鍋爐液位的PID控制

1、學(xué)生：高騰龍、戴孛豐學(xué)生：高騰龍、戴孛豐2015年年5月月12日日鍋爐液位的PID控制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常見鍋爐引言鍋爐是工業(yè)過程中不可缺少的動(dòng)力設(shè)備,其作用就是有效地把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能,或再通過相應(yīng)設(shè)備將熱能轉(zhuǎn)化為其它生產(chǎn)和生活中所需要的能量形式。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,生產(chǎn)過程不斷強(qiáng)化,生產(chǎn)設(shè)備不斷更新,鍋爐也向著大容量、高參數(shù)、高效率方向發(fā)展。在鍋爐的幾個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,鍋爐水位的控制是保證鍋爐安全運(yùn)行的必要條件,是鍋爐正常運(yùn)行的主要標(biāo)志之一。水位觀測(cè)的難點(diǎn)鍋爐汽包水位相對(duì)主蒸汽壓力、溫度這類參數(shù)而言，并不是需要精確控制的參數(shù)，一般情況下，二個(gè)汽包水位測(cè)量示值偏差在30mm以內(nèi)是可以接受的。

2、而在正常條件下保持這樣的精確度不是十分困難的。但是，由于汽包水位測(cè)量對(duì)象十分復(fù)雜，而汽包水位測(cè)量采用的聯(lián)通管式或差壓式測(cè)量原理，使得汽包壓力和測(cè)量參比條件變化時(shí)會(huì)造成遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出上述要求的非常大的誤差。所以長期以來，保證汽包水位測(cè)量準(zhǔn)確性一直是擺在我們面前的一個(gè)難點(diǎn)和關(guān)鍵問題。鍋爐內(nèi)部構(gòu)造現(xiàn)代大型鍋爐汽包內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖下圖所示。汽包長達(dá)20m左右，汽包內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。鍋爐水冷壁的上升管經(jīng)聯(lián)箱匯集后，通過較少的管路沿汽包長度方向均勻分布地與汽包相聯(lián)，而下降管則直接沿汽包長度方向均勻分布地與汽包相聯(lián),兩側(cè)端頭處不聯(lián)接上升管和下降管。汽包內(nèi)裝有旋風(fēng)分離器，從上升管來的汽水混合物送入旋風(fēng)分離器，分離出來的

3、蒸汽通過汽包頂部的蒸汽導(dǎo)管引出至過熱器，余下的水落入汽包內(nèi)，再通過與汽包底部聯(lián)接的下降管至下降管聯(lián)箱再回到水冷壁受熱面繼續(xù)受熱。鍋爐連續(xù)排污的連通管和加藥管的連通管布置在汽包正常水位線下不遠(yuǎn)的地方。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖鍋爐汽包水位測(cè)量對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性當(dāng)由于給水流量擾動(dòng)，造成給水流量與蒸汽流量不平衡時(shí)，汽包水位響應(yīng)特性如圖2-2?，F(xiàn)代大型鍋爐，汽包水位的飛升速度是非?？斓模瑢?duì)于1025t/h鍋爐，當(dāng)給水產(chǎn)生100%擾動(dòng)時(shí)，一般15秒左右汽包水位就會(huì)到達(dá)事故停爐值。給水流量擾動(dòng)下水位的階躍響應(yīng)曲線鍋爐汽包水位測(cè)量對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性當(dāng)由于蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)，汽包水位響應(yīng)特性蒸汽流量擾動(dòng)下水位的階躍響應(yīng)曲線虛假

4、水位的形成正常情況下，水冷壁上升管內(nèi)和汽包內(nèi)上升管區(qū)的水容積中的汽包含量較多，而水冷壁下降管內(nèi)和汽包內(nèi)下降管區(qū)的水容積中的汽泡含量很少。汽包壓力將隨之快速降低，對(duì)應(yīng)的飽和水溫度降低，于是汽包水平面以下的水容積中的一部分水會(huì)汽化而生成汽泡，造成汽包水位抬高，由于爐水汽化造成的水位抬高速度快于汽水不平衡造成的水位下降速度，因而出現(xiàn)“假水位”現(xiàn)象?！凹偎弧睂?shí)際上是汽包內(nèi)實(shí)實(shí)在在的真水位，人們稱之謂“假水位”是因?yàn)?，它不是由于汽水不平衡引起的持續(xù)的飛升變化，而是由于汽包壓力急劇變化，使?fàn)t水中汽泡含量瞬間增減而造成的汽包水位瞬間變化。鍋爐水位觀測(cè)的方法1.差壓式鍋爐汽包水位計(jì)2.聯(lián)通管式鍋爐汽包水位計(jì) 解決方案采用以給水流量、蒸汽流量、鍋爐汽包水位作為調(diào)節(jié)信號(hào)的串級(jí)三沖量控制方案,以克服“虛假水位”的影響以及各種干擾對(duì)水位的影響為目的,研究自適應(yīng)模糊PID控制在鍋爐控制中的應(yīng)用,同時(shí)將自適應(yīng)模糊PID控制系統(tǒng)與常規(guī)PID控制系統(tǒng)比較,用仿真例子證明了自適應(yīng)模糊PID控制優(yōu)于常規(guī)PID控制。控制框圖PID算法流程圖方案的實(shí)現(xiàn)西門子西門子PLC控制