工业锅炉自寻优燃烧控制系统_发表的机械论文范文
摘要 本文根据锅炉燃烧理论，分析了影响锅炉运行热效率的主要因素及热效率与空气过剩系数的关系，提出一种简化的外推内插自寻优法，找出最佳值的空气过剩系数，达到控制燃烧的最佳送风量，使锅炉运行热效率较高的目的.并经实例证实了该方法可行的，节能效果是显著的.
1 前言
根据燃烧理论，煤在炉膛内燃烧除保证炉膛内负压稳定，炉膛温度稳定和燃料特性外， 还应保证最佳的风煤比，即使空气过剩系数α保持最佳值.锅炉热效率η是衡量煤在炉内燃烧好坏的最重要的经济指标，对于定型尺寸运行的锅炉，影响热效率的主要因素是化学不完全燃烧损失和排烟损失，对小型工业锅炉，α值一般在1.3—1.6之间。
锅炉燃烧微机控制的目的，就是要控制煤在炉内燃烧时始终保持最佳的α值，即保证最佳的热效率
ηmax。.以往的微机控制方法，是在炉膛出口处安装氧化锆传感器，测量烟气中的含氧量，以实现控制空气过剩系数.由燃烧理论的烟气分析与计算可知，燃料完全燃烧后，烟气中还有过剩的氧气量O2(%)，且空气过剩系数与烟气中的氧量有如下关系：
由(1)式表明用控制氧量的方法控制燃烧，虽然简单易实现，但是，传感器氧化锆价格昂贵，而且容易烧坏，经常运行两三个月就烧坏，如果不及时更换，锅炉燃烧微机控制就失去了意义.
2 自寻优锅炉燃烧控制方法及其特点
这种方法的特点是：
⑴不采用氧化锆传感器测量氧气量，而是通过测量锅炉产汽量D和加煤量B，进行锅炉热效率计算，以实现热效率寻优;
(2)不需要被控对象数学模型表达式，只需被控对象具有极值的非线性特性即可;
(3)不需要事先确定控制系统的给定值，系统能自动搜索最佳工作点，以保证被控对象性能指标接近或达到最优;
(4)当系统参数或周围环境改变时，能在新的情况下，找出新的最优值，即系统对参数变化有自适应能力.
由图1热效率与空气过剩系数的关系曲线，可知被控对象是具有极值的非线性特性，设法维持锅炉送风量为最佳值，使锅炉运行在接近热效率最佳状态.从而实现锅炉燃烧节煤的效果.
对于工业锅炉可采用正平衡方法计算热效率η，计算公式如下：
②若f(α1)>f(α2)，则求α3=α1-h0 . α4=α3--2h0… , αk=αk-1-2k-3 h0等点处的f(αk)，直至函数值减小为止，如图2(b)所示.
由图2可知，最佳点必落在αk-1 ～αk之间.
(2)简化的内插法求近似极值点
在αk和αk-1区间取中点αk-2并将αk-1 αk，αk-2α2，αkα3内存单元，得三个函数值f(α1), f(α2), f(α3),作二次插值公式，即令:
式中h=α3-α2=α2-α1,即α1，α2，α3三点等距离。(11)式就是内插法计算近似最佳空气过剩系数的公式，不能指望一次近似就能得到函数的最优值，必须在αmax附近重复以上的步骤，直至满足给定的精度要求为止，在实际应用中，只要外推的步长取得适当，收敛速度很快，一般进行两次迭代过程，就可满足工程应用要求.
3 结语
上述方法在l0t/h链条锅炉中应用获得较好的经济效果，燃烧后的炉渣呈白颜色，这表明炉内燃烧基本上在最佳状态下进行.投入微机控制系统后，锅炉实现微机控制，不但节能，而且改善了环保条件和工人的劳动条件，提高了锅炉的自动化水平.
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杨开韬
