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[摘要] 结合外围物业管理公司4座燃煤锅炉运行实际状况，分析了燃煤锅炉自动控制系统的组成，并给出了燃煤锅炉自动控制的优化方案。
[关键词] 物业 燃煤 供热 研究
外围物业管理公司目前管理4座燃煤供热锅炉房，即杏南、庆新、创业、朝阳燃煤锅炉房。通过调查，4座燃煤锅炉房的自动控制系统，基本是由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成。一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机；手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机及阀等，自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行。下面就外围物业管理公司4座燃煤锅炉房控制现状，做以分析：
一、原有控制系统的不足
1、原有的控制系统只设计了对炉排的调节控制，忽略了给煤机调节的重要性。由于锅炉房的给煤系统采用给煤机和炉排串联方式，给煤机转速对实际燃料量以及负荷的影响要远远大于炉排。由于给煤机的调控功能没有进入到DCS系统中，控制系统对锅炉出口温度的调节能力十分有限。
2、原控制系统设计同时控制多台锅炉的运行，每台锅炉都是独立控制的。没有一个调度中心来协调整个锅炉房的负荷分配。特别是在供暖高峰期需要多台锅炉并联运行时，会发生“二士争功”的现象。并且在执行切换锅炉运行操作时，依靠人工来倒换锅炉以及调整负荷，无端的消耗大量燃料。
二、解决方案
所谓燃煤锅炉自控优化技术就是对供热系统从工艺、电气、控制软件、管理等各个部分的全面优化，最重要就是应把供热看作一个整体，避免由于各专业分工不同而导致头痛医头脚痛医脚的诸多弊病。主要应从以下方面入手：
工艺部分：
1、应着重先彻底解决锅炉烟气流向不符合工艺要求的问题。
2、锅炉隔烟墙设计存在不足。
3、锅炉燃烧室、前、后拱经常开裂和局部的脱落。
4、炉墙散热损失太大，局部墙体板变型，基原因炉墙侧热系数过大以及炉墙漏泄，锅炉整体结构严密性差，冷炉检查依稀可见不严密处的滞留点。
5、热水温度（热负荷回路）回路是大滞后环节，有严重非线性，常规自控方式常常无法胜任，特别是煤种变差时更为严重。
电气部分：
1、实现给煤机的远方DCS控制，增加针对每台锅炉给煤机的调节控制，并以原有的炉排转速调节为辅助调节系统，强化针对锅炉负荷的调节。增加对给煤机的调节，改变了给煤机始终在工频方式下运行的状态，使给煤机始终在变速方式下运行，根据锅炉负荷需求的多少自动增减给煤量，同时炉排也在根据负荷变化情况细致调节转速，达到充分燃烧的目的。
2、各种一次仪表的准度、精度要达到标准。
软件功能部分：
1.气象预测功能：根据当前测量的室外温度及天气预报，预测未来三天室外平均温度，同时根据预测的风速、风向和辐射对平均温度进行修正，以修正后的温度指导供热系统运行
2.负荷预测功能：根据预测的平均温度自动预测出未来一能天需要的热量，通过开发的专用算法确定运行和调节曲线,即确定室外平均温度和供热量的对应关系。根据当前预测的经过修正后的室外平均温度，通过查找曲线确定对应的供热量，至此完成负荷预测功能。
3.负荷分配功能：根据总负荷，确定锅炉运行台数并进行负菏分配，我们知道，不同的热源效率不同，各热源在不同热负荷下效率也不同，如何充分利用各热源的高效区段是热负荷分配的主要任务 为了优化匹配各热源的热负荷，建立了相应的优化数学模型，同时引入了遗传算法对该问题进行了成功的求解。数学模型为：对于各热源设备，对于任一热负荷即可求出其对应的热源匹配方案，按该方案运行各热源设备会得到最节能的运行效果。
4.循环泵分阶段改变流量优化调度功能：根据供热初期、中期、末期的区别，用调度软件根据锅炉房供热参数，自动计算出最佳分阶段点流量，实现热源循环泵节能运行。
5.分时供热功能：把供热分为二个时段，早八点到下午四点为白天，其余时段为黑天，在总热量不变的情况下，白天的热量下调一部分，黑天的热量增加一部分，这样实现了能源的合理优化，保证了热用户的舒适性。
6.自动控制功能：根据炉膛温度、排烟温度、及烟气含氧量自动控制风煤配比，保證煤的充分燃烧，实现燃烧优化控制，自动监测火床状态，控制火床长度，检测煤层厚度及时调节，达到自动控制。
7.典型室内温度检测实现按需供热：对典型用户室内温度进行了测量，同时提供的典型用户室内平均温度，也为评价一段时间供热效果提供了依据，根据用户室内温度反馈的数值，可对软件定义的热指标进行修正，实现按需供热。
检测室外温度和供热基本参数（室外设计温度、设计热负荷、供暖热效率、锅炉热效率、供暖面积），经软件计算得到锅炉总负荷，经锅炉负荷分配优化算法模块计算，分配每台锅炉负荷。通过炉膛负压给定和鼓风频率前馈控制引风频率。锅炉控制的核心技术软件应能自动适应燃料品质变化，控制鼓风频率并通过代表燃烧效果的中间变量，控制炉排转速。
8、无模型控制理论：锅炉设备是一个复杂的控制对象，其燃烧过程的调节系统有三个被调量（热水温度或热量、风煤比、炉膛负压）和三个调节量（送风、引风、给煤量），是一典型的多输入多输出系统。其中炉膛负压和引风量相对独立，可以从燃烧控制中分散出来作为一个回路来实现。锅炉燃烧实质是一个复杂的能源转化过程，这个过程由于存在非线性、大滞后和许多不确定因素，难以用机理法建立比较精确的数学模型。显然用常规的控制方案是难以奏效的，基于操作经验的智能控制系统是一种不需要模型的控制方案，它可以比较好的达到控制目的。
无模型控制方法的算法是应用功能组合思想或说者是功能模块组合的思想，以被控对象对控制器的功能要求为导向，而不是从被控对象的数学模型出发，设计出来的控制器，打破了参数自适应的限制，实现了结构自适应，它的设计是以下述的泛模型为基础的：
（1）
上式中表示被控系统的输出，是输入，这里不失一般性，这里假定系统的时滞为1。
从理论上可以说明：很大一类非线性复杂系统都能在输入——输出等价的意义下用上述的模型（1）表描写。但（1）中的必须在线实时的进行估计，这一点是泛模型可用的先决条件。
管理部分：
供暖系统在运行过程中，需要根据室外气候条件的变化进行供热调节，使用户散热设备的放热量与其热负荷变化相适应，以保持用户室温在一定范围内变化 。常规的供热调节方法是采用质调节、量调节、分阶段改变流量质调节和间歇调节等。但是这些调节方法在实际运行中比较粗略，达不到量化管理的目的，有时甚至难以实现。针对此问题，我们采用一种简而易行的调节方法——热量调节法，来实现锅炉供暖量化管理，以达到节约能源、保证供热质量的目的。
热量调节法是通过温度、流量、热量监测计量装置，根据用户热负荷需要量，直接控制系统流量和供热量，以满足用户要求。热媒温度可以不予考虑，只做参考。实行热量调节法，需要在系统中安装流量变送器、测温元件和热量监测计量仪量等。在锅炉供暖量化管理节能技术中，采用微机监测计量仪监测系统流量和热媒参数，计量瞬时累计供热量 。在量化管理运行过程中，根据室外气候条件，给定每天的供热量、锅炉运行负荷和运行时间即可。同时还给出网络参考供、回水温度和全天概算耗煤量，用以指导司炉，管理员定额供热 、计量耗煤，并按需调节，只要能按照给定供热指标，在规定的供热负荷的运行时问内运行，用户室温即可达到要求。在运行中即使锅炉运行状态不能控制得很稳定也无关紧要。只是在制定运行方案时需要控制锅炉的负荷率运行时间停炉次数和锅炉运行热效率，以使锅炉在保证供热质量的前提下运行能耗最小 。
三、结束语
本文对外围物业所属燃煤锅炉房自控优化技术进行了探讨，采用先进的协调控制技术，多方面解决问题，把整个锅炉房作为一个整体来调节，使每个锅炉成为一个子系统，可以最大程度的优化燃烧，减少煤耗，提高燃料综合利用率，降低供热成本。
[关键词] 物业 燃煤 供热 研究
外围物业管理公司目前管理4座燃煤供热锅炉房，即杏南、庆新、创业、朝阳燃煤锅炉房。通过调查，4座燃煤锅炉房的自动控制系统，基本是由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成。一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机；手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机及阀等，自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行。下面就外围物业管理公司4座燃煤锅炉房控制现状，做以分析：
一、原有控制系统的不足
1、原有的控制系统只设计了对炉排的调节控制，忽略了给煤机调节的重要性。由于锅炉房的给煤系统采用给煤机和炉排串联方式，给煤机转速对实际燃料量以及负荷的影响要远远大于炉排。由于给煤机的调控功能没有进入到DCS系统中，控制系统对锅炉出口温度的调节能力十分有限。
2、原控制系统设计同时控制多台锅炉的运行，每台锅炉都是独立控制的。没有一个调度中心来协调整个锅炉房的负荷分配。特别是在供暖高峰期需要多台锅炉并联运行时，会发生“二士争功”的现象。并且在执行切换锅炉运行操作时，依靠人工来倒换锅炉以及调整负荷，无端的消耗大量燃料。
二、解决方案
所谓燃煤锅炉自控优化技术就是对供热系统从工艺、电气、控制软件、管理等各个部分的全面优化，最重要就是应把供热看作一个整体，避免由于各专业分工不同而导致头痛医头脚痛医脚的诸多弊病。主要应从以下方面入手：
工艺部分：
1、应着重先彻底解决锅炉烟气流向不符合工艺要求的问题。
2、锅炉隔烟墙设计存在不足。
3、锅炉燃烧室、前、后拱经常开裂和局部的脱落。
4、炉墙散热损失太大，局部墙体板变型，基原因炉墙侧热系数过大以及炉墙漏泄，锅炉整体结构严密性差，冷炉检查依稀可见不严密处的滞留点。
5、热水温度（热负荷回路）回路是大滞后环节，有严重非线性，常规自控方式常常无法胜任，特别是煤种变差时更为严重。
电气部分：
1、实现给煤机的远方DCS控制，增加针对每台锅炉给煤机的调节控制，并以原有的炉排转速调节为辅助调节系统，强化针对锅炉负荷的调节。增加对给煤机的调节，改变了给煤机始终在工频方式下运行的状态，使给煤机始终在变速方式下运行，根据锅炉负荷需求的多少自动增减给煤量，同时炉排也在根据负荷变化情况细致调节转速，达到充分燃烧的目的。
2、各种一次仪表的准度、精度要达到标准。
软件功能部分：
1.气象预测功能：根据当前测量的室外温度及天气预报，预测未来三天室外平均温度，同时根据预测的风速、风向和辐射对平均温度进行修正，以修正后的温度指导供热系统运行
2.负荷预测功能：根据预测的平均温度自动预测出未来一能天需要的热量，通过开发的专用算法确定运行和调节曲线,即确定室外平均温度和供热量的对应关系。根据当前预测的经过修正后的室外平均温度，通过查找曲线确定对应的供热量，至此完成负荷预测功能。
3.负荷分配功能：根据总负荷，确定锅炉运行台数并进行负菏分配，我们知道，不同的热源效率不同，各热源在不同热负荷下效率也不同，如何充分利用各热源的高效区段是热负荷分配的主要任务 为了优化匹配各热源的热负荷，建立了相应的优化数学模型，同时引入了遗传算法对该问题进行了成功的求解。数学模型为：对于各热源设备，对于任一热负荷即可求出其对应的热源匹配方案，按该方案运行各热源设备会得到最节能的运行效果。
4.循环泵分阶段改变流量优化调度功能：根据供热初期、中期、末期的区别，用调度软件根据锅炉房供热参数，自动计算出最佳分阶段点流量，实现热源循环泵节能运行。
5.分时供热功能：把供热分为二个时段，早八点到下午四点为白天，其余时段为黑天，在总热量不变的情况下，白天的热量下调一部分，黑天的热量增加一部分，这样实现了能源的合理优化，保证了热用户的舒适性。
6.自动控制功能：根据炉膛温度、排烟温度、及烟气含氧量自动控制风煤配比，保證煤的充分燃烧，实现燃烧优化控制，自动监测火床状态，控制火床长度，检测煤层厚度及时调节，达到自动控制。
7.典型室内温度检测实现按需供热：对典型用户室内温度进行了测量，同时提供的典型用户室内平均温度，也为评价一段时间供热效果提供了依据，根据用户室内温度反馈的数值，可对软件定义的热指标进行修正，实现按需供热。
检测室外温度和供热基本参数（室外设计温度、设计热负荷、供暖热效率、锅炉热效率、供暖面积），经软件计算得到锅炉总负荷，经锅炉负荷分配优化算法模块计算，分配每台锅炉负荷。通过炉膛负压给定和鼓风频率前馈控制引风频率。锅炉控制的核心技术软件应能自动适应燃料品质变化，控制鼓风频率并通过代表燃烧效果的中间变量，控制炉排转速。
8、无模型控制理论：锅炉设备是一个复杂的控制对象，其燃烧过程的调节系统有三个被调量（热水温度或热量、风煤比、炉膛负压）和三个调节量（送风、引风、给煤量），是一典型的多输入多输出系统。其中炉膛负压和引风量相对独立，可以从燃烧控制中分散出来作为一个回路来实现。锅炉燃烧实质是一个复杂的能源转化过程，这个过程由于存在非线性、大滞后和许多不确定因素，难以用机理法建立比较精确的数学模型。显然用常规的控制方案是难以奏效的，基于操作经验的智能控制系统是一种不需要模型的控制方案，它可以比较好的达到控制目的。
无模型控制方法的算法是应用功能组合思想或说者是功能模块组合的思想，以被控对象对控制器的功能要求为导向，而不是从被控对象的数学模型出发，设计出来的控制器，打破了参数自适应的限制，实现了结构自适应，它的设计是以下述的泛模型为基础的：
（1）
上式中表示被控系统的输出，是输入，这里不失一般性，这里假定系统的时滞为1。
从理论上可以说明：很大一类非线性复杂系统都能在输入——输出等价的意义下用上述的模型（1）表描写。但（1）中的必须在线实时的进行估计，这一点是泛模型可用的先决条件。
管理部分：
供暖系统在运行过程中，需要根据室外气候条件的变化进行供热调节，使用户散热设备的放热量与其热负荷变化相适应，以保持用户室温在一定范围内变化 。常规的供热调节方法是采用质调节、量调节、分阶段改变流量质调节和间歇调节等。但是这些调节方法在实际运行中比较粗略，达不到量化管理的目的，有时甚至难以实现。针对此问题，我们采用一种简而易行的调节方法——热量调节法，来实现锅炉供暖量化管理，以达到节约能源、保证供热质量的目的。
热量调节法是通过温度、流量、热量监测计量装置，根据用户热负荷需要量，直接控制系统流量和供热量，以满足用户要求。热媒温度可以不予考虑，只做参考。实行热量调节法，需要在系统中安装流量变送器、测温元件和热量监测计量仪量等。在锅炉供暖量化管理节能技术中，采用微机监测计量仪监测系统流量和热媒参数，计量瞬时累计供热量 。在量化管理运行过程中，根据室外气候条件，给定每天的供热量、锅炉运行负荷和运行时间即可。同时还给出网络参考供、回水温度和全天概算耗煤量，用以指导司炉，管理员定额供热 、计量耗煤，并按需调节，只要能按照给定供热指标，在规定的供热负荷的运行时问内运行，用户室温即可达到要求。在运行中即使锅炉运行状态不能控制得很稳定也无关紧要。只是在制定运行方案时需要控制锅炉的负荷率运行时间停炉次数和锅炉运行热效率，以使锅炉在保证供热质量的前提下运行能耗最小 。
三、结束语
本文对外围物业所属燃煤锅炉房自控优化技术进行了探讨，采用先进的协调控制技术，多方面解决问题，把整个锅炉房作为一个整体来调节，使每个锅炉成为一个子系统，可以最大程度的优化燃烧，减少煤耗，提高燃料综合利用率，降低供热成本。