1　引言　　
　　电站锅炉给水中的溶解氧是引起热力设备腐蚀，威胁锅炉安全运行的主要因素之一。往给水中加入联氨是继除氧器之后实现进一步强化除氧的化学方法。联氨的加药量要求控制严格，加药量过少，保证不了除氧效果，因而达不到防止锅炉腐蚀保障电厂安全经济运行的目的；而加药量过多，不仅造成不必要的浪费，而且还会导致环境污染。如果采用联氨自动加药系统，则可以根据锅炉的实际运行工况，自动调整联氨的加入量，使给水中联氨的浓度保持在最佳范围内，在满足除氧效果的前提下，达到节约药品和保护环境的目的。
        自动加药系统的常用执行机构是电动调节阀和直流电机。采用电动调节阀，由于存在机械磨损和非线性，可靠性不高，并要对原有加药管路进行改造，因而在联氨加药系统中没有得到广泛应用。直流电机虽然可以进行调速控制，但由于故障频繁，可靠性较差，使得自动投入率不高。随着电力电子技术的发展，近年来，人们开始采用变频调速进行联氨自动加药，由于不需要对管路进行改造，系统可靠，得到了人们的认同，取得了良好的效果。应用常规的PI控制算法，适用于迟延时间较小的控制对象，即适用于加药点与取样之间距离较近，并且取样管不太长的场合。因此，当取样管较长时，必须采用其它的控制算法或控制方案。否则必须对取样管路进行改造，加大工作量，造成设备维护困难。在这里我们将讨论一种改进PI控制算法及其在联氨加药系统中的应用。后）。联氨自动加药控制系统如图2—1所示。系统由取样管、联氨表、控制器、变频器、加药泵、加药管等组成。

图2—1　联氨自动加药控制系统的组成　

　　控制器是整个系统的核心，它根据联氨表的指示值通过运算确定变频器的频率，进而控制电机的转速，达到控制加药量的目的。图2—1所示的联氨自动加药控制系统可以等效为如下的方框图2—2。

　图2—2　联氨自动加药控制系统等效框图

    它的等效数学模型可以用一阶惯性环节加纯延迟来表示：　

通常情况下，联氨加药系统中的延迟时间τ远大于时间常数T，因此造成系统调节上的困难。如果要减小τ，则必须缩短取样管道，即联氨表必须放在取样点附近，这就造成了联氨表难于维护，并且监视用联氨表与控制用联氨表不能公用。
3　控制算法　　
　　由于对象特性的差异，特别是纯延迟时间的不同，我们可以选择不同的控制算法。最常用的算法是PID规律。因为联氨是一个缓慢变化的过程，所以在联氨控制中主要使用PI算法。下面我们来讨论基于PI的几种算法。
3．1　常规PI控制算法
　　在加联氨控制系统中我们常采用位置式PI算法，其数学表达式为

这是一种应用非常广泛的控制规律，它适用于τ／T＜1的控制对象。对于加联氨系统来说，这种算法适用于取样管较短，即延迟时间较短的场合。
3．2　改进的PI算法
　　由于常规PI算法在加联氨系统中的应用受到了限制，我们可以采用下面几种改进算法及其组合。（1）积分分离PI控制算法
　　系统中加入积分校正以后，会产生过大的超调量。为了减小超调，我们可以引进积分分离算法，使得控制系统的性能有较大的改善。积分分离算法要设置分离阈E₀。
　　（a）当｜e（n）｜≤｜E₀｜时，即偏差值较小时，采用常规PI算法，可保证系统的控制精度。
　　（b）当｜e（n）｜＞｜E₀｜时，即偏差值较大时，采用常规P算法，可保证系统的超调量大幅降低。积分分离PI算法可表示为

　　（2）带死区的PI控制算法
　　如果联氨泵的调节量频繁变化，会造成加药量不稳定，容易引起联氨值的波动，这时可采用带死区的PI算法。
　　（a）当｜e（n）｜≤｜E₁｜时，即偏差值较小时，e′（n）＝0；
　　（b）当｜e（n）｜＞｜E₁｜时，即偏差值较大时，e′（n）＝e（n）。
对于带死区的PI调节器，当误差较小时，即进入死区后，调节器的输出为积分器在此以前的内容，实际上这时的闭环调节作用已经消失，控制输出不会发生变化。

    （3）抗控制作用饱和的PI算法
　　由于长期存在偏差或偏差较大，计算出的控制量有可能出现饱和而溢出。如果执行机构已到极限位置仍然不能消除偏差时，由于积分作用，控制量继续增大或减小，而执行机构已无相应的动作。当出现积分饱和时，势必使超调量增加，控制品质变坏。作为防止积分饱和的办法之一，可对运算出的控制量u（n）限幅，同时停止积分作用。其算法可以用下式来描述。

　　（4）组合算法

    上述3种算法的组合可以用下式来表示：

在给水加联氨系统中，采用式（3—4）对于大多数锅炉来说可以取得较好的控制效果。
3．3　参数的整定
      由于电站锅炉联氨自动加药系统中，被控对象的数学模型是随着负荷和药箱中联氨的浓度而变化的。因此用理论计算方法是不太现实的。在这里我们使用现场实验整定法。首先，令积分作用为0，即K_I＝0，使其成为纯比例调节器。整定纯比例控制系统的比例系数，使系统达到4∶1衰减振荡的过渡过程曲线，然后，再加积分作用。在加积分作用之前，应将比例系数减小到约为原来的0．8倍。将积分系数K_I由小到大进行调整，直到系统得到4∶1衰减振荡的过渡过程曲线为止。
　　由于被控对象特性变化较大，并且联氨的正常值有一定的范围，因此在参数整定时可以适当降低对控制系统快速性的要求，而着重考虑稳定性。这样我们可以在上述整定参数的基础上，适当减少积分作用以防止系统在工况发生变化或者药品浓度发生变化时出现振荡。

4　结束语　　

　　本文介绍的电站锅炉自动加联氨控制系统采用了先进的变频调速技术和改进的PI算法，解决了手动控制困难和直流调速控制可靠性差的缺点。
　　该联氨自动控制系统中使用变频器作为执行机构。由于在变频电机传动系统中，电压快速变化，所以电机电缆要求使用4芯的屏蔽电缆，以防对其它设备产生电磁干扰。快速的电压变化会使电机电缆的寄生电容产生容性电流。该电流随开关频率和电缆长度的增加而增加。这种现象会导致变频器的测量电流比实际的电机电流要高，并且会产生过流故障。变频器至电机的电缆不能太长，否则在马达端会出现一个阻尼的高频振荡，将加重马达绝缘的应力。同时，主要由绕组电感决定的马达阻抗，对该电缆而言，在每个波形的初始时刻等效于在其终端开路，这将产生反射波，并可导致马达端电压升高一倍。一般要求电机电缆不超过50m。当该电缆超过50m时，应该在电缆中串联电抗器，或者在马达端并联一个旁路滤波器，以防止因过压而损坏电机。
　　该系统经过两年多的运行，证明其可靠性高，性能稳定，对节约药品，保护环境，提高锅炉稳定性和安全性，减小劳动强度，减人增效等具有重要意义，产生了良好的经济效益和社会效益。

［参考文献］

［1］肖作善．热力设备水汽理化过程．水利电力出版社，1987年11月

［2］刘开培．首阳山电厂一期给水加联氨系统稳定性问题及对策．华中电力，待发表