锅炉炉膛负压控制系统
在社会各行各业的生产过程中，对各个工艺过程的工艺变量均有一定的控制要求，其中的一些工艺变量对产品的质量和数量直接起到了决定性的作用，是整个生产过程的表征。在工艺过程控制系统工程设计中要求所设计的控制系统通过对这些工艺变量的监测与控制，在确保生产安全的前提下尽可能保证产品的质量、提高产品产量、降低生产能源的消耗、降低生产成本、改善工人的劳动条件，除此还需保证生产过程能够实现长期运行和尽可能减少对环境的污染。
控制系统的设计，首先，要求自动控制系统设计人员在掌握较为全面的自动化专业知识的同时，也要进可能的多熟悉所要控制的工艺装置对象。其次，要求自动化专业技术人员与工艺专业技术人员进行必要的交流，共同讨论确定自动化方案。第三，自动化专业技术人员要切忌盲目追求控制系统的先进性和所用仪表及装置的先进性，应该力求用最简单的控制方案满足工业要求。第四，设计一定要遵循有关标准和规定，按照科学合理的程序行。
锅炉炉膛负压的控制与生产安全息息相关，安全方面主要是防止炉膛负压过高导致火焰外喷而引发事故，但炉膛负压过低将会降低燃料的利用率，送风量和引风量都直接影响到炉膛负压，而且在需要进行逻辑提量和逻辑减量及来至风机的干扰比较大时炉膛负压都会有较大的变化和波动。因此，需要设置炉膛负压控制系统来对其进行控制，从而保证生产安全有效地进行。
本方案是以控制炉膛负压为目的的，固然可直接将此变量作为主被控变量，由于引风量直接影响炉膛负压，而且引风量是一个相对对立的变量，因此可以选择引风量作为操纵变量，只要能够实时地控制引风量就能够确保炉膛负压的稳定，由于气体流量和压力成平方关系，而且气体流量不易准确检测，因此可以通过对引风机入口烟气压力的控制间接地对引风量进行控制。由于开环无法保持炉膛负压的稳定，需要应用闭环控制，即需引入反馈，但反馈具有一定的滞后性，即先检测到变化之后再进行控制，控制不够及时，所以需要引入具有超前性质的控制作用，因此需要引入前馈控制，考虑到来至引风机的干扰较大的情况，需要引入串级。此干扰可以是来至其自身的干扰，例如引风机的种类、引风机出厂时的性能指标、引风机的老化程度等等，此外，还可能是来至供电系统提供的不稳定电功率引起的干扰。因此，此控制系统实用于引风机性能较低和供电不够稳定的场合。但在供电较为稳定而且由于风机本身原因引起的干扰很小，即对炉膛负压影响不大的情况下，直接用前馈加反馈就可以了，这样有助于参数的整定而且相比于前馈加串级具有更高的可靠性，同时还降低了控制设备的成本。
在主、副环控制器控制规律的选择过程中，由于主、副环控制器在整个系统中所起到的作用是不同的，副环起到随动控制的作用而主环则是起到定值控制的作用。主环对整个控制系统的控制效果起到决定性的作用。因此，对主控制变量的要求要比对副控制变量的要求高得多，要求主控制变量没有余差而对副控制变量不作太高要求。对于压力的控制，尽管介质为气体的时间常数要比介质为液体的时间常数大得多，但也不至于滞后太大，仅处于中等，所以可以选择P I控制规律即可, 而副环可以简单的选择P 控制规律。
对于前馈控制器而言，在此控制系统中并不要求输出直流分量，可以采用传递函数为 Ts/（Ts+1）的前馈控制器。
在该控制系统中，对于串级来说，从安全角度考虑，系统发生异常时为避免炉膛火焰外喷，控制阀应打开，选择气关型控制阀，Kv0,为了实现负反馈要求Km2×Kc2×Kv2×Kp2>0,于是
得到Kc2>0,所以副控制器应选择反作用控制器：主环：当阀门开度增加时，炉膛压力降低，Kp10，为了实现负反馈要求Kc1×Kp1×Km1>0,于是得Kc1
前馈：当鼓风机出口压力增加时，前馈控制器输出增加，使得副控制器的设定值增加，因为副控制器是反作用，所以副控制器输出减小，又因为控制阀是气关型，所以控制阀开度增大，引风量增大，这样就使鼓风量的增加还没引起炉膛负压变化就被引风量的增加所克服了，从而保证了炉膛负压的稳定。
主环：当扰动或负荷变化使炉膛负压升高时，因为主控制器是正作用，所以主控制器输出增大，使得副控制器的设定值增大，因为副控制器是反作用，所以副控制器输出减小，又因为控制阀是气关型，所以控制阀开度增大，引风量增大，从而使炉膛负压降低。
副环：当引风量因扰动而增加时，引风机入口压力减小，副环变送器输出减小，副控制器为反作用输出增加，气关阀阀门开度减小，从而保证炉膛负压不应引风机的干扰而发生较大变化引起事故。
以上便是锅炉炉膛控制系统的控制原理，由此看出，过程控制在工业当中起着非常重要的作用。同时，自动化程度的高低已经成为现代化程度的重要标志。从这个实例让我深深体会到了工业过程控制系统中各个变量是互相联系相互制约的统一体，在设计过程控制系统中需要具有全局观念，而且设计和实际工况是离不开的，就如这次设计的炉膛负压前馈—串级控制系统，尽管没有明确的工况但我所设计的系统是建立在有较大引风干扰假定条件下的。所以要想设计一个真正可以投入使用的控制系统是离不开实际工艺的考察和分析的。
汪宏明
自动化二班
学号：1008020227
电气信息工程学院
锅炉炉膛负压控制系统
在社会各行各业的生产过程中，对各个工艺过程的工艺变量均有一定的控制要求，其中的一些工艺变量对产品的质量和数量直接起到了决定性的作用，是整个生产过程的表征。在工艺过程控制系统工程设计中要求所设计的控制系统通过对这些工艺变量的监测与控制，在确保生产安全的前提下尽可能保证产品的质量、提高产品产量、降低生产能源的消耗、降低生产成本、改善工人的劳动条件，除此还需保证生产过程能够实现长期运行和尽可能减少对环境的污染。
控制系统的设计，首先，要求自动控制系统设计人员在掌握较为全面的自动化专业知识的同时，也要进可能的多熟悉所要控制的工艺装置对象。其次，要求自动化专业技术人员与工艺专业技术人员进行必要的交流，共同讨论确定自动化方案。第三，自动化专业技术人员要切忌盲目追求控制系统的先进性和所用仪表及装置的先进性，应该力求用最简单的控制方案满足工业要求。第四，设计一定要遵循有关标准和规定，按照科学合理的程序行。
锅炉炉膛负压的控制与生产安全息息相关，安全方面主要是防止炉膛负压过高导致火焰外喷而引发事故，但炉膛负压过低将会降低燃料的利用率，送风量和引风量都直接影响到炉膛负压，而且在需要进行逻辑提量和逻辑减量及来至风机的干扰比较大时炉膛负压都会有较大的变化和波动。因此，需要设置炉膛负压控制系统来对其进行控制，从而保证生产安全有效地进行。
本方案是以控制炉膛负压为目的的，固然可直接将此变量作为主被控变量，由于引风量直接影响炉膛负压，而且引风量是一个相对对立的变量，因此可以选择引风量作为操纵变量，只要能够实时地控制引风量就能够确保炉膛负压的稳定，由于气体流量和压力成平方关系，而且气体流量不易准确检测，因此可以通过对引风机入口烟气压力的控制间接地对引风量进行控制。由于开环无法保持炉膛负压的稳定，需要应用闭环控制，即需引入反馈，但反馈具有一定的滞后性，即先检测到变化之后再进行控制，控制不够及时，所以需要引入具有超前性质的控制作用，因此需要引入前馈控制，考虑到来至引风机的干扰较大的情况，需要引入串级。此干扰可以是来至其自身的干扰，例如引风机的种类、引风机出厂时的性能指标、引风机的老化程度等等，此外，还可能是来至供电系统提供的不稳定电功率引起的干扰。因此，此控制系统实用于引风机性能较低和供电不够稳定的场合。但在供电较为稳定而且由于风机本身原因引起的干扰很小，即对炉膛负压影响不大的情况下，直接用前馈加反馈就可以了，这样有助于参数的整定而且相比于前馈加串级具有更高的可靠性，同时还降低了控制设备的成本。
在主、副环控制器控制规律的选择过程中，由于主、副环控制器在整个系统中所起到的作用是不同的，副环起到随动控制的作用而主环则是起到定值控制的作用。主环对整个控制系统的控制效果起到决定性的作用。因此，对主控制变量的要求要比对副控制变量的要求高得多，要求主控制变量没有余差而对副控制变量不作太高要求。对于压力的控制，尽管介质为气体的时间常数要比介质为液体的时间常数大得多，但也不至于滞后太大，仅处于中等，所以可以选择P I控制规律即可, 而副环可以简单的选择P 控制规律。
对于前馈控制器而言，在此控制系统中并不要求输出直流分量，可以采用传递函数为 Ts/（Ts+1）的前馈控制器。
在该控制系统中，对于串级来说，从安全角度考虑，系统发生异常时为避免炉膛火焰外喷，控制阀应打开，选择气关型控制阀，Kv0,为了实现负反馈要求Km2×Kc2×Kv2×Kp2>0,于是
得到Kc2>0,所以副控制器应选择反作用控制器：主环：当阀门开度增加时，炉膛压力降低，Kp10，为了实现负反馈要求Kc1×Kp1×Km1>0,于是得Kc1
前馈：当鼓风机出口压力增加时，前馈控制器输出增加，使得副控制器的设定值增加，因为副控制器是反作用，所以副控制器输出减小，又因为控制阀是气关型，所以控制阀开度增大，引风量增大，这样就使鼓风量的增加还没引起炉膛负压变化就被引风量的增加所克服了，从而保证了炉膛负压的稳定。
主环：当扰动或负荷变化使炉膛负压升高时，因为主控制器是正作用，所以主控制器输出增大，使得副控制器的设定值增大，因为副控制器是反作用，所以副控制器输出减小，又因为控制阀是气关型，所以控制阀开度增大，引风量增大，从而使炉膛负压降低。
副环：当引风量因扰动而增加时，引风机入口压力减小，副环变送器输出减小，副控制器为反作用输出增加，气关阀阀门开度减小，从而保证炉膛负压不应引风机的干扰而发生较大变化引起事故。
以上便是锅炉炉膛控制系统的控制原理，由此看出，过程控制在工业当中起着非常重要的作用。同时，自动化程度的高低已经成为现代化程度的重要标志。从这个实例让我深深体会到了工业过程控制系统中各个变量是互相联系相互制约的统一体，在设计过程控制系统中需要具有全局观念，而且设计和实际工况是离不开的，就如这次设计的炉膛负压前馈—串级控制系统，尽管没有明确的工况但我所设计的系统是建立在有较大引风干扰假定条件下的。所以要想设计一个真正可以投入使用的控制系统是离不开实际工艺的考察和分析的。
汪宏明
自动化二班
学号：1008020227
电气信息工程学院