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[摘要]根据工业燃气加热炉的理想特性，结合锅炉运行及控制技术，模拟实际人工操作过程，提出燃气加热炉一种新型控制方法。
[关键词]燃气锅炉；温偏差；温变量
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）13-0071-01
1 概述
燃气加热炉因可以给作业现场提供一定温度范围要求的热水而在油田工业现场中广泛应用。为供应现场热水需求，多采用6台双火嘴燃气式锅炉。
它的理想控制状态为：
a.随时可以输出满足作业现场使用要求的70±3℃的热水。水温以锅炉出口管线中的水温为准。
b.自动控制燃气阀门，调整燃烧状态。
c.准确显示燃烧工况，出现异常状态时，发出声、光警示，必要时切断燃气供应。
2 控制过程分析
a.锅炉的热惰性
由于锅炉自身的构造限制，其对热有一定的惰性，在低于标准温度的冷态时，即使调整阀门开度至最大，以最大火焰加热时，水温度上升仍然是很缓慢的，只有当锅炉吸收了足够的热量之后，水温的上升才有所加快，而且是加速状态。如果水温度一旦超过标准温度70℃，即使关闭燃气阀门使火焰熄灭，其水温度仍然可以上升一段时间。
b.作业现场的负荷波动性
控制结果所要求的是提供70±3℃的热水。控制输出也就是控制燃气阀门的开度，进而控制火焰强度大小，达到控制水温的目的。
而对于输入，可知如果各个现场同时作业，这时的用水量就很大。当用水流量大时，即使以最大火焰加热，管线出口水温上升仍很缓慢。而当用水流量小时，则管线出口水温上升很快。由此可以看出，单纯以温度为变量，很难得到理想的控制结果。水流量也必须作为变量参与控制。
c.锅炉异常状态处理
对火焰燃烧与否的状态要予以准确判定。一旦发生灭火事故立即报警并采取保护措施，自动关闭阀门，切断燃气供应。
出口管线水温不允许超过85℃。如果水温超过85℃，控制系统应发出声、光报警信号。
综合以上分析，最终确定的控制变量为温度偏差、水流量，即二个变量输入。一个控制输出变量是阀门的开度。
3 控制方式选择
对要控制的系统，按温度参数划分为预处理控制区域、边界控制区域、温度控制区域三个不同的控制区域。
3.1 预处理控制区域
在远离控制区域的温度段内，火焰的大小调整对到达控制温度内时的温度调节精度影响不大，变化不是很敏感，把这些区域称为预处理控制区域，包括水温在60℃以下的温度段，以及水温在80℃以上温度段，在这温度区域内的温度控制对整个控制精度有一定的影响，所以在此阶段以极值方式作为预处理控制方式。当水温在60℃以下时，调整燃气阀门开度，控制给出最大火焰状态给锅炉加热，使这一状态持续到水温度达到60℃为止。
3.2 边界控制区域
当出口水温临近控制温度时，对整体的温度控制的精度有较大的影响，把这些区域称为边界控制区域。在边界控制区域内需要观测积累大量的实际数据和经验。例如正常条件下，水温从60℃升温到61℃所需用的时间，水温又从61℃升温到62℃所需用的时间，依此类推，我们对各个温度点时的升温做一个规范的有序的记录，对应于每一个温度点，在每单位（实际为每六分钟）内的温度上升的度数的变化量，它能反映在各个温度点的温度变化的快慢。温度变化量能反映出流量在升温过程中的影响。水流量大时，即使燃气阀门开度很大，管线出口水温的变化量依然很小。温度变化量能反映出温度变化的快慢，以温度变化量为变量来控制燃气阀门的开度、即控制火焰燃烧是比较好的手段。
当水温在60-67℃内且为升温过程，以单位时间（每六分钟）的温度上升为变量查表取值，来修正阀门的开度，以达到控制火焰燃烧的目的。在60-67℃内且为升温状态下，温度的变化量越大，也即是温度上升得越快，燃气阀门的开度也应该越趋于变小。对应各温度状态下的各温变量的大小相对应的燃气阀门开度的修正值需要多次反复的测试、更新，得到较为接近人工控制的经验数据，不断加以补充、完善，使其接近于理想的控制状态。
如果温度在每六分钟上升2℃，以此为温变量为变量，取得相应的燃气阀门开度的修正值为零，则表示此时的燃气阀门开度为维持原有的开度不变。
总趋势：
如果当前温度为69℃，温变量为2时，燃气阀门的开度应为在原来的基础上增加1度。
阀门的开度的控制输出SC，温偏差WPC，温变量WBL。
阀门的开度的控制输出SC=SC+mh[WPC][WBL]。
上述二维数据中的数值为阀门开度的修正值，数组中每一个元素的取值均为观测积累的经验数据。
5 结束语
经过几个月的实际应用，该项控制技术方案的控制结果比较稳定，并且具有较高的性价比，具有普遍适用性，值得推广应用。
参考文献
[1] 何立民.《单片机应用系统设计》，北京航空航天大学，1992.
[2] 马忠梅等.《单片机的C语言程序设计》，北京航空航天大学，1997.
[关键词]燃气锅炉；温偏差；温变量
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）13-0071-01
1 概述
燃气加热炉因可以给作业现场提供一定温度范围要求的热水而在油田工业现场中广泛应用。为供应现场热水需求，多采用6台双火嘴燃气式锅炉。
它的理想控制状态为：
a.随时可以输出满足作业现场使用要求的70±3℃的热水。水温以锅炉出口管线中的水温为准。
b.自动控制燃气阀门，调整燃烧状态。
c.准确显示燃烧工况，出现异常状态时，发出声、光警示，必要时切断燃气供应。
2 控制过程分析
a.锅炉的热惰性
由于锅炉自身的构造限制，其对热有一定的惰性，在低于标准温度的冷态时，即使调整阀门开度至最大，以最大火焰加热时，水温度上升仍然是很缓慢的，只有当锅炉吸收了足够的热量之后，水温的上升才有所加快，而且是加速状态。如果水温度一旦超过标准温度70℃，即使关闭燃气阀门使火焰熄灭，其水温度仍然可以上升一段时间。
b.作业现场的负荷波动性
控制结果所要求的是提供70±3℃的热水。控制输出也就是控制燃气阀门的开度，进而控制火焰强度大小，达到控制水温的目的。
而对于输入，可知如果各个现场同时作业，这时的用水量就很大。当用水流量大时，即使以最大火焰加热，管线出口水温上升仍很缓慢。而当用水流量小时，则管线出口水温上升很快。由此可以看出，单纯以温度为变量，很难得到理想的控制结果。水流量也必须作为变量参与控制。
c.锅炉异常状态处理
对火焰燃烧与否的状态要予以准确判定。一旦发生灭火事故立即报警并采取保护措施，自动关闭阀门，切断燃气供应。
出口管线水温不允许超过85℃。如果水温超过85℃，控制系统应发出声、光报警信号。
综合以上分析，最终确定的控制变量为温度偏差、水流量，即二个变量输入。一个控制输出变量是阀门的开度。
3 控制方式选择
对要控制的系统，按温度参数划分为预处理控制区域、边界控制区域、温度控制区域三个不同的控制区域。
3.1 预处理控制区域
在远离控制区域的温度段内，火焰的大小调整对到达控制温度内时的温度调节精度影响不大，变化不是很敏感，把这些区域称为预处理控制区域，包括水温在60℃以下的温度段，以及水温在80℃以上温度段，在这温度区域内的温度控制对整个控制精度有一定的影响，所以在此阶段以极值方式作为预处理控制方式。当水温在60℃以下时，调整燃气阀门开度，控制给出最大火焰状态给锅炉加热，使这一状态持续到水温度达到60℃为止。
3.2 边界控制区域
当出口水温临近控制温度时，对整体的温度控制的精度有较大的影响，把这些区域称为边界控制区域。在边界控制区域内需要观测积累大量的实际数据和经验。例如正常条件下，水温从60℃升温到61℃所需用的时间，水温又从61℃升温到62℃所需用的时间，依此类推，我们对各个温度点时的升温做一个规范的有序的记录，对应于每一个温度点，在每单位（实际为每六分钟）内的温度上升的度数的变化量，它能反映在各个温度点的温度变化的快慢。温度变化量能反映出流量在升温过程中的影响。水流量大时，即使燃气阀门开度很大，管线出口水温的变化量依然很小。温度变化量能反映出温度变化的快慢，以温度变化量为变量来控制燃气阀门的开度、即控制火焰燃烧是比较好的手段。
当水温在60-67℃内且为升温过程，以单位时间（每六分钟）的温度上升为变量查表取值，来修正阀门的开度，以达到控制火焰燃烧的目的。在60-67℃内且为升温状态下，温度的变化量越大，也即是温度上升得越快，燃气阀门的开度也应该越趋于变小。对应各温度状态下的各温变量的大小相对应的燃气阀门开度的修正值需要多次反复的测试、更新，得到较为接近人工控制的经验数据，不断加以补充、完善，使其接近于理想的控制状态。
如果温度在每六分钟上升2℃，以此为温变量为变量，取得相应的燃气阀门开度的修正值为零，则表示此时的燃气阀门开度为维持原有的开度不变。
总趋势：
如果当前温度为69℃，温变量为2时，燃气阀门的开度应为在原来的基础上增加1度。
阀门的开度的控制输出SC，温偏差WPC，温变量WBL。
阀门的开度的控制输出SC=SC+mh[WPC][WBL]。
上述二维数据中的数值为阀门开度的修正值，数组中每一个元素的取值均为观测积累的经验数据。
5 结束语
经过几个月的实际应用，该项控制技术方案的控制结果比较稳定，并且具有较高的性价比，具有普遍适用性，值得推广应用。
参考文献
[1] 何立民.《单片机应用系统设计》，北京航空航天大学，1992.
[2] 马忠梅等.《单片机的C语言程序设计》，北京航空航天大学，1997.