高操作过程的安全性；二是根据现场情况进行模糊推理，以模拟人的思维模式，提高可操作性；三是将推理过程得出的模糊语言控制力进行数学变量的转换，以完成模糊过程的解释，从而对相关机械设备的进行驱动控制。模糊系统具有较强鲁棒性，对具有多层性、多变性和多干扰性等特点的较难操控的非线性系统中，可以正常使用，使整个系统保持稳定状态。进行控制系统的设计时，对控制对象的数学模型没有太大要求，只需要知道基本情况就可以，通过操作人员或者专业人士的经验、研究结论等，进行知识模型的建立，以备实际操作时使用。
2.在锅炉控制系统中，汽水系统控制影响锅炉正常运行的重要部分，一般情况下，锅炉汽水系统的控制主要有两部分：一是将汽包水位控制在允许范围，避免事故发生。如果水位过高，锅炉汽水系统中的汽水分离装置的使用寿命会缩短，从而影响分离装置的正常运行。在实际应用过程中，模糊控制的运行模式有两种，一种是人工操作，另一种是自动运行模式。由于给水管道和水泵会对系统造成一定干扰、汽轮机发电组是定量功率使给水压力和调节阀发生较大变化，并且锅炉系统运行时使用的煤种和煤质处于不确定状态，使系统的热负荷发生较大变化，因此，手动控制模式的应用范围较大。而自动运行模式比较适用于整个水位较稳定的情况下，能够保证整个锅炉系统的安全运行。为了提高模糊控制的可靠性和高效性，相关研究人员通过模仿人的思维模式，对模糊控制系统进行完善，在实际水位和水位设定值偏差、实际发生功率和主控入水阀与调气门开度大小等方面进行参数设置，以有效提高模糊控制系统的智能化，从而对汽包水位、实际输出功率和流量平衡情况进行控制。与此同时，采用线性化分布参数的建模方式，对系统中高温过热器的四个典型负荷点处出口进行温度检测和控制，从而将模糊控制器的在线调节功能分为粗调和微调两种，以提高模糊控制系统的运行安全性。通过对粗调机制进行操作，可以使控制器参数对温度快速变化过程快速地适应，从而降低参数变化和环境变化对模糊控制系统控制性能带来的影响；通过微调操作，可以使系统的实际控制情况达到或接近预定范围，从而提高整个系统运行的动态性能。
3.系统的主汽压力受到负荷、煤种、煤质等多种因素的影响。根据热工控制的实际情况来看，工作人员通过自己的工作经验，可以有效控制系统的正常运行，因此，模糊控制在热工控制中的应用，采用人工智能模式，利用煤量和总风量之间的耦合关系、煤量与实际发功率的关系，设置相关参数，从而使煤量变化、风量大小得到有效控制，确保整个系统的安全运行。在系统中，模糊控制在燃烧系统的应用，还要有效控制整个燃烧过程的经济性，以提高煤炭能源的有效利用率，降低生产成本，对于促进经济可持续发展具有重要的现实意义。因此，对风煤比例和烟气含氧量进行有效控制，是通过采用改变进入锅炉的鼓风量的方式，对炉膛烟气含氧量进行参数设置，从而实现燃烧控制的优化。在实际应用过程中，要注意保持整个系统的空气流通，严格控制炉膛内的燃烧温度，以提高锅炉的燃烧效率，避免事故发生。
4.制粉系统先进控制方式。制粉系统具有迟延性、多变量的特点，制煤机的关键装置是磨煤机，在其运行过程中利用对给煤机的转速、热风门冷风门开度的调节，确保磨煤机内的存煤量、出口温度、入口负压等参数始终处于最佳范围，磨煤机也始终保持最佳运行状况。制粉系统的控制难点主要是被控参数量之间的藕合，信号不好测量，数学模型较难准确的建立。针对以上控制难点，比如被控参量之间的藕合关系，一级模糊控制无法满足控制要求，因此而采用两级模糊控制。其中，第一级是传统模糊控制器，第二级模糊控制器的主要功能是实现解藕控制。分级模糊控制如图1所示。
锅炉作为工业生产和人类生活的热能、动力之源，在国民经济中占有重要地位，被称为工业的心脏。锅炉在使用过程中必须保证安全、稳定，否则一旦发生故障，就可能造成不可挽回的安全事故和经济损失。因此，对锅炉运行状况进行实时监测并优化控制策略具有非常重要的意义。
参考文献
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[3]蒋军成，王志荣.工业特种设备安全[M].北京：机械工业出版社，2016，6.
论文作者:李岩
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/23
标签：锅炉论文; 系统论文; 模糊论文; 水位论文; 制粉论文; 过程论文; 汽包论文; 《电力设备》2017年第17期论文;