CN102224380B

CN102224380B - 在燃烧系统调试运行期间氧气微调控制器的调节

Info

Publication number: CN102224380B
Application number: CN2008801320917A
Authority: CN
Inventors: J.范; M.A.莱利克; G.彭恰
Original assignee: UTC Fire and Security Corp
Current assignee: Carrier Fire and Security Corp
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2028-11-25
Also published as: EP2359064A1; US8439667B2; CN102224380A; WO2010062287A1; US20110223548A1

Abstract

提供了一种在燃烧控制系统的调试运行过程期间调节氧气微调控制器，而不是在调试运行过程已经完成之后才调节氧气微调控制器的方法，燃烧控制系统用于控制锅炉燃烧系统的运转。

Description

在燃烧系统调试运行期间氧气微调控制器的调节

相关申请的交叉参考

本申请与2008年5月20日提交的、并且名称为“ASSISTED COMMISSIONING METHOD FOR COMBUSTION CONTROL SYSTEMS”的国际（PCT）专利申请序列号PCT/US2008/054393相关，该申请在此以它的整体并入作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及燃烧天然气或油的锅炉，并且更具体地，涉及用于工业和商业的燃烧天然气或油的、蒸汽/热水锅炉的燃烧控制系统的调试运行过程。

背景技术

燃烧控制器通常与工业和商业锅炉联合使用以用于调节到锅炉的一个或多个燃烧器的气流和燃料流。一种类型的燃烧控制器使用气流和燃料流致动器的并行定位来在锅炉的整个操作范围内调节气流和燃料流，以确保在整个操作范围内可以满足燃烧的安全、效率和环境要求。在并行定位控制系统中，燃烧控制器通过操作与一组空气流调节器关联的致动器和/或操作地与变速气流风扇关联的变频驱动器来控制气流。燃烧控制器还通过操作燃料致动器，例如电磁阀或其他类型流动伺服阀，独立地控制燃料流来增加或减少燃料流以与期望的燃烧率匹配。

锅炉的操作范围总体上由它的在与可维持燃烧的最低燃烧率相应的低燃烧点和与燃烧器的最高能量输出相应的高燃烧点之间的燃烧范围限定。燃烧范围依赖于锅炉的燃烧器的调节比，也就是，在最高能量输出和最低能量输出之间的比例。对于在锅炉燃烧范围内的每个预定燃烧率，必须限定空气供应致动器和燃料供应致动器的一对合适位置。每对致动器位置随后相应于限定的空气/燃料比例，该比例进而确定最终燃烧率的燃烧效率、排放和稳定性。确定的协调的空气和燃料致动器的位置组提供由锅炉控制器在锅炉操作期间使用的映射或算法以响应于燃烧率调节燃烧器燃料阀和空气流调节器。

当燃烧控制系统最初安装在锅炉上时，需要在燃烧范围内的多个点处，即燃烧率处，限定期望的空气和燃料致动器位置，因为在空气和燃料致动器位置组与燃烧率之间的关系是非线性的。在整个燃烧范围内限定恰当的燃料和空气致动器位置的方法通常称为锅炉燃烧控制系统的调试运行。调试运行过程的目的是在整个操作范围内在各个不同点，即燃烧率处找到一组协调的空气和燃料致动器位置，以便可以实现安全、效率和环境的要求。在调试运行过程期间，在确定了最佳的协调的空气和燃料致动器位置组的每个相应的燃烧率处，测量和记录在那些位置处的与燃烧相关的过量氧气水平。

通常，在并行定位燃烧控制中，燃烧控制器包括第一反馈电路和第二反馈电路，第一反馈电路包括响应于感测的锅炉压力调节燃烧率的压力控制器，第二反馈电路包括响应于感测的在烟道气中的过量氧气调节过量氧气水平的氧气微调控制器。通常，压力控制器和氧气微调控制器是常规称为PID控制器的类型。这种控制器采用具有比例项、积分项和微分项的控制函数。在通常情况下，一旦完成调试运行过程，需要调试运行技术人员通过试错法或逐级检测单独地调节氧气微调控制器和压力控制器。调节过程的目的是建立与控制函数的比例、积分和微分项关联的增益因子，以提供在相关燃烧系统的整个燃烧范围内可用的控制函数。在完成调试运行过程之后这两个控制器的调节延长了技术人员完成燃烧控制系统安装所需要的时间。

发明内容

提供了一种在燃烧控制系统的调试运行过程期间调节氧气微调控制器的方法，该燃烧控制系统用于控制排放烟道气并且具有可操作地与燃烧器关联的燃料流控制设备和可操作地与燃烧器关联的气流控制设备的锅炉燃烧系统的运转。该方法包括步骤：

（a）在第一选择燃烧率处，选择与所选择的燃烧率点关联的燃料流控制设备的伺服位置或气流控制设备的伺服位置中的一个；

（b）给所选择的燃烧率点限定过量氧气含量目标值；

（c）改变气流控制设备或燃料流控制设备中的另一个的伺服位置直到在烟道气内的过量氧气含量的测量稳定状态值落入与第一选择燃烧率关联的预选过量氧气目标值的预定范围内，借此建立第一空气伺服位置和第一燃料伺服位置的第一协调组；

（d）当在步骤（c）期间改变伺服位置时测量在烟道气内的过量氧气含量；

（e）基于来自步骤（d）测量的过量氧气含量和相应的伺服位置建立过量氧气含量和第一选择燃烧率之间关系的变换函数模型；

（f）对多个选择的燃烧率重复步骤（a）到（e）；以及

（g）存储与多个选择的燃烧率的每个相应燃烧率关联的变换函数模型。

（h）基于来自步骤（g）的模型函数计算氧气微调控制器的比例、积分、微分参数。

在一个实施例中，该方法还包括确定代表与多个所选择的燃烧率中的至少两个相关联的多个变换函数模型的、在多个所选择的燃烧率中的至少两个上的平均变换函数模型的步骤。该方法还包括利用平均变换函数模型计算氧气微调控制器的比例参数增益因子的步骤。该方法还可包括利用平均变换函数模型计算氧气微调控制器的积分参数增益因子的另一步骤。

附图说明

为了进一步理解本发明，将参考下面的详细描述，其应该关联附图来阅读，其中：

图1为用于蒸汽/热水锅炉的燃烧系统的示意图；

图2为具有氧气微调控制的并行定位燃烧控制系统的示例实施例的方框图；

图3为示例性的协调的燃料伺服和空气伺服位置组与燃烧率的映射的图表；

图4为示出图2的燃烧控制系统的调试运行过程的示例实施例的过程流程图；

图5a为示出在整个调试运行过程期间的时间上在各个不同的选择燃烧率处开发与燃料伺服位置关联的最佳空气伺服位置的图表；

图5b为示出在整个调试运行过程期间的时间上在烟道气内测量的过量氧气含量的变化和燃烧率的变化的图表；

图6为示出调节如在此公开的氧气微调控制器的方法的示例实施例的过程流程图；以及

图7为示出根据在调试运行过程期间在三个选择的燃烧率处的采集的过量氧气含量测量值研发变换函数模型的一系列三个图表。

具体实施方式

现在参考图1，示出了表示用于控制到热水或蒸汽锅炉2的燃烧器4的燃料流和气流的并行定位燃烧控制系统20的方框图。燃烧控制系统20包括设置在到燃烧器4的燃料供应管线3内控制供应到燃烧器的流量的燃料流控制设备24，通常是伺服阀。燃烧控制系统20还包括设置在到燃烧器4的供气输送管5内控制供应到燃烧器的气流量的气流控制设备26，例如气流调节器。燃烧控制系统20还包括可操作地与燃料流控制设备24关联用于选择性地操控燃料流控制设备24和可操作地与气流控制设备26关联用于选择性地操控气流控制设备26的控制器22。在操作中，控制系统20起到在任何特定燃烧率保持安全、高效及环境可接受的操作的作用。

现在参考图2，在此描述的燃烧控制系统20是具有锅炉蒸汽压力（或热水锅炉的热水温度）控制反馈环30、氧气水平控制反馈环40及燃料/空气伺服映射50的示例性的常规动态反馈控制。在图2中，

Figure 2008801320917100002DEST_PATH_IMAGE001

表示空气质量流速，并且表示燃料质量流速。G_a表示空气伺服变换函数，G_f表示燃料伺服变换函数，G表示锅炉变换函数，以及G_d表示锅炉水侧挠动变换函数。此外，f₂(x)表示过量氧气目标曲线，其是依赖于载荷（非线性）的、将设置点氧气含量目标值与燃烧率关联的函数。

空气伺服变换函数G_a将输入到气流控制设备26的空气伺服位置u_a转换为相应空气质量流速

Figure 2008801320917100002DEST_PATH_IMAGE003

。燃料伺服变换函数G_f将输入到燃料流控制设备24的燃料伺服函数u_f转换为相应燃料质量流速

。锅炉变换函数G建立锅炉燃烧侧操作的模型并且作为输出提供对于输入的燃料质量流速和输入的空气质量流速的锅炉蒸汽压力和烟道气过量氧气含量。锅炉水侧变换函数G_d将在锅炉水侧参数，例如锅炉水位、馈送水质量流速和/或蒸汽（热水）质量流速的输入变化转化为锅炉压力变化。

锅炉反馈环300包括锅炉压力控制器32，其响应于在影响锅炉蒸汽压力（热水温度）的一个或以上操作参数方面的变化调节燃烧器燃烧率，以便保持期望的设置点压力。锅炉压力控制器32从负反馈电路34接收表示在锅炉蒸汽压力方面（热水温度）变化的信号作为输入，该在锅炉蒸汽压力方面（热水温度）变化伴随一个或以上的水侧操作参数，例如锅炉水位、锅炉馈送水质量流速、及锅炉蒸汽（热水）质量流速方面的变化，或从附加电路36输出的信号反映出来的在燃烧侧操作参数，例如燃料质量流速或空气质量流速方面的变化。

控制器22根据需要确定调节的燃烧率以维持在设置点锅炉压力处的锅炉载荷，并且在控制燃料流控制设备24方面使用该调节的燃烧率。控制器22通过参考编程进入控制器的空气/燃料伺服映射50选择与该燃烧率关联的期望燃料伺服位置u_f，并且重新定位燃料流控制设备24到期望的燃料伺服位置u_f，其改变了到燃烧器24的燃料质量流速。

控制器22在控制气流控制设备26方面也使用调节的燃烧率。控制系统20包括氧气微调控制反馈环40，如在图2所述的示例实施例中，在选择期望燃料伺服位置u_f方面由控制器22使用调节的燃烧率在附加电路48处响应于氧气微调信号47进一步被调节。氧气微调控制器44基于错误信号45例如通过应用PID函数到错误信号45产生氧气微调信号47。错误信号45从负反馈电路42输出，负反馈电路42接收表示感测的过量氧气含量的信号43和表示控制器22经过参考过量氧气目标曲线f₂(x)所选择的对于该调节的燃烧率的设置点过量氧气含量的信号41作为输入，f₂(x)如前面提及地是燃烧率的函数。

如果控制系统20包括氧气微调控制反馈环，则控制器22参考编程进入控制器的空气/燃料伺服映射50来选择与进一步调节的燃烧率关联的空气伺服位置u_a，或者如果没有包括氧气微调控制反馈环，则直接选择与所述调节的燃烧率关联的空气伺服位置u_a。控制器22随后重新定位气流控制设备26到选择的空气伺服位置u_a，其改变到燃烧器24的空气质量流速。

现在参考图3，空气/燃料伺服映射50包括表示在从低燃烧点到高燃烧点的一系列燃烧率的每一个处的一组协调位置，该组协调位置代表燃料流控制设备24（曲线F）的相应期望致动器位置和气流控制设备26（曲线A）的相应期望致动器位置。当技术人员在锅炉上安装燃烧控制系统20时，构成空气/燃料伺服映射50的非线性曲线A和F必须经由称为调试运行的过程来获得。如前面提示的，在通常情况下，技术人员利用试错过程来实施燃烧控制系统的调试运行。在本发明的用于调试运行燃烧控制系统20的方法中，通过迭代映射过程省略试错过程，迭代映射过程使用算法来估计在燃料流控制设备24和气流控制设备26的其中一个的任何设定伺服位置处的另一个的最佳伺服位置。

对于每个燃烧率的一对协调的致动器位置通过如下方式获得：设置燃料流控制设备或气流控制设备的其中一个的伺服位置、并且操作燃料流控制设备24或气流控制设备26的另一个以调节到燃烧器的燃料流或气流，使得在排气烟囱内的过量氧气的量保持在目标过量氧气水平。通常，目标过量氧气水平表示一氧化碳和其他不期望的排放物，例如氮的氧化物的浓度保持在最低水平的燃烧状况。在本发明方法的实施例中，映射过程如下地实施：首先给选择的燃烧率选择燃料流控制伺服位置以及随后应用本发明的方法以确定在每个选择的燃烧率处的最佳气流控制伺服位置。在本发明方法的另一个实施例中，映射过程如下地进行：首先给选择的燃烧率选择气流控制伺服位置以及随后应用本发明的方法以确定在每个选择的燃烧率处的最佳燃料流控制伺服位置。

为了调试运行燃烧控制系统20，执行调试运行任务的技术人员需要如在传统实践中地为着火点和低燃烧率手动地限定最佳燃料伺服位置，即燃料流控制设备24的位置，及最佳空气伺服位置，即气流控制设备26的位置。在为着火点和低燃烧点限定燃料伺服位置和空气伺服位置之后，不是通过传统的试错过程继续进行，而是，在本发明的用于调试运行燃烧控制系统20的方法中，使用算法来帮助确定整个操作范围内的多个燃烧率点的一系列协调的燃料和空气致动器位置。

下文中将参考示例实施例描述本发明的方法，其中在与燃烧率关联的设定燃料伺服位置，为每个燃烧率迭代空气伺服位置。现在参考图4，呈现的是表示根据本发明辅助调试运行方法的示例算法的示例应用的方框图。如第一步骤，表示为102，在应用本发明的辅助调试运行方法中，控制器22获得在低燃烧率处的燃料伺服位置、燃烧器调节比、燃料流特性及供应燃料的压力。利用这些获得的信息，控制器22接下来在步骤104计算在高燃烧率的燃料伺服位置。在步骤106，控制器22获得预选数量的调试运行点，也就是，在低燃烧率和高燃烧率之间的燃烧率，将要确定这些燃烧率处的协调的燃料和空气伺服位置；以及从预设查询表获得那些选择的燃烧率点中每一个的过量氧气目标值。

在步骤108，控制器22计算与从低到高燃烧率选择的燃烧率点的每个关联的燃料伺服位置。如果燃料流特性对于燃料流控制设备24的伺服位置在低燃烧率和高燃烧率之间是相对线性的，那么在位于低燃烧率处的燃料伺服位置与位于高燃烧处的燃料伺服位置之间以均匀间隔的燃料伺服位置的增量选择燃料伺服位置，以对应于相同数量的燃烧率。然而，如果燃料流特性对于燃料流控制设备24的伺服位置在低燃烧率和高燃烧率之间是严重非线性的，那么在位于低燃烧率处的最小燃料流与位于高燃烧处的最大燃料流之间以均匀间隔的燃料流的增量选择燃料伺服位置，以对应于相同数量的燃烧率。

对于调试运行将发生的第一点，其是所选择的点中的挨着低燃烧率点并比其大的第一燃烧率点，例如最大燃烧率的3%附近的燃烧率，控制器22在步骤110基于在第一选择的调试运行燃烧率和低燃烧率之间的燃料伺服位置的变化计算第一选择的调试运行燃烧率的初始空气伺服位置。接下来，在步骤112，控制器22根据与在步骤108确定的那个燃烧率点关联的燃料伺服位置设置燃料流控制设备24、并且根据与在步骤110确定的那个燃烧率点关联的空气伺服位置设置气流控制设备26。在等待用于确定燃烧种类（CO、过量氧气、NO_X）的预选时间长度之后，例如大约1分钟之后，在步骤114获得燃烧烟道气的采样。在允许短时间长度的种类收集后，例如另一分钟，控制器22接下来在步骤116中核实过量氧气含量是否在它的目标值的可接受范围内及感测的CO、NO_X排放是否在可接收的限度内。

如果过量氧气含量不是在它的目标值范围内和/或CO或NO_X排放不是在可以接受的限度内，控制器22在步骤118利用下面两个公式中的一个计算气流控制设备26的新伺服位置：

Figure 2008801320917100002DEST_PATH_IMAGE005

其中v_a表示在之前燃烧率处的空气伺服位置，及v_b表示在当前燃烧率处的初始空气伺服位置，δ表示在当前燃烧率与之前燃烧率之间的燃烧率变化，O^t ₂、O^a ₂、O^b ₂分别表示目标过量氧气含量值，在伺服位置v_a和v_b测量的过量氧气含量值。第一个公式一般在位于第二燃烧率处的燃料流控制伺服位置与在第一燃烧率处的燃料流控制伺服位置不同时应用。第二个公式一般在位于第二燃烧率处的燃料流控制伺服位置不变时候应用。

计算了新的空气伺服位置后，控制器22返回到步骤112并且将气流控制设备26移动到与新的空气伺服位置关联的位置，并且再次重复执行步骤112到118直到过量氧气含量是在它的目标值的可以接受范围内及感测的CO、NO_X排放是在可以接受的限度内，或者直到已经执行预选最大次数的迭代。

当过量氧气含量是在它的目标值的可以接受范围内及感测的CO、NO_X排放是在可以接受的限度内，或者在已经执行预选最大次数的迭代之后，控制器22前进到选择的多个调试运行燃烧率中的下一个更大的调试运行燃烧率，并且在步骤120基于在与前面两个燃烧率关联的空气伺服位置之间的变化，即，视具体情况，根据与第一调试运行燃烧率和低燃烧率关联的所确定的空气伺服位置之间的变化或者根据与两个最靠前的调试运行燃烧率点关联的空气伺服位置之间的变化计算下一个选择的调试运行燃烧率的初始空气伺服位置。接下来在步骤122，控制器22根据与在步骤108确定的那个燃烧率点关联的燃料伺服位置设置燃料流控制设备24、及根据与在步骤120确定的那个燃烧率点关联的空气伺服位置设置空气流控制设备26。在等待用于确定燃烧种类（CO、过量氧气、NO_X）的预选时间长度后，例如大约1分钟之后，在步骤124获得燃烧烟道气的采样。在允许短时间长度的种类收集后，例如另一分钟，控制器22接下来在步骤126中核实过量氧气含量是否在它的目标值的可接受范围内及感测的CO和NO_X排放是否在可接收的限度内。

如果过量氧气含量不是在它的目标范围内和/或CO或NO_X排放不是在可以接受的限度内，控制器22在步骤128利用下面两个公式中的一个计算气流控制设备26的新伺服位置：

其中v_a表示在之前燃烧率处的空气伺服位置，及v_b表示在当前燃烧率处的初始空气伺服位置，δ表示在当前燃烧率与之前燃烧率之间的燃烧率变化，O^t ₂、O^a ₂、O^b ₂分别表示目标过量氧气含量值，在伺服位置v_a和v_b测量的过量氧气含量值。如前面提及的，第一个公式一般在位于第二燃烧率处的燃料流控制伺服位置与位于第一燃烧率处的燃料流控制伺服位置不同时应用。第二个公式一般在位于第二燃烧率处的燃料流控制伺服位置不变时候应用。

计算了新的空气伺服位置后，控制器22返回到步骤122并且将气流控制设备26移动到与新的空气伺服位置关联的位置，并且再次重复执行步骤122到128直到过量氧气含量是在它的目标值的可以接受范围内及CO和NO_X排放是在可以接受的限度内，或者直到已经执行了预选最大次数的迭代。

当过量氧气含量是在它的目标值的可以接受范围内及CO和NO_X排放是在可以接受的限度内，或者在已经执行预选最大次数的迭代之后，控制器22前进到选择的多个调试运行燃烧率的下一个更大调试运行燃烧率，并且重复步骤122到128直到已经为选择的调试运行燃烧率中的最后一个确定了协调的燃料和空气伺服位置，在最后一个选择的调试运行燃烧率点处已经完成了调试运行过程。

在图5a中所示的、在最小燃烧率和最大燃烧率之间的各个不同的选择的燃烧率处形成的协调的燃料流控制伺服位置和气流控制伺服位置的组存储在可操作地与控制器22关联的存储体中。此外，在图5b中所示的、在最小燃烧率和最大燃烧率之间的每个选择的燃烧率处的各个不同的空气伺服位置测量的烟道气内的过量氧气含量水平存储在可操作地与控制器22关联的存储体中。

根据在此公开的方法，氧气微调控制器44的调节在调试运行过程期间发生而不是在调试运行过程完成之后发生。在调试运行过程期间确定协调的燃料伺服和空气伺服位置组的每个选择的燃烧率处，在各个选择的燃烧率处由控制器22建立一个函数，该函数建立在寻找与在所选择的燃料率处的燃料伺服位置关联的最佳空气伺服位置的过程中当空气伺服位置变化时烟道气内测量的过量氧气含量的随时间变化的模型。现在参考图6，根据前文描述的调试运行过程，在第一选择的燃烧率处，在步骤202，燃料伺服定位在与选择的燃烧率关联的选择的位置，并且随后在步骤204，空气伺服定位在选择的初始位置。一定时间延迟后在步骤206，例如1分钟的延迟，以允许燃烧过程达到稳定状态以便在烟道气中的种类处于稳态值之后，在步骤208测量在烟道气内的过量氧气水平并且最终测量值存储在控制器22内。在步骤210，测量的过量氧气含量与在可接受过量氧气含量目标水平附近的预选范围比较。如果测量的过量含量在目标范围之外，那么改变空气伺服的位置并且重复步骤206到212直到在烟道气内测量的过量氧气含量落入与第一选择的燃烧率关联的预选过量氧气含量目标值的预定范围内，借此建立第一空气伺服位置与第一燃料伺服位置的第一协调组。当在调试运行过程期间在第一选择的燃烧率处的空气伺服位置变化时测量在烟道气内的过量氧气含量。当控制器22已经接收在选择的燃烧率处的所有过量氧气含量测量值时，控制器22在步骤214基于这些测量值建立构造在过量氧气含量测量值与第一选择的燃烧率之间关系的模型的函数。在步骤216，如果在燃烧范围内的最后燃烧率还没有被处理，那么控制器22在步骤218改变燃烧率到下一个选择的燃烧率。控制器22在调试运行过程期间使用的每个选择的燃烧率处重复步骤202到214，从而在每个选择的燃烧率处建立变换函数模型。一旦已经在最后的选择的燃烧率处建立燃料伺服和空气伺服位置的协调组，那么控制器22在步骤220存储多个变换函数模型。在步骤230，控制器22使用在调试运行期间在各个不同的燃烧率处建立的多个变换函数模型来调节氧气微调控制器44。

现在参考图7，示出了三个图，描述了空气伺服位置在三个示例燃烧率每一个处变化时，在烟道气内测量的过量氧气含量随时间的变化。为了说明目的，选择燃烧系统20的最大燃烧率的10%、40%和80%的燃烧率来介绍。在每个燃烧率，控制器22将函数关系组合在测量值上。在一个实施例中，在给定燃烧率处以该燃烧率处的协调的燃料伺服位置和空气伺服位置组运行的开始后，函数关系可以是这个形式：

Figure 2008801320917100002DEST_PATH_IMAGE007

其中A是增益因子常数，B是时间延迟，C是时间常数，s是拉普拉斯变量。然而应该理解，在应用这里公开的调节方法中，变换函数模型可以呈现其他形式。

例如，在10%的燃烧率，该设备的氧气微调控制器的变换函数G(s)可以由函数关系表示：

在40%的燃烧率，该设备的氧气微调控制器的变换函数G(s)可以由函数关系表示：

Figure 2008801320917100002DEST_PATH_IMAGE009

并且

在80%的燃烧率，该设备的氧气微调控制器的变换函数G(s)可以由函数关系表示：

这些函数关系仅为示例的并且仅介绍用于示意之目的，并且不被认为是任何特定函数关系可以呈现的数学形式的限制。

当在调试运行过程期间在每个选择的燃烧率处定义了变换函数模型后，控制器22使用多个函数模型调节氧气微调控制器44。如果多个变换函数模型的全部或一部分的各自的增益因子常数、时间常数、及时间延迟常数处于相似的量级，那么控制器22将在形成在整个燃烧范围内或至少在燃烧范围的表示多个燃烧率的相对较大部分内可用的单个平均变换函数模型中计算平均增益因子常数、平均时间常数并且选择最大时间延迟常数。在一个实施例中，该方法可以包括确定代表与在整个燃烧范围上的多个选择的燃烧率关联的多个变换函数模型的、该多个选择的燃烧率的平均变换函数模型的步骤。在一个实施例中，该方法可以包括确定代表与多个选择的燃烧率的至少两个关联的多个变换函数模型的、该多个选择的燃烧率的至少两个的平均变换函数模型的步骤。当在完全不同的燃烧率处的变换函数模型呈现完全不同的增益因子常数或时间常数，并且期望将燃烧范围分成两个或以上的段并且定义一系列平均变换函数模型，其中每个燃烧范围段对应一个平均变化函数模型，而不是试图定义在整个燃烧范围上在所有燃烧率处可用的单个平均变换函数模型时，后一个方法可以被使用。

在燃烧控制系统20的一个实施例中，氧气控制器44可以是比例—积分—微分（PID）类型控制器。在这种情况下，调节方法包括利用单个平均变换函数模型计算在整个燃烧范围内或一段燃烧范围内可用的氧气微调控制器的比例参数增益因子的步骤。在这种情况下，调节方法包括利用单个平均变换函数模型计算在整个燃烧范围内或一段燃烧范围内可用的氧气微调控制器的积分参数增益因子的步骤。

如在此公开的调试运行蒸汽/热水锅炉的燃烧控制系统的辅助调试运行方法提供可靠的基于公式的确定协调的空气和燃料致动器位置的迭代方法。与在常规使用中的典型试错方法相比较，这个基于公式的、迭代的、辅助调试运行方法提供了协调的燃料流控制伺服位置和气流控制伺服位置的改进精度，显著减少调试运行需要的时间，并且减少了冗长的工作和对与调试运行的常规试错方法关联的调试运行人员经验的依赖性。将调节氧气微调控制器的方法集成到在此描述的调试运行方法中从而调试运行过程和氧气微调控制器的调节发生在同一阶段，而不是在两个不同的阶段，简化了整个过程，并且大大减少了完成调试运行过程和氧气微调控制器的调节所需要的时间。应该理解，在此公开的用于在并行定位的燃烧控制系统的调试运行过程期间调节氧气微调控制器的方法不仅可以与在此公开的特定调试运行方法一起使用，而且可以与常规的调试运行的试错方法或其他的调试运行方法一起使用。

在前文描述的调节方法的示例实施例中，在调试运行过程期间，首先在每个选择的率处选择燃料伺服位置，并且改变空气伺服位置，直到在烟道气内测量的过量氧气含量的稳定状态值落入与每个相应的选择的燃烧率关联的预选过量氧气目标值的预定范围，借此建立在每个选择的燃烧率处的协调的空气伺服位置和燃料伺服位置组。在前文公开的调节方法的替代性实施例中，在调试运行过程期间，首先在每个选择的率处选择空气伺服位置，并且改变燃料伺服位置，直到在烟道气内测量的过量氧气含量的稳定状态值落入与每个相应的燃烧率关联的预选过量氧气目标值的预定范围，借此建立在每个选择的燃烧率处的协调的空气伺服位置和燃料伺服位置的组。在任一个调试运行方法中，在改变气流控制设备或燃料流控制设备的一个或另一个的伺服位置的同时获取在烟道气中测量的过量氧气含量测量值，并且在建立为在过量氧气含量与选择的燃烧率之间的关系建模的函数中使用该过量氧气含量测量值。

虽然已经参考示出的示例实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员应该认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以作出各种修改。本领域的技术人员也将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，等同物可以替代参考在此公开的示例实施例描述的元件和步骤。因此，本发明旨在不被限制为如公开的具体实施例，而是本发明将包括落入附属权利要求的范围内的所有实施例。

Claims

1.一种在燃烧控制系统的调试运行过程期间调节氧气微调控制器的方法，所述燃烧控制系统用于控制锅炉燃烧系统的运转，所述锅炉燃烧系统排放烟道气并且具有可操作地与燃烧器关联的燃料流控制设备和可操作地与燃烧器关联的气流控制设备，该方法包括步骤：

（a）在第一选择的燃烧率点处选择与该选择的燃烧率点关联的燃料流控制设备的伺服位置或气流控制设备的伺服位置中的一个；

（b）为该选择的燃烧率点限定过量氧气含量目标值；

（c）改变气流控制设备或燃料流控制设备中另一个的伺服位置直到在烟道气内测量的过量氧气含量的稳定状态值落入在与第一选择的燃烧率关联的预选过量氧气含量目标值的预定范围内，借此建立第一空气伺服位置和第一燃料伺服位置的第一协调组；

（e）基于来自步骤（d）测量的过量氧气含量和对应的伺服位置为过量氧气含量和第一选择的燃烧率之间的关系建立变换函数模型；

（f）对多个选择的燃烧率重复步骤（a）到（e）；以及

（g）存储与多个选择的燃烧率的每个相应的燃烧率关联的变换函数模型；

（h）基于来自步骤（g）的变换函数模型计算氧气微调控制器的控制器参数并储存该控制器参数。

2.如权利要求1所述的调节氧气微调控制器的方法，还包括确定代表与多个选择的燃烧率中的至少两个关联的多个变换函数模型的平均变换函数模型的步骤。

3.如权利要求2所述的调节氧气微调控制器的方法，还包括利用平均变换函数模型计算氧气微调控制器的比例参数增益因子的步骤。

4.如权利要求2所述的调节氧气微调控制器的方法，还包括利用平均变换函数模型计算氧气微调控制器的积分参数增益因子的步骤。

5.如权利要求1所述的调节氧气微调控制器的方法，还包括基于来自步骤（g）的在所述燃烧率处获得的变换函数模型在每个燃烧率处计算与所述燃烧率关联的一组控制参数的步骤。