内蒙古科技大学课程设计论文
第1章绪论
11概述
锅炉作为一种把煤，石油或天然气等化石燃料所储藏的化石能转换成水或水蒸气的热
能的重要设备，长期以来在工业生产和居民生活中都扮演着极其重要的角色，它已经有二
百多年的历史。换言之，锅炉是由气锅和炉子组成的。炉子指燃烧设备，为化石燃料的化
石能提供必要的燃烧空间；起锅是指加热设备，为汽水循环和汽水吸热以及汽水分离提供
必要的吸热和分离空间。
根据锅炉在生产和生活中所起的作用不同，可将其分为电站锅炉、工业锅炉、生活锅
炉等。其中电站锅炉主要用于发电；工业锅炉主要用于供给工、农业生产或驱动机械；而
生活锅炉则主要用于提供热水及取暖。随着工业生产规模的不断扩大，生产过程不断加强，
生产设备不断革新，锅炉也向着大容量、多参数、高效率方向发展。为确保安全，稳定生
产，对锅炉设备的自动控制就显得十分重要。
12锅炉汽包水位传统控制方案及存在的问题
汽包水位的控制问题伴随着锅炉的出现而出现，长久以来一直是控制领域的一个典型
问题。随着控制理论和控制技术的发展，锅炉自动化控制水平也在逐渐提高。期间主要经
历了上世纪三、四十年代单参数仪表控制，四、五十年代单元组合仪表综合参数仪表控制，
以及六十年代兴起的计算机控制等几个阶段。其控制方案通常有以下几种：
（1）单冲量控制系统。即汽包水位的单回路液位控制系统。
（2）双冲量控制系统。即在单冲量系统的基础上引入了蒸汽流量信号。
（3）三冲量控制系统。是在双冲量系统的基础上在引入给水流量信号而
构成。
这些控制方案通常采用PID算法。但是由于汽包水位具有大滞后、多变量、强耦合及
非线性等特性，使得现有的基于经典控制理论和现代控制理论的控制系统都不能很好地对
其进行控制。其中，单冲量控制系统不能消除虚假水位带来的影响，对负荷变化的反应滞
后，对给水流量的干扰也不能及时克服；双冲量系统引入蒸汽流量作为校正信号，虽然可
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以纠正“虚假水位”引起的误动作，也能提前发现负荷的变化，但同样不能及时克服给水
流量的干扰；
三冲量系统引入了给水信号，使其成为调节器动作后的反馈信号，能使调节器及早知
道控制的效果，控制品质有了较大的提高，达到控制的稳、准、快，但增加了控制系统的
负责程度和成本，同时，其PID参数Kp、KI、Kd、也不容易整定，随着设备运行时间的增加
和环境的变化，这三个参数可能需要不定期的重新整定，根据对包钢热电厂调查情况表明r