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[摘要]国内母管制热力系统并列运行的多台除氧器压力自动调节一直以来都是一个技术难题，原因是在自控设计时，把每一个除氧器作为独立的对象考虑，而不是把整个除氧器系统看作为一个对象，忽视了它们之间的联系。简要介绍用无模型控制器控制除氧器系统压力的方法和无模型控制器本身。
[关键词]除氧器 无模型控制 压力自动
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1110132－01
热电厂现有五台并列运行高压除氧器。它的作用是用汽机的某级抽汽加热给水至该压力下的饱和温度，除去溶解于水中的氧气(包括其他气体)的设备，同时它也是汽机回热加热系统中的一级混合式加热器，担负汇集各种疏水、锅炉补水的任务。若给水中含有氧气，会使管道和锅炉受热面遭到深度针孔腐蚀，含有其它的气体，还会妨碍热交换，降低传热效果。为此必须进行除氧。
根据亨利定理，在一定压力下，水的温度越高，气体的溶解度越小。同时某种气体的溶解度正比于水面上该气体的分压力，因此加热给水使其达到沸点时，水面上的蒸汽压力就接近于水面上的全压力，其他气体的分压力接近于零，溶解于水中的气体被分解随蒸汽排走，这样就达到除氧的目的。但要使除氧效果好，必须使水加热到沸点温度，但温度测量迟延大，测点很难选择，所以采用控制除氧器压力的方法，来保证给水被加热到饱和温度，因为饱和温度和饱和压力是一一对应的，采用定压运行的方式，控制住了压力，也就控制住了水中的含氧量。由此可见除氧器压力控制的重要性。
还由于五台除氧器给水箱的蒸汽空间和水空间都是用汽、水平衡管连接的，补水又是多个地方进入，这实际上增加了控制的难度，系统成为一个多变量、大时滞、非线性、强耦合的对象。系统自1985年投产以来，所设计的自动控制回路形同虚设，控制都是在手动方式下进行，由于投不上自动，当锅炉和化学的水压发生变化或汽平衡不好时，除氧器内汽水交换不稳定发生波动，除氧效果下降，水中含氧量上升，除氧指标不合格。同时人工操作调节来不及，一次波动要2－3小时不停的操作才能稳定下来，操作员的劳动强度大、操作难度高。系统经常波动，有时还会造成“压油”跑水。正是以解决这个问题为出发点，我们在多年探索的基础上，在今年和黑龙江大学合作有目的的对此进行了技术攻关，应用他们的专利产品无模型控制器（NMAC）来控制除氧器系统的压力，合作取得了圆满成功，结束了热电厂除氧器压力自动不能投入的历史，解决了长期困扰生产的难题。
一、原控制系统存在的问题
我国在上个世纪八十年代以前的许多控制系统中，所有的控制方案受当时技术水平的制约，都是基本上认为只要控制住了每台除氧器的压力和水位，就能够控制住除氧器系统平稳运行，在每台除氧器上，都设计了相应的控制回路，依靠常规的控制仪表和传统的PID控制规律，企图使其自动成为可能，但事实上，一切的努力最后都以失败而告终。究其原因，不是把整个除氧器系统看为一个控制对象，而是把每个除氧器看作为一个对象，人为地把控
制对象简单化，把它们之间的关系割裂开来，导致了多次努力却重复同样的错误。
二、无模型控制器（NMAC）及其控制规律
随着科学技术尤其是计算机技术的不断发展，模糊控制、神经元控制等各种以先进控制算法为特征的控制仪表和系统应运而生，专利产品F系列无模型控制器（NMAC）就是在这种背景下而诞生的，它以其强大的功能和灵活的组态以及有效地对复杂控制系统较好的适应性，很快在生产实践中发挥出了积极的作用，得到了用户的普遍认可。
无模型控制的基本形式是：
G（···）是适当的函数，表示控制律的功能组合部分。而
是无模型控制律的组态参数。
三、无模型控制器（NMAC）在高压除氧器压力控制中的具体应用
热电厂共有五台并列运行的高压除氧器，我们选择了在其中的2、3、4号上加装三台无模型控制器（NMAC）。我们以每个高压除氧器的进汽压力测量值为主回路输入，以水流量阀门和其它两台高压除氧器的阀门开度信号为前馈，计算进汽阀门开度，控制现场执行器，以达到高压除氧器系统的压力自动控制。这样就把要投入自动控制的除氧器整个看作为了一个被控对象，这一方面可以减小互相的干扰，另一方面可以把干扰预先予以消除，从而保证整个系统的稳定运行。
四、无模型控制律参数的工程含义和组态
在控制律（1）中存在一系列待定参数，因为这些参数的值的不同取法，将使无模型控制器具有不同的功能。我们把这些参数不同的取值方法称为参数组态。在实用无模型控制器中，除控制律中含有参数
外，还增加了两个参数：T和h。下面详细介绍参数的工程含义和组态方法（单回路调节器）：
λk：是偏差的放大、缩小倍数，它的初始值一般取成1。
T：两次相邻输出的间隔时间。如果是慢变的，此参数值取得大一些；快变的，此参数值取的小一些。在时滞较大的情形，此参数值要取大一些。
η：是克服大干扰作用的强度。这个参数越大，克服大干扰的能力越强，但过大可能引起新的振荡。一般可取0.1-0.5。
A：是反向调节强度，起预先反向调节作用，可克服超调，使系统尽快的达到稳定状态。初始值取为1，如果测量值总处于给定值的上方或下方，这说明A的值大了，应减小。如果产生振荡，则说明A的值小了，应适当加大，直到消除振荡为止。
b：是克服静差作用权数，其克服静差作用的强度与此参数成正比。同A的给法一样。
C：是稳定作用与快速转向权数，此参数取值一般取一个适当值后，几乎不需改变。
：都是为了避免响应的算式的分母为0。它们都是适当小正数。例如：a=0.0001，d=0.0001
H：是智能区间半径，智能区间是以设定值 为中心，一个适当的正数h为半径的区间。在智能区间外，无模型控制律将快速
的克服静差；在智能区间内，无模型控制律将进行稳定调节。它的取值范围是0-100%，h的取值依据系统的时滞和超调量，一般的说超调量大，h的值相应的就得大些。一般的取h值为3%，然后，依据时滞和超调量的大小而适当的改变h的值。
的存在主要是保证控制器自身的稳定性。在单回路调节的情形，参数组态完成以后，一般的无需改变，如果十分必要，也仅需改动两个参数，它们是 和A。
五、运行效果评价
1．自动投入情况良好，工艺参数和工艺指标都在控制范围以内。压力控制在0.5±0.02Mpa。
2．抗干扰能力较强，在出现大的波动时，能及时的克服。
3．在系统压力低于控制压力时，控制阀门全开做滑压运行，输出限幅起作用，避免执行机构频繁动作。
4．减轻了运行工人的劳动强度，减小了当班操作量，运行人员非常满意。同时也提高了工厂的自动化水平。
参考文献：
[1]韩志刚，无模型控制律的一般形式及其应用.
[2]无模型控制器说明书.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
[关键词]除氧器 无模型控制 压力自动
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1110132－01
热电厂现有五台并列运行高压除氧器。它的作用是用汽机的某级抽汽加热给水至该压力下的饱和温度，除去溶解于水中的氧气(包括其他气体)的设备，同时它也是汽机回热加热系统中的一级混合式加热器，担负汇集各种疏水、锅炉补水的任务。若给水中含有氧气，会使管道和锅炉受热面遭到深度针孔腐蚀，含有其它的气体，还会妨碍热交换，降低传热效果。为此必须进行除氧。
根据亨利定理，在一定压力下，水的温度越高，气体的溶解度越小。同时某种气体的溶解度正比于水面上该气体的分压力，因此加热给水使其达到沸点时，水面上的蒸汽压力就接近于水面上的全压力，其他气体的分压力接近于零，溶解于水中的气体被分解随蒸汽排走，这样就达到除氧的目的。但要使除氧效果好，必须使水加热到沸点温度，但温度测量迟延大，测点很难选择，所以采用控制除氧器压力的方法，来保证给水被加热到饱和温度，因为饱和温度和饱和压力是一一对应的，采用定压运行的方式，控制住了压力，也就控制住了水中的含氧量。由此可见除氧器压力控制的重要性。
还由于五台除氧器给水箱的蒸汽空间和水空间都是用汽、水平衡管连接的，补水又是多个地方进入，这实际上增加了控制的难度，系统成为一个多变量、大时滞、非线性、强耦合的对象。系统自1985年投产以来，所设计的自动控制回路形同虚设，控制都是在手动方式下进行，由于投不上自动，当锅炉和化学的水压发生变化或汽平衡不好时，除氧器内汽水交换不稳定发生波动，除氧效果下降，水中含氧量上升，除氧指标不合格。同时人工操作调节来不及，一次波动要2－3小时不停的操作才能稳定下来，操作员的劳动强度大、操作难度高。系统经常波动，有时还会造成“压油”跑水。正是以解决这个问题为出发点，我们在多年探索的基础上，在今年和黑龙江大学合作有目的的对此进行了技术攻关，应用他们的专利产品无模型控制器（NMAC）来控制除氧器系统的压力，合作取得了圆满成功，结束了热电厂除氧器压力自动不能投入的历史，解决了长期困扰生产的难题。
一、原控制系统存在的问题
我国在上个世纪八十年代以前的许多控制系统中，所有的控制方案受当时技术水平的制约，都是基本上认为只要控制住了每台除氧器的压力和水位，就能够控制住除氧器系统平稳运行，在每台除氧器上，都设计了相应的控制回路，依靠常规的控制仪表和传统的PID控制规律，企图使其自动成为可能，但事实上，一切的努力最后都以失败而告终。究其原因，不是把整个除氧器系统看为一个控制对象，而是把每个除氧器看作为一个对象，人为地把控
制对象简单化，把它们之间的关系割裂开来，导致了多次努力却重复同样的错误。
二、无模型控制器（NMAC）及其控制规律
随着科学技术尤其是计算机技术的不断发展，模糊控制、神经元控制等各种以先进控制算法为特征的控制仪表和系统应运而生，专利产品F系列无模型控制器（NMAC）就是在这种背景下而诞生的，它以其强大的功能和灵活的组态以及有效地对复杂控制系统较好的适应性，很快在生产实践中发挥出了积极的作用，得到了用户的普遍认可。
无模型控制的基本形式是：
G（···）是适当的函数，表示控制律的功能组合部分。而
是无模型控制律的组态参数。
三、无模型控制器（NMAC）在高压除氧器压力控制中的具体应用
热电厂共有五台并列运行的高压除氧器，我们选择了在其中的2、3、4号上加装三台无模型控制器（NMAC）。我们以每个高压除氧器的进汽压力测量值为主回路输入，以水流量阀门和其它两台高压除氧器的阀门开度信号为前馈，计算进汽阀门开度，控制现场执行器，以达到高压除氧器系统的压力自动控制。这样就把要投入自动控制的除氧器整个看作为了一个被控对象，这一方面可以减小互相的干扰，另一方面可以把干扰预先予以消除，从而保证整个系统的稳定运行。
四、无模型控制律参数的工程含义和组态
在控制律（1）中存在一系列待定参数，因为这些参数的值的不同取法，将使无模型控制器具有不同的功能。我们把这些参数不同的取值方法称为参数组态。在实用无模型控制器中，除控制律中含有参数
外，还增加了两个参数：T和h。下面详细介绍参数的工程含义和组态方法（单回路调节器）：
λk：是偏差的放大、缩小倍数，它的初始值一般取成1。
T：两次相邻输出的间隔时间。如果是慢变的，此参数值取得大一些；快变的，此参数值取的小一些。在时滞较大的情形，此参数值要取大一些。
η：是克服大干扰作用的强度。这个参数越大，克服大干扰的能力越强，但过大可能引起新的振荡。一般可取0.1-0.5。
A：是反向调节强度，起预先反向调节作用，可克服超调，使系统尽快的达到稳定状态。初始值取为1，如果测量值总处于给定值的上方或下方，这说明A的值大了，应减小。如果产生振荡，则说明A的值小了，应适当加大，直到消除振荡为止。
b：是克服静差作用权数，其克服静差作用的强度与此参数成正比。同A的给法一样。
C：是稳定作用与快速转向权数，此参数取值一般取一个适当值后，几乎不需改变。
：都是为了避免响应的算式的分母为0。它们都是适当小正数。例如：a=0.0001，d=0.0001
H：是智能区间半径，智能区间是以设定值 为中心，一个适当的正数h为半径的区间。在智能区间外，无模型控制律将快速
的克服静差；在智能区间内，无模型控制律将进行稳定调节。它的取值范围是0-100%，h的取值依据系统的时滞和超调量，一般的说超调量大，h的值相应的就得大些。一般的取h值为3%，然后，依据时滞和超调量的大小而适当的改变h的值。
的存在主要是保证控制器自身的稳定性。在单回路调节的情形，参数组态完成以后，一般的无需改变，如果十分必要，也仅需改动两个参数，它们是 和A。
五、运行效果评价
1．自动投入情况良好，工艺参数和工艺指标都在控制范围以内。压力控制在0.5±0.02Mpa。
2．抗干扰能力较强，在出现大的波动时，能及时的克服。
3．在系统压力低于控制压力时，控制阀门全开做滑压运行，输出限幅起作用，避免执行机构频繁动作。
4．减轻了运行工人的劳动强度，减小了当班操作量，运行人员非常满意。同时也提高了工厂的自动化水平。
参考文献：
[1]韩志刚，无模型控制律的一般形式及其应用.
[2]无模型控制器说明书.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”