专利名称：用于燃烧控制系统的辅助试运转方法
技术领域：
本发明一般涉及燃烧天然气及油燃烧锅炉，更具体而言涉及用于工业和商业天然气及油燃烧、蒸汽/热水锅炉的燃烧控制系统。
背景技术：
一般与工业和商业锅炉相结合地采用燃烧控制器以便调节到锅炉的燃烧器的空气流和燃料流。一种类型的燃烧控制器使用空气流和燃料流致动器的并行定位以在锅炉的整个工作范围内调节空气流和燃料流以保证跨越整个工作范围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，燃烧控制器通过操纵与一组空气节气阀和/或在操作上与变速气流风扇相关变频驱动器相关的致动器来控制空气流。燃烧控制器还通过操纵诸如电磁阀或其它类型的流体伺服阀等燃料致动器以增加或减少燃料流来控制燃料流以匹配期望的着火速度。锅炉的工作范围一般由与燃烧可以持续的最小着火速度相当的低着火点和与燃烧器的最大能量输出相当的高着火点之间的其着火范围来定义。着火范围取决于锅炉的燃烧器的调节比，亦即最高能量输出与最低能量输出之间的比。对于锅炉着火范围内的每个给定着火速度而言，必须定义空气供应和燃料供应致动器的一对适当位置。然后，每对致动器位置对应于所定义的空气/燃料比，该空气/燃料比转而对于所得到的着火速度确定燃烧的效率、排放和稳定性。所确定的协调的空气和燃料致动器位置的组(set)提供了映射 (map)或算法，其被锅炉控制器在锅炉的工作期间用来响应于着火速度而调整燃烧器燃料阀和空气节气阀。当燃烧控制系统被首先安装在锅炉上时，需要在着火范围内的许多点、即着火速度处定义期望的空气和燃料致动器位置，因为成组的空气和燃料致动器位置与着火速度之间的关系是非线性的。在整个着火范围内定义适当的燃料和空气致动器位置的过程一般称为锅炉燃烧控制系统的试运转。试运转过程的目的是找到跨越整个工作范围内的各种点处的一组协调的空气和燃料致动器位置，使得可以实现安全、效率、和环境要求。在用于工业锅炉的常规做法中，试运转目前是手动执行的。试运转技术员将首先设置符合称为“点火点”和“低着火点”的两对燃料和空气致动器位置。接下来，技术员将选择并预置用于所有着火速度的相应的空气和燃料致动器位置，从低着火点到高着火点通常多于十二个点。然后，技术员在每个此类点处使用试错法来搜索每个着火速度点处的可接受的燃料和空气致动器位置。由于致动器与流量和期望的空气/燃料比之间的非线性性， 此搜索过程是乏味的，并且性能取决于试运转技术员的经验。此外，由于诸如燃料变化等过程条件变化或调整要求，要求在一定的时间段内重复此类试运转。
发明内容
提供了一种用于对用于控制锅炉燃烧系统的操作的燃烧控制系统进行试运转的方法，所述锅炉燃烧系统具有燃烧器、在操作上与所述燃烧器相关联的燃料流控制设备和在操作上与所述燃烧器相关联的空气流控制设备。所述方法包括步骤在最小着火速度与最大着火速度之间的多个所选着火速度点处映射用于燃料流控制设备和空气流控制设备的多组协调的伺服位置。对于所述多个所选着火速度点中的至少一个而言，该映射步骤包括如下步骤(a)确定与所选着火速度点相关的燃料流控制设备的伺服位置或空气流控制设备的伺服位置中的一个；(b)限定用于所选着火速度点的过剩氧气(O2)含量目标值；(c)将所述空气流控制设备或所述燃料流控制设备中的另一个从被已知为与小于所述过剩氧气含量目标值的测量过剩氧气含量值相关联的前一伺服位置重新定位至被估计为与大于所述目标值的过剩氧气含量值相关联的当前伺服位置；(d)通过应用算法来估计所述空气流控制设备或所述燃料流控制设备中的另一个在所选着火速度处的最佳伺服位置，所述算法包括前一伺服位置、当前伺服位置、前一伺服位置处的过剩氧气含量的测量值、当前伺服位置处的过剩氧气含量的测量值以及所述过剩氧气目标值的函数；以及(e)重复步骤(C)和步骤(d)直至当前伺服位置处的过剩氧气含量的测量值落入所述过剩氧气目标值的预选范围为止，从而定义所述空气流控制设备或所述燃料流控制设备中的另一个在所选着火速度处的最佳伺服位置；以及(f)保存所述空气流控制设备或所述燃料流控制设备中的另一个在所选着火速度处的最佳伺服位置，并且保存步骤(a)处的与所选着火速度相关联的所述燃料流控制设备或所述空气流控制设备中的一个的伺服位置，作为与所选着火速度相关联的协调的组。在实施例中，对燃烧控制系统进行试运转的方法还包括步骤如果在所选着火速度下在当时的当前伺服位置处的所测量过剩氧气含量未落入过剩氧气含量目标值的预选范围内，则在预选的迭代次数之后终止步骤(C)和步骤(d)的重复，并将当时的当前伺服位置定义为与所选着火速度相关联的协调的组。在实施例中，对燃烧控制系统进行试运转的方法包括另一步骤重复步骤(a)至步骤(f)，直至已在最小着火速度与最大着火速度之间的多个期望的所选着火速度点中的每一个处建立燃料流控制伺服位置与空气流控制伺服位置的协调的组。在本发明的方法的实施例中，通过首先选择用于所选着火速度的燃料流控制伺服位置并随后应用本发明的方法来确定每个所选着火速度处的最佳空气流控制伺服位置，来执行所述映射过程。在本发明的方法的另一实施例中，通过首先选择用于所选着火速度的空气流控制伺服位置并随后应用本发明的方法来确定每个所选着火速度处的最佳燃料流控制伺服位置，来执行所述映射过程。在本发明的方法的实施例中，通过应用包括前一空气伺服位置、当前空气伺服位置、前一空气伺服位置处的过程氧气含量的测量值、当前空气伺服位置处的过剩氧气含量的测量值以及过剩氧气目标值的函数的算法来估计用于所选着火速度的所述空气流控制设备或所述燃料流控制设备中的另一个的最佳伺服位置的步骤包括应用以下两个公式中的一个
权利要求
1.一种对燃烧控制系统进行试运转的方法，所述燃烧控制系统用于控制锅炉燃烧系统的操作，所述锅炉燃烧系统具有燃烧器、在操作上与所述燃烧器相关的燃料流控制设备以及在操作上与所述燃烧器相关联的空气流控制设备，所述方法包括在最小着火速度与最大着火速度之间的多个所选着火速度点处映射用于所述燃料流控制设备和所述空气流控制设备的多组协调的伺服位置，对于所述多个所选着火速度点中的至少一个而言，所述映射过程包括如下步骤(a)确定与所选着火速度点相关联的燃料流控制设备的伺服位置或空气流控制设备的伺服位置中的一个；(b)限定用于所选着火速度点的过剩氧气含量目标值；(c)将所述空气流控制设备和所述燃料流控制设备中的另一个从被已知为与小于所述过剩氧气含量目标值的测量过剩氧气含量值相关联的前一伺服位置重新定位至被估计为与大于所述目标值的过剩氧气含量值相关联的当前伺服位置；(d)通过应用算法来估计所述空气流控制设备或所述燃料流控制设备中的另一个在所选着火速度处的最佳伺服位置，所述算法包括前一伺服位置、当前伺服位置、前一伺服位置处的过剩氧气含量的测量值、当前伺服位置处的过剩氧气含量的测量值以及所述过剩氧气目标值的函数；以及(e)重复步骤(c)和步骤(d)直至当前伺服位置处的过剩氧气含量的测量值落入所述过剩氧气目标值的预选范围为止，从而定义所述空气流控制设备或所述燃料流控制设备中的另一个在所选着火速度处的最佳伺服位置；以及(f)保存所述空气流控制设备或所述燃料流控制设备中的另一个在所选着火速度处的最佳伺服位置，并且保存步骤(a)处的与所选着火速度相关联的所述燃料流控制设备或所述空气流控制设备中的一个的伺服位置，作为与所选着火速度相关联的协调的组。
2.如权利要求1所述的对燃烧控制系统进行试运转的方法，还包括步骤如果所测量的过剩氧气含量未落入所述过剩氧气含量目标值的预选范围内，则在预选的迭代次数之后终止步骤(c)和步骤(d)的重复，并将当时的当前伺服位置定义为与所选着火速度相关联的协调的组。
3.如权利要求2所述的对燃烧控制系统进行试运转的方法，还包括步骤重复步骤(a) 至步骤(f)，直至已在所述最小着火速度与所述最大着火速度之间的多个期望的所选着火速度点中的每一个处建立燃料流控制伺服位置和空气流控制伺服位置的协调的组。
4.如权利要求1所述的对燃烧控制系统进行试运转的方法，其中，对于所述多个所选着火速度点中的至少一个而言，所述映射过程包括步骤(a)确定用于所选着火速度点的燃料流控制伺服位置；(b)限定用于所选着火速度点的过剩氧气含量目标值；(c)将所述空气流控制设备从被已知为与小于所述过剩氧气含量目标值的测量过剩氧气含量值相关联的前一空气伺服位置重新定位至被估计为与大于所述目标值的过剩氧气含量值相关联的当前空气伺服位置；(d)通过应用算法来估计用于所选着火速度的最佳空气流控制伺服位置，所述算法包括前一空气伺服位置、当前空气伺服位置、前一空气伺服位置处的过剩氧气含量的测量值、 当前空气伺服位置处的过剩氧气含量的测量值以及所述过剩氧气目标值的函数；以及(e)重复步骤(c)和步骤(d)直至当前空气伺服位置处的过剩氧气含量的测量值落入所述过剩氧气目标值的预选范围为止，从而定义所选着火速度处的最佳空气流控制伺服位置；以及(f)保存所选着火速度处的最佳空气流控制伺服位置以及与所选着火速度相关联的燃料流控制伺服位置，作为与所选着火速度相关联的协调的组。
5.如权利要求4所述的对燃烧控制系统进行试运转的方法，其中，通过应用包括前一空气伺服位置、当前空气伺服位置、前一空气伺服位置处的过剩氧气含量的测量值、当前空气伺服位置处的过剩氧气含量的测量值以及所述过剩氧气目标值的函数的算法来估计用于所选着火速度的最佳空气流控制伺服位置的步骤包括应用以下两个公式中的一个
6.如权利要求5所述的对燃烧控制系统进行试运转的方法，其中，在处于第二着火速度的燃料流控制伺服位置不同于处于第一着火速度的燃料流控制伺服位置时，应用所述公式中的第一个。
7.如权利要求5所述的对燃烧控制系统进行试运转的方法，其中，在处于第二着火速度的燃料流控制伺服位置不变时，应用所述公式中的第二个。
8.如权利要求1所述的对燃烧控制系统进行试运转的方法，其中，对于所述多个所选着火速度点中的至少一个而言，所述映射过程包括步骤(a)选择用于所选着火速度点的空气流控制伺服位置；(b)限定用于所选空气流伺服位置的过剩氧气含量目标值；(c)将所述燃料流控制设备从被已知为与小于所述过剩氧气含量目标值的测量过剩氧气含量值相关联的前一燃料伺服位置重新定位至被估计为与大于所述目标值的过剩氧气含量值相关联的当前燃料伺服位置；(d)通过应用算法来估计用于所选空气伺服位置的最佳燃料流控制伺服位置，所述算法包括前一燃料伺服位置、当前燃料伺服位置、前一燃料伺服位置处的过剩氧气含量的测量值、当前燃料伺服位置处的过剩氧气含量的测量值以及所述过剩氧气目标值的函数；以及(e)重复步骤(c)和步骤(d)直至当前燃料伺服位置处的过剩氧气含量的测量值落入所述过剩氧气目标值的预选范围为止，从而定义所选空气伺服位置处的最佳燃料流控制伺服位置；以及(f)保存所选空气伺服位置处的最佳燃料流控制伺服位置以及与所选着火速度相关联的所选空气伺服位置伺服位置作为与所选着火速度相关联的协调的组。
全文摘要
提供了一种方法，用于对燃烧控制系统进行试运转以便控制锅炉燃烧系统的操作。该方法包括步骤通过使用算法和迭代过程来识别协调的空气和燃料致动器位置而不是试错法，来映射最小着火速度与最大着火速度之间的多个所选着火速度点处的用于燃料流控制设备和空气流控制设备的多组协调的伺服位置。
文档编号F24H9/20GK102549349SQ200880128728
公开日2012年7月4日 申请日期2008年2月20日 优先权日2008年2月20日
发明者D·S·利斯钦斯基, G·彭恰, J·范, M·A·勒利克, M·B·科尔克特三世, T·肯尼迪 申请人:Utc消防及保安公司