燃料和热空气按一定比例送入燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和

　　蒸汽Ds。然后经过热器，形成一定温度的过热蒸汽D，汇集至蒸汽母管。压力为Pm 的过热

　　蒸汽，经负荷设备控制供给负荷设备用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽

　　变为过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱，

　　锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要的输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、

　　锅炉是一个典型的多变量对象，要进行自动控制，对多变量对象可按自治的原则和协调

　　跟踪的原则加以处理。目前，锅炉控制系统大致可划分为三个控制系统：锅炉燃烧控制系统、

　　锅炉的燃烧过程是一个能量转换和传递的过程，其控制目的是使燃料燃烧所产生的热量

　　适应蒸汽负荷的需要（常以蒸汽压力为被控变量）；使燃料与空气量之间保持一定的比值，

　　以保证最佳经济效益的燃烧（常以烟气成分为被控变量），提高锅炉的燃烧效率；使引风量

　　在多变量对象中，调节量和被调量之间的联系不都是等量的，也就是说，对于一个具体

　　对象而言，在众多的信号通道中，对某一个被调量可能只有一个通道对它有较重要的影响，

　　其它通道的影响相对于主通道来说可以忽略。根据自治原则简化锅炉燃烧控制系统，可将其

　　大致分为三个单变量控制系统：燃料量—汽压子系统、送风量—过量空气系数子系统以及引

　　不少多变量系统可以利用自治原则来进行简化，但并不是分解成多个单回路控制系统

　　后，问题就全部解决。因为各回路之间往往还存在着联系和要求，必须在设计中加以考虑。

　　协调跟踪的原则，就是在多个单回路基础上，建立回路之间相互协调和跟踪的关系，以弥补

　　此例中，锅炉燃烧过程的上述三个子系统间使彼此仍有关联。首先考虑到燃料量与送风

　　①锅炉燃烧过程中燃料量与空气（送风）量之间应保持一定比例，实际空气（送风）量

　　大于燃料需要空气量，他们之间存在一个最佳空燃比（最佳过剩空气系数）α ，即

　　为了满足上述两点要求，在这两个单回路的基础上，建立交叉限制协调控制系统，如图

　　11.3 所示。其中，Wm1（s）和Wm2（s）是燃料量和送风量测量变送器的传递函数，假设它

　　们都是比例环节，则 Wm1（s）=K1 ，Wm1（s）=K2 。由此可得到最佳空燃比α 与空气量、

　　表明系统的燃料量适合系统的要求，而且达到最佳空燃比。当系统处于动态时，假如负

　　荷突然增加，对于送风量控制系统而言，高选器的两个输入信号中，IQ 突然增大，则IQ＞

　　IB ，所以，增大的IQ 信号通过高选器，在乘以β 后作为设定值送入调节器WC2，显然该调

　　节器将使u2 增加，空气阀门开大，送风量增大，即IV 增加。对于燃料量控制系统来说，尽

　　管IQ 增大，但在此瞬间IV 还来不及改变，所以低选器的输入信号IQ＞IV ，低选器输出不

　　变，r1=IV/β 不变，此时燃料量B 维持不变。只有在送风量开始增加以后，即IV 变大，低

　　选器的输出才随着IV 的增大而增加，即r1 随之加大，这时燃料阀门才开大，燃料量加多。

　　反之，在负荷信号减少时，则通过低选器先减少燃料量，待IB 减少后，空气量才开始随高

　　选器的输出减小而减小，从而保证在动态时，满足上述第②点要求，始终保持完全燃烧。

　　进一步分析可知，燃料量控制子系统的任务在于，使进入锅炉的燃料量随时与外界负荷

　　要求相适应，维持主压力为设定值。为了使系统有迅速消除燃料侧自发扰动的能力，燃料量

　　保证燃料在炉膛中的充分燃烧是送风控制系统的基本任务。在大型机组的送风系统中，

　　一、二次风通常各采用两台风机分别供给，锅炉的总风量主要由二次风来控制，所以这里的

　　送风控制系统是针对二次风控制而言的。送风子控制系统的最终目的是达到最高的锅炉热效

　　率，保证经济性。为保持最佳过剩空气系数α ，必须同时改变风量和燃料量。α 是由烟气含

　　氧量来反映的。因此常将送风控制系统设计为带有氧量校正的空燃比控制系统，经过燃料量

　　与送风量回路的kaiyun交叉限制，组成串级比值的送风系统。结构上是一个有前馈的串级控制系统，

　　如图11.4 所示。它首先在内环快速保证最佳空燃比，至于给煤量测量不准，则可由烟气中

　　氧量作串级校正。当烟气中含氧量高于设定值时，氧量校正调节器发出校正信号，修正送风

　　炉膛负压控制系统的任务在于调节烟道引风机导叶开度，以改变引风量；保持炉膛负压

　　其任务是考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应蒸发量，维持汽包水位在规定的范围

　　内，实现给水全程控制。给水控制也称为汽包水位控制。被控变量是汽包水位，操纵变量是

　　以水位信号H 为被控量、给水流量作为控制量组成的单回路控制系统称为单冲量控制系

　　统。这种系统结构简单、整定方便，但克服给水自发性扰动，和负荷扰动的能力差，特别是

　　大中型锅炉负荷扰动时，严重的假水位现象将导致给水控制机构误动作，造成汽包水位激烈

　　器接受了三个测量信号：汽包水位、蒸汽流量和给水流量。蒸汽流量信号是前馈信号，当负

　　荷变化时，它早于水位偏差进行前馈控制，及时的改变给水流量，维持进出汽包的物质平衡，

　　中它能及时反映控制效果，使给水流量跟踪蒸汽流量变化而变化，蒸汽流量不变时，可及时

　　消除给水侧自发扰动；稳态时使给水流量信号与蒸汽流量信号保持平衡，以满足负荷变化的

　　需要；汽包水位量是被控制量、主信号，稳定时，汽包水位等于设定值。显然，三冲量给水

　　控制系统在克服干扰影响、维持水位稳定、提高给水控制方面都优于单冲量给水控制系统。

　　事实上，由于检测、变送设备的误差等因素的影响，蒸汽流量和给水流量这两个信号的测量

　　值在稳态时难以做到完全相等，且单级三冲量控制系统一个调节器参数整定需要兼顾较多的

　　因素，动态整定过程也较复杂，因此在现场很少再采用单级三冲量给水控制系统。

　　串级三冲量给水控制系统的基本结构如图11.6 所示。该系统由主副两个PI 调节器和三

　　个冲量构成，与单级三冲量系统相比，该系统多采用了一个PI 调节器，两个调节器串联工

　　作，分工明确。PI1 为水位调节器，它根据水位偏差产生给水流量设定值；PI2 为给水流量

　　调节器，它根据给水流量偏差控制给水流量并接受前馈信号。蒸汽流量信号作为前馈信号，

　　用来维持负荷变动时的物质平衡，由此构成的是一个前馈—串级控制系统。该系统结构较复

　　杂，但各调节器的任务比较单纯，系统参数整定相对单级三冲量系统要容易些，不要求稳态

　　时给水流量蒸汽流量测量信号严格相等，即可保证稳态时汽包水位无静态偏差，其控制重量

　　维持过热器出口温度在允许范围内，并保证管壁温度不超过允许的工作温度。被控变量

　　以过热蒸汽为主参数，选择二段过热器前的蒸汽温度为辅助信号，组成串级控制系统或

　　一次仪表测得的模拟信号经采用电路、滤波电路进入A/D 转换电路，A/D 转换电路将转换完

　　D/A 转换将计算机输出的数字量转换成模拟量，并放大到0—10mA，分别控制水泵调节