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锅炉温度控制策略的应用研究 摘要:针对锅炉汽温控制的特点,设计了过热汽温串级模糊控制系统,介绍了系统的构成、原理 及该系统的优越性,并利用MATLAB仿真软件进行了仿真分析。 关键词:汽温;串级模糊控制;系统仿真 0 引言 过热蒸汽温度是衡量锅炉能否正常运行的重要 指标。假如过热蒸汽温度过高,若超过了设备部件 (如过热器管、蒸气管道、阀门、汽轮机的喷嘴、叶片 等)的允许工作温度,将使钢材加速蠕变,从而降低 使用寿命。严重的超温甚至会使管子过热而爆破。 可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分损 坏。过热蒸汽温度过低,会引起热耗上升,引起汽轮 机末级蒸汽湿度增加,从而降低汽轮机的内效率,加 剧对叶片的侵蚀。因此在锅炉运行中,必须保持过 热汽温稳定在规定值附近。通常允许变化范围为额 定值±5℃。目前对锅炉过热汽温调节大都采用导 前汽温的微分作为补充信号的系统。其系统原理如 图1所示。 系统针对过热汽温调节对象调节通道惯性延迟 大、被调量反馈慢的特点,从对象调节通道找出一个 比被调量反应快的中间信号θ1作为调节器的补充 信号,以改善对象调节通道的动态特性。动态时调 节器根据θ1的微分和θ2这两个信号而动作。但在 静态时(调节过程结束后)θ1不再变化,则dθ1/dt= 0,这时过热器汽温必然恢复到给定值。实际使用 中,中间信号θ1的引入在一定程度上确实改善了控 制系统的动态特性,但是,影响蒸汽温度的因素很 多,除减温水流量的扰动外,负荷的变化,工况的不 稳定,过剩空气系数等都会导致蒸汽θ2温度发生波 动。这些波动是无法预知的,无法用精确的数学模 型来描述。由于模糊控制不依赖被控对象的精确数 学模型,它主要是根据人的思维方式,总结人的操作 经验,完成控制作用,特别适合于大滞后、时变、非线 性场合,因此该文提出一种锅炉过热气温的串级模 糊控制系统。 1 控制方案的研究设计 串级调节系统是改善大惯性、纯滞后系统调节 质量的最有效方法之一,所以设计的控制方案采用 串级模糊控制,其控制系统如图2所示。 图2中F为减温水流量调节阀。P为副调节 器,采用比例调节;FC为主调节器,采用混合模糊控 制器,即一个二维模糊控制器和常规PI调节器并联 而成,除能够尽快消除副环外的扰动之外还可以校 正汽温偏差,保证汽温控制的精度。 汽温调节对象由减温器和过热器组成,减温水 流量Wj为对象调节通道的输入信号,过热器出口汽 温θ2为输出信号。为了改善调节品质,系统中采用 减温器出口处汽温θ1作为辅助调节信号(称为导前 汽温信号)。当调节机构动作(喷水量变化)后,导 前汽温信号θ1的反应显然要比被调量信号θ2早很 多。由于从调节对象中引出了θ1信号,对象调节通 道的动态特性可以看成由两部分构成:①以减温水 流量Wj作为输入信号,减温器出口处温度θ1作为 输出信号的通道,这部分调节通道称为导前区,传递 函数为G01(s);②以减温器出口处汽温θ1作为输入 信号,过热器出口汽温θ2为输出信号的通道,这部 分调节通道称为惰性区,传递函数为G02(s),显然 导前区G01(s)的延迟和惯性要比惰性区G02(s)小 很多。系统结构如图3所示。 图3中有两个闭合的调节回路:①由对象调节 通道的惰性区G02(s)、副控制器Gc2(s)、副检测变送 器Gm2(s)组成的副调节回路;②由对象调节的导前 区G01(s)、主控制器(PI+混合模糊控制器)、主检 测变送器Gm1(s)以及副调节回路组成的主回路。 引入θ1负反馈而构成的副回路起到了稳定θ1的作 用,从而使过热汽温保持基本不变,因此可以认为副 回路起着粗调过热汽温θ2的作用。而过热汽温的 给定值,主要由主控制器(PI+混合模糊控制器)来 严格保持。只要θ2不等于给定值,主控制器就会不 断改变其输出信号σ2,并通过副调节器去不断改变 减温水流量,直到θ2恢复到等于给定值为止。可 见,主调节器的输出信号σ2相当于副调节器的可变 给定值。稳态时,过热汽温等于给定值,而导前汽温 θ1则不一定等于主调节器输出值σ2。 当扰动发生在副回路内,例如当减温水流量发 生自发性波动(可能是减温水压力或蒸汽压力改 变),由于有副回路的存在,而且导前区的惯性又很 小,副调节器将能及时动作,快速消除其自发性波 动,从而使过热汽温基本不变。当扰动发生在副回 路以外,引起过热汽温偏离给定值时,串级系统首先 由主调节器(PI+混合模糊控制器)迅速改变其输 出校正信号σ2,通过副调节回路去改变减温水流 量,使过热汽温恢复到给定值。由于主调节器(PI+ 混合模糊控制器)的惯性迟延小,故反应迅速。 因此在串级模糊蒸汽温度控制系统中,副回路 的任务是尽快消除减温水流量的自发性扰动和其他 进入副回路的各种扰动,对过热汽温的稳定起粗调 作用。主调节器的任务是保持过热汽温等于给定 值。系统在主控制器的设计上将模糊控制与常规的 PI调节器相结合,使控制系统既具有模糊控制响应 快、适应性强的优点,又具有PI控制精度高的特点。 2 模糊控制器的设计 模糊控制是一种基于规则的控制,在设计中不 需要建立被控对象的精确的数学模型。 2.1 模糊控制器的结构设计 该系统以过热蒸汽的实际温度T与设定值Td 之间的误差E=Td-T和误差变化DE作为输入语 言变量,系统控制值U为输出语言变量,构成一个 二维模糊控制器。其结构如图4所示。 Ku为模糊控制器比例因子,Ke,Kec为量化因子。 Ke:在输入量化等级确定之后,算法中改变误差 输入论域大小即改变了Ke的值,Ke增大,相当于缩 小误差的基本论域,起增大误差变量的控制作用。 若Ke选择较大,则上升时间变短,但会使系统产生 较大超调,从而过渡过程变长;Ke很小,则系统上升 较慢,快速性差。同时它还直接影响模糊控制系统 的稳态品质。 Kec:Kec选择较大时,超调量减小,但系统的响应 速度变慢,Kec对超调的抑制作用十分明显。但在 Ke,Kec和Ku中,系统对Kec的变化最不敏感,一般Kec 可调整范围较宽,其鲁棒性较好,给实际调试带来很 大方便。 Ku:比例因子Ku实质上是模糊控制器总的增益, 它的大小对系统输出的影响较大。Ku增大,系统超 调量随之增大,动态过程加快;反之,Ku减小,系统超 调量减小,动态过程变慢;Ku选择过大将会导致系统 震荡。由于Ku的敏感性,故可调范围较小。 模糊控制器可调参数Ke,Kec和Ku对系统性能 的影响各不相同,改变这3个参数可使控制器适用 于不同系统的性能要求。 2.2 模糊概念的确定及模糊化过程 对输入变量E进行模糊化,选择语言集为{负 大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择如下 [-n,-n-1,…,-1,0,1,…, n-1, n],E的实际 变化范围为[-x,x],则量化因子为Ke=n /x。对偏 差变化率DE进行模糊化,选择合适的模糊论域和 偏差变化率范围,同理可以计算出相应的模糊量化 因子Kec,在这里为了方便起见,选择偏差e、偏差变 化率DE具有相同模糊论域。 对于输出量U,调节范围为[-R,R],语言集为 {负大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择为[- m,-m-1,…,-1,0,1,…,m-1,m ],输出比例 因子为Ku=R /m。 在设计过程中,选取各变量的模糊论域,E= {-3,-2,-1,0,1,2,3};DE={-3,-2,-1,0,1, 2,3};U={-3,-2,-1,0,1,2,3},输入量E,DE 及输出量U模糊集的隶属函数选择为三角形,如图 5所示。 2.3 模糊规则的确定 模糊决策一般都采用“选择从属度大”的规则, 在过热蒸汽温度调节过程中,当系统的偏差较大时, 系统的快速性为主要矛盾,系统的稳定性控制精度 却是次要的,这时应使系统快速减小偏差;而当系统 偏差较小时,则要求以保证系统的稳定性及控制精 度为主。因而模糊控制规律应遵循:过热汽温上升 速度快,汽温偏高,则汽温的控制量应向下浮动;过 热汽温下降速度快,汽温偏低,则汽温的控制量应向 上浮动。因此采用的模糊控制器的模糊控制规则具 有以下的形式: if {E=AiandDE=Bi}thenU=Ci, i=1, 2,...,n 其中Ai, Bi以及Ci分别为E, EC、和U的模糊子 集。控制规则的多少可视输入输出物理量数目及所 需的控制精度而定。由于模糊控制器采用两个输入 E, EC,每个输入分为7级共有49条规则。 按模糊数学推理法则选则表1所示控制规则。 2.4 逆模糊化过程 文中采用的模糊推理方式是常用的Mamdani 的Min-Max-COA法,即前项取小,多规则取大合 成结论,然后取重心得出非模糊化结论的算法。在 上述规则中,Ai,Bi, Ci分别为论域E,DE,U的模糊 子集,根据上述规则可推出模糊关系Ri=ExDE,这 里采用的最小运算规则,在按最大—最小合成(max -min composition)推理算法求得控制器输出的模糊 子集为U=(ExDE)·Ri,其中“·”为合成运算,非 模糊化后的结论即为输出U的修正值。逆模糊化 方法采用重心平均法(centroid of area)。 3 系统仿真 为了说明串级模糊控制系统在锅炉过热蒸汽温 度的控制上有更好的调节效果,分别搭建具有导前 微分信号控制系统和串级模糊控制系统的仿真框 图。在保持相同输入信号条件下设置两系统被控对 象为相同的参数,以利于比较。 考虑到在实际应用中,各种随机扰动的影响及 过程的复杂性,被控对象有着大惯性、纯滞后的特 性,设系统的主副被控对象的数学模型分别为: 两系统仿真方框图搭建分别如图6、图7所示; 过热汽温响应曲线分别如图8、图9所示。 从仿真曲线可以很清楚的看到:串级模糊控制 系统应用在锅炉过热蒸汽温度控制上能够获得比具 有导前微分信号控制系统更好的调节效果。具有导 前微分信号的控制系统仿真曲线有振荡,有超调,动 态过渡时间长,误差大。而串级模糊控制系统仿真 曲线基本无振荡,无超调,动态过渡时间短,误差小, 有较好的控制品质。 根据现场锅炉运行情况,为了能 更好地说明问题,在保持两个系统中 各调节器、控制器参数不变的情况下, 同时改变两个系统的被控对象的参 数。 W02=e-5s12s+1 观察仿真曲线,如图10、图11所 示。 由于被控对象在电厂中各种设备复杂的运行环 境下,一直处于波动状态,改变主被控对象参数后而 其他参数保持不变时,具有导前微分信号的控制系

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摘要:本文就通村公路的设计标准、资金筹措、建设、管理、养护等方面存在的问题做以交流探讨。

关键词:通村公路,建设,管理,养护

通村公路是农村最重要的交通基础设施，对方便人民群众出行，改善农村的生产生活条件，促进农村经济发展具有十分重要的意义，直接关系着人民群众的切身利益，群众积极支持。

特别是“十一五”期间，国家出台了“村村通”政策，加大了对通村公路建设的投资补助标准，通村公路建设突飞猛进，农村交通运输环境发生了巨大变化。

通村公路建设的确对促进农业增产，农民增收，改善农村生产生活条件起到了极为重要的积极作用。

但是，由于受资金瓶颈、自然环境等诸多因素制约，目前通村公路建设普遍存在设计标准低、资金筹措难度大、质量不高、重建轻养、安保设施不配套等突出问题。

本文就通村公路的设计标准、资金筹措、建设、管理、养护等方面存在的问题做以交流探讨。

一、通村公路建设管理中存在的问题

(一)通村公路建设标准偏低。

通村公路为四级公路，建设标准为路基宽4.5米，路面宽3.5米，每200-300米设1处错车道，错车道长20米，错车道路基宽6.5米，路面宽5.5米，两端各10-20米为渐变段，最大纵坡10%，最小平曲线半径15米，路拱横坡2%-3%，路面为沥青(水泥)路面。

但在实施建设中，通村公路基本未做专门的施工图设计，路面宽

度有的不足3.5米，大部分无路肩，无排水设施及防护设施，路面过

窄，会车困难。

(二)通村公路建设成本越来越高，地方配套资金筹措难度大。

通村公路建设资金主要来自中央补助及地方自筹的方式，“十一五”期间，国家补助标准为东部经济较发达地区每公里补助10万元，西部偏远山区每公里补助15万元。

通村公路每公里的建设资金需要25万元左右，在实施建设中，地方自筹部分往往不能足额到位，仅依靠国家补助部分，根本无法按标准要求建设。

通过“十一五“建设，所有具备条件的建制村均已通畅沥青水泥路，接下来的通村公路建设，主要集中在西部偏远贫困山区，地形地质条件复杂，建设成本越来越高，平均每公里需35万元左右，国家补助部分远远不够，地方财力有限，自筹资金难度越来越大。

在通村公路建设中，由于对农民收费中央有硬性规定，各地在通村公路建设中所缺资金基本由村集体收入支出或外出工作人员自愿捐助，但在一些边远贫困山区，由于通村公路里程长，桥梁、涵洞多，工程量大，且桥梁、涵洞又没有国家的专门补助，资金和债务压力大，本已十分薄弱的村集体根本无法承受。

(三)通村公路建设质量存在问题。

由于通村公路基本未做专门设计，建设资金短缺，无法通过招标选择正规的施工单位进行建设，往往由本村的群众临时组建施工队伍建设，为了完成建设任务，只能降低工程造价。

实际施工时，就采用“就地滚”的方式，沿老路地势起伏铺筑，仅对过低路段采用渣石调平后，就直接铺筑水泥混凝土路面。

由于未对平面线形及纵断面进行调整，因此，普遍存在线形差、纵坡大的现象。

同时，通村公路基本未铺筑基层，仅有一层水泥混凝土面层，路面施工时常采用石屑代替黄砂，由于基层强度不足,加上面层偏薄,严重影响了通村公路建设质量，稍重车辆行驶后，常发生面板断裂，表面松散等形象。

(四)通村公路安全配套设施不完善，存在严重安全隐患。

由于通村公路建设资金短缺，也未做专门的设计，许多通村道路建设时未能将桥涵和交通安全标志一并完善，部分通村公路路肩缺损、水沟不通。

沿线急弯、陡坡、高填深挖、临河等危险路段无安全防护设施及标志标牌。

通村公路上行驶的基本是摩托车、三轮车、农用车，制动性不好，稳定性差，加之公路两边的岔路口非常多，有些通往村小组或居民家的路口，被茂盛的野草遮挡，很难看清是否有行人和车辆，而这些路口又没有交通标志，极易发生安全事故。

同时，部分村民安全意识差，骑摩托车不戴头盔，超速超载十分普遍，这些都是导致安全事故发生的原因。

(五)通村公路重建轻养，损坏严重。

由于资金不足，通村公路建设机械化程度低，施工队伍参差不齐，技术水平相对薄弱，质量本身就不高，再加上公路修通后缺乏养护，近年来修建的农村公路路基、路面毁坏严重，每况逾下，有的根本无法行车。

通村公路建时轰轰烈烈，管时无人问津，主要原因如下:

一是认识不到位。

从调查情况看，通村公路重建轻管的问题比较普遍，对养护认识不高，管理养护工作不平衡，大多数乡村没有建立通村公路养护机制。

二是养护经费相当缺乏。

除国家按1000元/公里•年给予通村公路养护资金补助外,市、县(市、区)、乡镇政府没有对通村公路安排养护资金补助，由于通村公路实行“村道村养”,村级集体经济财力匮乏，许多路面破损深陷、水毁、塌方、路基病害等公路无力修复。

三是养护管理机构不健全。

按照相关规定:县级人民政府是农村公路建设、养护和管理的责任主体，其交通主管部门具体负责农村公路建设、养护和管理工作。

乡(镇)人民政府在县级人民政府确定的职责范围内，并在交通主管部门的组织指导下，负责乡道的建设和养护工作;村民委员会在县级人民政府及交通主管部门、乡(镇)人民政府指导帮助下，做好本村村道建设和日常养护的组织实施工作。

虽然明确了各级政府的责任，但乡镇以下无专门公路管理机构，在实施过程中，工作难以到位。

四是养护措施不力。

主要体现在“三难”上，即养护人员难落实、养护责任难落实、人员报酬难落实。

有的乡镇和村虽然确定了专人养护，但因报酬偏低、兑现困难等原因，养护队伍难以稳定，养护工作难以落实。

二、加强通村公路建设管理的对策及建议

(一)提高设计标准，完善配套设施。

通村公路建设时，均应有施工图设计。

设计部门设计时，应对平、纵线形较差路段进行调整，尽量使各项指标符合规范要求;同时对路基路面应做专门设计，对路面各结构层强度、厚度提出明确要求。

在进行主线设计时，同步进行安全设施、防护设施、警示标志、指路牌等设计，随主体工程同步建设。

(二)适当提高补助标准，加大资金筹措力度。

通村公路的建设和管理，核心在政策措施，关键是资金。

目前，通村公路建设成本越来越高，主要集中在偏远贫困山区，地方自筹资金难度过大，建议国家对通村公路补助标准按地区分别对待，经济较为发达地区可适当提高补助标准，贫困偏远山区可实行全额补助。

建议地方政府出台通村公路建设管理资金筹集的政策措施，主要从以下渠道筹集资金:一是市、县(市、区)、乡镇各级政府安排一定的财政预算资金，积极帮助区位偏僻，村级经济基础薄弱村完成通村公路建设。

二是鼓励通村公路沿线受益单位和个人捐助资金。

采用冠名权、绿化经营权、广告经营权、路边资源开发经营权等方式筹集

社会资金，利用“以名养路”、“以树养路”、“以广告养路”等方

式，多渠道筹集资金。

(三)严格监管，确保通村公路建设质量。

一是选择有资质的专业化、正规化的施工队伍。

建立完善部门指导、专业监理、社会监督、施工队伍自检的四级质量保证体系，在工程备料、路基压实、路面铺设、工程验收等方面严加控制。

二是坚持建设标准。

认真贯彻有关农村公路建设的各项政策规定，严格执行建设标准，对宽度、厚度、强度等指标严格要求。

三是加强监督指导。

交通工程技术人员深入施工一线，切实加强农村公路建设工程技术指导和现场监督管理，提高农村公路建设管理水平。

同时可聘请老党员、有施工或技术管理经验的村民、有威信的群众等作为村道建设义务监督员，加强村道建设的质量监督。

四是要严把验收关。

抓好“路基、基层、面层”三个阶段的质量验收，重点抽查路基宽度，基层、面层的厚度及强度，质量不合格不得进入下道工序。

(四)部门协作、社会联动，尽快完善农村公路安保设施。

坚持“政府领导、部门协作、社会联动、齐抓共管、综合治理”的工作思路，建立健全通村公路交通安全工作管理体制和运行机制，迅速组织开展通村公路安保设施建设大会战、交通安全教育大宣传、“平安畅通县乡村”大创建等专项活动，优先解决通村公路临崖、临水等危险路段特别是客运旅游线路交通安全重大隐患，努力提高农村公路安全保障能力，扭转农村公路安全事故高发频发势头，真正使农村公路成为造福农民的平安路、幸福路、致富路。

(五)建立长效机制，加强通村公路管理养护。

各乡镇要积极探索适合本乡镇通村公路养护的具体实施办法，采取常年养护和季节性养护相结合、专业性养护和群众养护相结合，民养为主和国家补助为辅相结合等方式，实行“定人、定段、定职责”，重点路段可以聘请公路养护站养护专班养护，一般路段实行分村负责制，由村里将路段管理划分到组，落实到户，明确到人，划段分户包干养护等多种形式进行管理养护，并由乡镇政府严格兑现养护报酬。

通村公路总里程长，范围广，又分散各村，建设标准低，各村条件环境差异性大，要做到“三分建、七分养”，坚持走建养并重的路子，各级政府要将通村公路日常养护费纳入年度财政预算，除国家补助外，各级政府也要相应的增加养护资金，不断加强通村公路养护工作，发挥通村公路效益。

结束语

通村公路建设是党和政府为人民群众办的一件大好事、大实事，各级政府要加强监管，确保农村公路建设质量，多渠道筹措建设养护资金，并坚持“建养并重”的建设理念，尽快完善安全保障设施，进一步把好事办好，实事办实，让人民群众充分享受通村公路建设的发展成果。

高级电气工程师职称论文范文【2】

摘要:本文以徐州矿务集团生活服务经营总公司为例，分析了冬季锅炉供暖的节能减排工作，面对居民对供热质量要求不断提高，供热企业既要完成节能减排指标任务，又要满足用户要求、建立和谐供用热关系的局势，如何解决两者之间的矛盾，使社会效益，经济效益和环境效益三方面相统一，对生活总公司的节能减排工作提出了合理建议和措施，降低生活总公司能源消耗和污染排放，推进了节能减排工作的发展。

关键词:供热,能耗,节能减排,措施

节能减排是当今世界经济发展的重要战略方针。

国家发改委在《节能中长期专项规划》中提出:节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。

我国的经济发展是建立在高消耗的`基础上的,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。

只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。

加强对供热系统的节能减排已经成为我国城市化建设的重要内容。

生活总公司主要承担矿务集团机关及生活区的供暖，很大一部分的生活供暖属于企业内部福利，然而，近年来煤，电，水等原料价格不断上涨、采暖费收取困难，导致生活总公司经济出现亏损，发展受到制约，仅靠集团公司补贴是不能从根本上解决经济问题，应从市场要效益，强化能源管理，降低成本，挖掘公司的潜力，提升公司的综合竞争实力。

本文通过对生活服务经营总公司节能减排存在问题的分析,谈一下对策，以期能有助于促进节能减排工作。