針對以上情況，我們研究了一套適合于中小煤粉爐使用的先進的計算機監測和自動控制系統。該系統除了可對鍋爐系統進行實時監測及燃燒控制外，還采用了最佳風煤比自學習系統和風煤比在線自尋優策略，維持鍋爐在最佳工況工作。實現了多冗余、多策略控制，提高了監控系統的可靠性。整體控制系統采用常規控制與智能控制并存方案。在鍋爐負荷主控制回路中，采用Fuzzy-P I雙模控制器，富通新能源銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
運行表明，本系統在保證滿足外界負荷的同時，可節煤近4%。
1、130t/h煤粉爐簡介
型號為B& Bw -130/3.82-M，自然循環固態排渣煤粉爐，設計效率為91.7%，運行比較穩定。原有一臺給水調整器水M M表），一臺蒸汽溫度調整器qD Z-III型調節器），兩臺熱工保護裝置（滅火保護及送引風給粉磨煤聯鎖裝置）。給水調整器采用三沖量控制算法，蒸汽溫度調整器采用串級PID控制算法，控制效果尚可。所以我們利用原有模擬
調節儀表與新加的燃燒控制來構成計算機監控系統。
2、監控系統主要設備配置及功能2.1中央控制機
In 1586工業控制機一臺（主頻166M H z，內存32M B，硬盤1.2G B，9cm (3.5u)軟驅，53cm 彩色CRT），附屬設備還有一臺觸摸屏（美國MicroTouch公司產品），一臺EPSO N 1600打印機。作為整個系統的中心，具有以下功能：
1)實現整個系統的高級控制策略，包括用模糊控制的方法調節鍋爐出口汽壓，以
及送風量、爐膛負壓和一次風壓的常規控制；實現最佳風煤比自學習系統和風煤比在線自尋優策略； 2)采集各測點數據信號，向周邊設備輸出控制信號；
3)具有良好的人機界面，包括各種漂亮實用的畫面（系統圖、流程圖、報警畫面、
實時及歷史趨勢圖、棒圖、報表等等）；
4)定時自動打印，并接受運行人員的指令；
5)可與上級微機通過M odem進行通訊。
2.2周邊設備
主要包括有1 0臺IPM PLC（可編程控制器）、數采板三塊0）C L-81 3B，32路全隔離A/D板）、PC L-725繼電器板一塊、PC L-727 12路D/A板兩塊、PC L-747通訊板一塊、傳感器組、變送器組等，主要實現功能如下。
1) PLC實現部分數據采集和常規控制策略。采集的信號包括主汽壓力、爐膛負壓、煙氣含氧量、一次風壓、給粉機轉速等需控制的量；控制功能有：8臺給粉機轉速控制、總送風門控制、4個二次風門的控制、兩個引風導葉的控制。這些控制功能只有在中央控制機故障時才投入。
2)3塊數采板完成全部的數據采集任務；兩塊D/A板完成控制量輸出任務；繼電器板完成開關量的采集任務；
3)傳感器組感測溫度、壓力、壓差、流量、煙氣含氧量，并通過變送器組轉化為4～20mA的標準電流信號，傳送至數采板與PLC。
4)配電器組負責將部分原有測點信號引入中央控制機。
2.3監控系統結構示意圖
監控系統結構示意圖見圖1。
3、系統控制策略
本系統冗余部分由中央控制機、多個PLC、原操作系統組成。由低到高，可分為4種控制策略。
鍋爐原有操作系統：此時計算機自動控制系統不投入，數據采集、監測系統可選擇投入。所有操作均在原操作臺上完成。
控制系統下位機手動運行方式：此時各給粉機轉速、引風導葉、送風總門、二次風門均可在控制室的CRT上進行手動無級調節，PLC處于開環運行方式。
控制系統下位機投入自動方式：此時所有PLC投入閉環運行，通過采用常規控制或易于實現的智能控制方法實現對給粉機轉速、引風導葉、送風總門、二次風門的控制。
自動控制系統全面投入的運行方式：中央控制機投入閉環運行方式，高級控制策略投入使用，整個控制系統協調運行，保持系統運行在最佳工況。
該多冗余、多策略控制系統既具有較高的性能價格比，又具有很高的可靠性。在中央控制機故障停機時，可以恢復原有操作系統，切入PLC手動或自動運行方式。在PLC故障停機時，可以把中央控制機輸出的控制信號直接切換到伺服機構上，由中央控制機同時實現模糊控制與常規控制。現場運行表明，本系統具有優良的控制品質，完全可以滿足對鍋爐穩定、安全、經濟運行的要求。
4、控制系統實現方法
采用常規控制與智能控制并存設計方案。具體可分為4個控制回路：鍋爐負荷控制，一次風壓控制，送風控制和引風控制。整體的控制系統如圖2所示。
4.1 最佳風煤比自學習系統和風煤比在線自尋優策略
最佳風煤比自學習系統是指在運行過程中，根據運行人員的操作數據，進行分析整理，學習各種常見工況下鍋爐效率最高對應的風煤比。這樣在動態過程中，利用以前學習得到的較好的風煤比來確定送風量。另外，這個學習過程是不斷地在線進行的。在穩定運行時，再利用自尋優策略進行微調。
風煤比在線自尋優策略，是通過對送風攝動信號的響應來判別當前的風煤比是否合適，搜索最佳風煤比。具體說來，就是在穩定運行時，施加送風攝動信號，若爐膛煙溫升高，說明新的風煤比比原來的好；否則再施加反向的攝動信號；若兩個方向都沒有取得更好的指標，則說明當前的風煤比是最佳的。該策略對負荷及煤種等條件的變化具有自適應性。
4.2負荷控制器
在鍋爐負荷主控制回路中，采用Fuzzy-P I雙模控制器，主要考慮：
1)模糊控制具有模糊邏輯的“概念”抽象能力和強大的非線性處理能力，且對過程參數的變化不敏感，不需對控制對象的物理過程深入了解就可以取得比較滿意的控制效果。由模糊控制特有的優點自然聯想到利用人的經驗，用模糊控制的方法對主回路進行控制，對鍋爐負荷進行粗調。
2)基本模糊控制器固有的缺點是，在系統接近穩態點時，由于輸入量在模糊集合上的投影就已經為零，控制器不再發生作用。系統在此區域的動態特性完全依賴于系統自身的動態特性，使得調節品質變壞，集中表現為在穩態點附近發生小幅度振蕩。而此時系統已接近穩態，動態特性也接近線性，已適于常規控制器進行調節。又因負荷控制是一個慢過程，因此在穩定點附近選用Pl調節器進行微調。
3)模糊控制在中央控制機中實現，PI控制在PLC中實現，這種雙模控制器可以保證在中央控制機不投入控制的情況下，也能對鍋爐進行基本控制，便于實現冗余功能。
本控制器輸入信號為鍋爐出口汽壓與給定值偏差及其變化率，包含基本模糊控制器模塊和Pl調節器模塊，由一個選通開關控制。結構示意圖見圖3。
圖中EK，CEK，UK分別是誤差e，誤差變化率垂和控制量u的量化因子。u是煤量。而煤量控制器是一簡單的比例控制器。
4.3一次風壓控制器
由于鍋爐爐膛燃燒區各處的燃燒情況各不相同，總風煤比最佳并不能保證爐膛燃燒區各處的布風合理。如何在采用最佳風煤比的同時，合理分配各段風量（_、二次風的比例，一、二次風在各個角的分配），對實現鍋爐高效燃燒有著重要的意義。一次風壓控制器有兩個任務，即保證一次風箱風壓在一定范圍內（該范圍與鍋爐負荷成線性關系），并保證燃燒區4個角二次風量均勻。
4.4送風控制器
要維持鍋爐的經濟燃燒，提高鍋爐的效率，必須使空氣和燃料維持適當的比例，即采用最佳風煤比。在送風量的控制中，最佳風煤比p根據鍋爐熱負荷的變化情況利用最佳風煤比自學習系統和風煤比在線自尋優策略給出，送風控制器采用簡單的P l調節器控制送風閥的開度。
4.5負壓控制器
由于引風系統是一個獨立的系統，它的時間常數較小，采用Pl調節器控制爐膛負壓就可以很好地把爐膛負壓控制在要求范圍內。
5、軟件編寫
為了使用戶在不需要編寫代碼程序的基礎上就可以生成所需要的應用軟件，我們提供了一個功能很強的組態軟件。組態軟件和運行軟件兩部分之間用組態數據文件傳遞組態信息。組態功能主要包括：實時數據庫生成（記錄編輯、記錄打印、記錄轉換、記錄連接），歷史數據庫生成（歷史記錄的編輯、歷史庫與實時點連接功能），圖形生成G充程畫面底圖編輯、動態顯示點的編輯、動態點與實時點或歷史點的連接、趨勢曲線配置、棒圖配置），報表生成（底表的編輯、數據庫點記錄值生成、連接），連續調節功能（回路生成、回路與點記錄連接）。
6、結束語
經現場調試，本系統在鍋爐負荷、一次風壓、送風和引風4個控制回路及原有的給水、汽溫控制回路協同作用下，明顯改善了鍋爐的燃燒條件，汽壓的波動大為減小可節煤近4%。提高了鍋爐的整體運行效率。本系統經過運行考驗，性能穩定可靠，大大減少了運行人員的勞動強度。
富通新能源銷售生物質鍋爐，同時我們還大量銷售木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
