科Ｉ技ｌ论ｌ坛
科裂’罄蠢
基于ＤＳＰ的减温水控制系统的研究
黄晨刘淮霞
（安徽理工大学电气与信息工程学院控制理论与控制工程，安徽淮南２３２００１）
摘要：火屯锅炉运行时，控制出口蒸汽温度关键是控制减温水的流量。为了提．５１－作效率和安全经济。针对热电厂酌减温水控制系统的复杂
特性，研究设计基于ＤＳＰ控制的系统，来最终达到目的。
关键词：减温水；Ｄｓｐ；变ＰＩＤ；模糊控制
１背景介绍
蒸汽温度控制在火电厂安全经济运行方
面有着相当重要的地位，也是防止锅炉超温的
和成熟的是传统ＰＩＤ控制，大型机组一般是引进国外的控制系统，采用智能控制，其中模糊控
制占主导。
一种重要手段，但绝大多数火电厂的锅炉系统不时会ｍ现锅炉主蒸汽超温或过热器、再热器局部超温的问题．这就涉及如何有效地控制锅
炉减温水系统的问题了。本课题在这种情况下提出。
无论围内外，系统控制中，设备选型不同，系统也就不同，因为不同机组设备控制策略不一致，一旦有问题必须更换同样的ｉ殳备，再调试，很麻烦。针对此情况，本课题研究中采用ＤＳＰ来控制各个执行器，它町以既ｕ，以进行现
场控制，又可以远程控制，在一定程度上，它比
过热汽温足影响机组安全运行及经济运行的重要参数之一。过热汽温较高时，机组热效
率则相对较高，但过高的过热汽温是汽机金属材料所不允许的。由于过热器处于锅炉的高温区且承受着高压，尽管它的材料采用的是昂贵
的耐高温高压的合会钢，但主汽温的设计值已
接近钢材允许的极限温度，强度方面的安全系数也很小，所以过热器金属超温是小允许的。
但气温过低则影ｕｆｌ秽Ｌ组效率，主蒸汽温度
每降低５０Ｃ，机组效率就降低ｌ％。正常运行时，一般过热器温与额定值偏差不超过±５℃。过热
汽温控制的任务足维持过热器出口汽温即主汽
温度在允许的范围内，并对过热器实现保护。使管壁金属温度不超过允许的工作范围。
对再热蒸汽温度的控制系统，定压运行机
组常采用烟气侧的调温方式作为主要控制手段，而对滑压运行机组采用喷水减温控制方式
传统的控制器更具有优势。
利用ＤＳＰ的算法控制精度高，响应时间短，并町以根据实际要求来设计编写程序，它可以在不改变大系统的条件下，对控制器进行各种优化控制．通过更改程序来改变系统控制方法．所以这项研究具有实际意义，有一定的研究价值。
２控制系统设计
本课题研究是对现有的系统进行改进，研究采用ＤＳＰ控制器来控制。并实时反馈。对于不同的执行器可以使用不同的控制策略和不同程序控制，并且可以按照实际情况适时改变，在不影响系统的条件下，最大可能的提高效率。
硬件框闭如图１：
模糊一ＰＩＤ软件流程图
员输入调节。
二级减温水控制采用变ＰＩＤ双模（模糊一
ＰＩＤ）控制策略。
对于模糊一ＰＩＤ的切换是通过ＤＳＰ的模糊推理规则自动来实现，当外界扰动大，对象特性
变化较大时，常规ＰＩＤ控制器由于整定的工作点的偏离动态控制效果和鲁棒性变差，采用模
糊ＰＩＤ控制，当系统主气温偏差小时，采用变ＰＩＤ控制，以保证良好的稳态性能。变Ｐ１Ｄ就是ＰＩＤ参数是可调的，根据实际需要调整。双模就
是较经济又可靠的冉热凋温方法，同时结构上也最简便，故当前常用的是减温水控制方法。但其控制策略一般同过热器二级减温水控制策略
类似。
无论是对过热器还足再热器的温度控制，主要都足对减温水流量的控制。鉴于系统本身
是模糊控制和ＰＩＤ控制两种模式。它们可以根
据软件来实现。
图１硬件框图
目前３００ＭＷ机组过热器控制多采用两级
减温水控制系统。一级减温水采用变ＰＩＤ的“超驰”控制策略。（见图２）
模糊一Ｐ１Ｄ控制器的具体实现过程就是用ＤＳＰ硬件基础，以软件实现模糊控制来实现
变ＰＩＤ控制和模糊一ＰＩＤ控制，在变ＰＩＤ控制
的复杂性，对减温水实施控制时存在以下几个
难点：
ａ．对象的非线性特性ｔ调节通道的动态特性近似为具有纯滞后的多容环节特性，且特性随机组负荷晕非线性，变化。
ｂ．对象的大惯性和时滞：过热器和再热器
和模糊一ＰＩＤ控制中要用到各种算法来实现其推理过程，这些算法包括推理的数据结构、隶属函数的定义、隶数函数的形状及表示算法、控制规则的表示和识别算法以及反模糊化的算法
等。
温度具有分布参数的受控对象，由减温水阶跃扰动响应动念特性实验结果知，该对象特性具
有较大的惯性和滞后。
ｃ．对象的时变特性：过热器和再热器受热面的污染结焦、管道中沉积物的增加等因素影响会导致过热和再热气温对象的慢时变。
在经典控制理论中，人们通常假定调节量响应迅速且远大于调节对象的变化量，但在生
图２一级减温水变ＰＩＤ“超驰”控制方法原理框图
结束语
通过对技术进行改进，采用ＤＳＰ来控制执行器，利用ＤＳＰ的优点，可以更有效的对系统
控制器进行控制。进而按照系统实际的要求，可
．变ＰＩＤ的超驰切换是通过ＤＳＰ根据系统反馈信号自动来实现。通过对榆９０－－级过热器出ｕ的温度是否大于４７００来判断选择控制策
略。当ｈ＞４７００，按照二级喷水前后温差为被调量进行调节．当ｔ２＜４７０。，采用二级减温喷水减温
以方便的调整ＤＳＰ的程序，而无须对系统其他
部件进行更改就可以满足新的控制要求。
它不但可以完成控制策略要求，同时可以
实现通信，在线修改等其它功能，相当其它控制
器，具有很高的性价比。对于现有的过热汽温串
器涮节阀阀位的平均值为被调量进行调节。而
变ＰＩＤ是町以根据负荷等参数信号来调整变
产实践中，大多数控制系统并非如此。锅炉主蒸
汽温度信号是一个大时滞信号，火电厂锅炉蒸汽温度控制系统通常采用串级ＰＩＤ调节方式，在ｔ况相埘稳定的情况下，每台锅炉都能将蒸
化，并且町以按照设定的参数自动调节或由人
汽温度控制得很好，但是，在较大扰动情况下就
不一定ｒ。
级控制系统（包括采用常规模糊控制器的串级控制系统）而言，控制系统改造工作量小，具有良好的应用前景。
作者简介：黄晨（１９８１一），毕业院校：安徽理工大学、专业：控制理论与控制工程，在读研究生；研读方向：过程控制、非在职读研。
责任编辑：周宝军
在国内，３００ＭＷ及以下的机组应用较多图３二级减温水变ｌａｉＤ双模（模糊一ＰＩＤ）控制方法
万方数据
基于DSP的减温水控制系统的研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
黄晨， 刘淮霞
安徽理工大学电气与信息工程学院,控制理论与控制工程,安徽,淮南,232001黑龙江科技信息
HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION2008(34)
本文读者也读过(9条)
1. 郭海针. 徐海刚. 菅英霞. Guo Haizhen. Xu Haigang. Jian Yingxia 基于DSP的电能质量在线智能监测系统[期刊论文]-电气自动化2008,30(5)
2. 戴小文. 吴晓雄. 严隽耄 摆式列车倾摆控制系统的信号处理[期刊论文]-西南交通大学学报2000,35(6)3. 姚黎欣. 张增年 基于DSP技术的模糊控制在枸杞烘干中的应用[期刊论文]-宁夏工程技术2004,3(2)4. 夏培 DSP在智能局部通风机中的应用[期刊论文]-科技信息(学术版)2008(27)5. 黄建军 基于DSP的分布式并行遗传算法[期刊论文]-测控技术2004,23(z1)
6. 张晓光. 白树森. ZHANG Xiao-guo. BAI Shu-sen 基于数字信号处理器(DSP)的温度测控系统[期刊论文]-河北北方学院学报（自然科学版）2008,24(3)
7. PENG Yong-gong. 杨若波. PENG Yong-gong. YANG Ruo-bong 基于智能理论的恒压控制系统研究[期刊论文]-微计算机信息2008,24(25)
8. 黄允千. 魏霖. Huang Yunqian. Wei Lin 燃料电池艇的温度控制系统探索[期刊论文]-电气技术2008(1)
9. 张毅. 万华庆. 孙建华. Zhang Yi. Wan Huaqing. Sun Jianhua 一种基于DSP和CPLD的通用型模糊控制器的设计和应用[期刊论文]-船电技术2005,25(6)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hljkjxx200834057.aspx
科Ｉ技ｌ论ｌ坛
科裂’罄蠢
基于ＤＳＰ的减温水控制系统的研究
黄晨刘淮霞
（安徽理工大学电气与信息工程学院控制理论与控制工程，安徽淮南２３２００１）
摘要：火屯锅炉运行时，控制出口蒸汽温度关键是控制减温水的流量。为了提．５１－作效率和安全经济。针对热电厂酌减温水控制系统的复杂
特性，研究设计基于ＤＳＰ控制的系统，来最终达到目的。
关键词：减温水；Ｄｓｐ；变ＰＩＤ；模糊控制
１背景介绍
蒸汽温度控制在火电厂安全经济运行方
面有着相当重要的地位，也是防止锅炉超温的
和成熟的是传统ＰＩＤ控制，大型机组一般是引进国外的控制系统，采用智能控制，其中模糊控
制占主导。
一种重要手段，但绝大多数火电厂的锅炉系统不时会ｍ现锅炉主蒸汽超温或过热器、再热器局部超温的问题．这就涉及如何有效地控制锅
炉减温水系统的问题了。本课题在这种情况下提出。
无论围内外，系统控制中，设备选型不同，系统也就不同，因为不同机组设备控制策略不一致，一旦有问题必须更换同样的ｉ殳备，再调试，很麻烦。针对此情况，本课题研究中采用ＤＳＰ来控制各个执行器，它町以既ｕ，以进行现
场控制，又可以远程控制，在一定程度上，它比
过热汽温足影响机组安全运行及经济运行的重要参数之一。过热汽温较高时，机组热效
率则相对较高，但过高的过热汽温是汽机金属材料所不允许的。由于过热器处于锅炉的高温区且承受着高压，尽管它的材料采用的是昂贵
的耐高温高压的合会钢，但主汽温的设计值已
接近钢材允许的极限温度，强度方面的安全系数也很小，所以过热器金属超温是小允许的。
但气温过低则影ｕｆｌ秽Ｌ组效率，主蒸汽温度
每降低５０Ｃ，机组效率就降低ｌ％。正常运行时，一般过热器温与额定值偏差不超过±５℃。过热
汽温控制的任务足维持过热器出口汽温即主汽
温度在允许的范围内，并对过热器实现保护。使管壁金属温度不超过允许的工作范围。
对再热蒸汽温度的控制系统，定压运行机
组常采用烟气侧的调温方式作为主要控制手段，而对滑压运行机组采用喷水减温控制方式
传统的控制器更具有优势。
利用ＤＳＰ的算法控制精度高，响应时间短，并町以根据实际要求来设计编写程序，它可以在不改变大系统的条件下，对控制器进行各种优化控制．通过更改程序来改变系统控制方法．所以这项研究具有实际意义，有一定的研究价值。
２控制系统设计
本课题研究是对现有的系统进行改进，研究采用ＤＳＰ控制器来控制。并实时反馈。对于不同的执行器可以使用不同的控制策略和不同程序控制，并且可以按照实际情况适时改变，在不影响系统的条件下，最大可能的提高效率。
硬件框闭如图１：
模糊一ＰＩＤ软件流程图
员输入调节。
二级减温水控制采用变ＰＩＤ双模（模糊一
ＰＩＤ）控制策略。
对于模糊一ＰＩＤ的切换是通过ＤＳＰ的模糊推理规则自动来实现，当外界扰动大，对象特性
变化较大时，常规ＰＩＤ控制器由于整定的工作点的偏离动态控制效果和鲁棒性变差，采用模
糊ＰＩＤ控制，当系统主气温偏差小时，采用变ＰＩＤ控制，以保证良好的稳态性能。变Ｐ１Ｄ就是ＰＩＤ参数是可调的，根据实际需要调整。双模就
是较经济又可靠的冉热凋温方法，同时结构上也最简便，故当前常用的是减温水控制方法。但其控制策略一般同过热器二级减温水控制策略
类似。
无论是对过热器还足再热器的温度控制，主要都足对减温水流量的控制。鉴于系统本身
是模糊控制和ＰＩＤ控制两种模式。它们可以根
据软件来实现。
图１硬件框图
目前３００ＭＷ机组过热器控制多采用两级
减温水控制系统。一级减温水采用变ＰＩＤ的“超驰”控制策略。（见图２）
模糊一Ｐ１Ｄ控制器的具体实现过程就是用ＤＳＰ硬件基础，以软件实现模糊控制来实现
变ＰＩＤ控制和模糊一ＰＩＤ控制，在变ＰＩＤ控制
的复杂性，对减温水实施控制时存在以下几个
难点：
ａ．对象的非线性特性ｔ调节通道的动态特性近似为具有纯滞后的多容环节特性，且特性随机组负荷晕非线性，变化。
ｂ．对象的大惯性和时滞：过热器和再热器
和模糊一ＰＩＤ控制中要用到各种算法来实现其推理过程，这些算法包括推理的数据结构、隶属函数的定义、隶数函数的形状及表示算法、控制规则的表示和识别算法以及反模糊化的算法
等。
温度具有分布参数的受控对象，由减温水阶跃扰动响应动念特性实验结果知，该对象特性具
有较大的惯性和滞后。
ｃ．对象的时变特性：过热器和再热器受热面的污染结焦、管道中沉积物的增加等因素影响会导致过热和再热气温对象的慢时变。
在经典控制理论中，人们通常假定调节量响应迅速且远大于调节对象的变化量，但在生
图２一级减温水变ＰＩＤ“超驰”控制方法原理框图
结束语
通过对技术进行改进，采用ＤＳＰ来控制执行器，利用ＤＳＰ的优点，可以更有效的对系统
控制器进行控制。进而按照系统实际的要求，可
．变ＰＩＤ的超驰切换是通过ＤＳＰ根据系统反馈信号自动来实现。通过对榆９０－－级过热器出ｕ的温度是否大于４７００来判断选择控制策
略。当ｈ＞４７００，按照二级喷水前后温差为被调量进行调节．当ｔ２＜４７０。，采用二级减温喷水减温
以方便的调整ＤＳＰ的程序，而无须对系统其他
部件进行更改就可以满足新的控制要求。
它不但可以完成控制策略要求，同时可以
实现通信，在线修改等其它功能，相当其它控制
器，具有很高的性价比。对于现有的过热汽温串
器涮节阀阀位的平均值为被调量进行调节。而
变ＰＩＤ是町以根据负荷等参数信号来调整变
产实践中，大多数控制系统并非如此。锅炉主蒸
汽温度信号是一个大时滞信号，火电厂锅炉蒸汽温度控制系统通常采用串级ＰＩＤ调节方式，在ｔ况相埘稳定的情况下，每台锅炉都能将蒸
化，并且町以按照设定的参数自动调节或由人
汽温度控制得很好，但是，在较大扰动情况下就
不一定ｒ。
级控制系统（包括采用常规模糊控制器的串级控制系统）而言，控制系统改造工作量小，具有良好的应用前景。
作者简介：黄晨（１９８１一），毕业院校：安徽理工大学、专业：控制理论与控制工程，在读研究生；研读方向：过程控制、非在职读研。
责任编辑：周宝军
在国内，３００ＭＷ及以下的机组应用较多图３二级减温水变ｌａｉＤ双模（模糊一ＰＩＤ）控制方法
万方数据
基于DSP的减温水控制系统的研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
黄晨， 刘淮霞
安徽理工大学电气与信息工程学院,控制理论与控制工程,安徽,淮南,232001黑龙江科技信息
HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION2008(34)
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