鍋爐主蒸汽壓力控制系統(tǒng)

1、鍋爐蒸汽壓力控制系統(tǒng)工程背景： 鍋爐計(jì)算機(jī)控制是近年來開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是微型計(jì)算機(jī)軟硬件，自動(dòng)控制和鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全，穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用為計(jì)算機(jī)控制，能對(duì)鍋爐進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)控制等多項(xiàng)功能。由于我國(guó)工業(yè)鍋爐生產(chǎn)操作水平落后造成很多大量的熱能丟失，實(shí)踐證明，工業(yè)鍋爐實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)控制是鍋爐安全生產(chǎn)，提高熱效率，節(jié)約能源的一大創(chuàng)舉，因?yàn)殄仩t生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。 采用過程控制對(duì)工業(yè)鍋爐進(jìn)行控制，采用先進(jìn)的控制算法，以達(dá)到優(yōu)化技術(shù)指標(biāo)，提高勞動(dòng)效益和設(shè)計(jì)效益提高勞動(dòng)生產(chǎn)率節(jié)約能源，改善勞動(dòng)條件，保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生

2、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的作用。 鍋爐的工作原理：鍋爐的工作原理：鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設(shè)備。它通過煤、油或燃?xì)獾热剂系娜紵尫诺哪芰浚⑼ㄟ^傳熱過程將能量傳遞給水，使水轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，蒸汽直接供給工業(yè)生產(chǎn)中所需的熱能，或通過蒸汽動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，或通過汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能最有效地轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?。因此，近代鍋爐亦稱為蒸汽發(fā)生器。鍋爐的工作過程概括起來應(yīng)該包括三個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程：燃料的燃燒過程、水的氣化過程、煙氣向水轉(zhuǎn)化的過程。蒸汽壓力控制系統(tǒng)如果鍋爐內(nèi)壓力過低，將會(huì)降低蒸汽質(zhì)量，反之，如果鍋爐內(nèi)壓力過高，有可能導(dǎo)致爆炸等安全事故的發(fā)生，所以必須保證鍋爐的壓力處于

3、一個(gè)適中的范圍內(nèi)，即必須對(duì)鍋爐壓力進(jìn)行控制。上述蒸汽壓力控制系統(tǒng)在將控制蒸汽溫度的同時(shí)就直接影響了蒸汽壓力。壓力控制系統(tǒng)分為安全壓力控制系統(tǒng)和超壓控制系統(tǒng)。安全壓力控制系統(tǒng)是鍋爐壓力在安全壓力范圍內(nèi)的控制系統(tǒng)，其主要完成的功能是在安全基礎(chǔ)上對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使壓力維持在一定的范圍內(nèi)，以得到需要的蒸汽壓力，保證蒸汽質(zhì)量；超壓控制系統(tǒng)是鍋爐壓力超壓時(shí)所采用的壓力控制系統(tǒng)，其主要完成的功能是壓力超出某一壓力上限時(shí)，迅速打開安全閥，使壓力降低，直到降到安全范圍內(nèi)后又迅速關(guān)閉安全閥。所以安全壓力控制系統(tǒng)采用選擇控制，結(jié)構(gòu)框圖如下安全壓力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖壓力控制系統(tǒng)圖示為鍋爐主蒸汽壓力控制系統(tǒng)的方框圖本系統(tǒng)

4、采用普通檢測(cè)元件與電動(dòng)單元組合的微機(jī)控制方案。系統(tǒng)的主蒸汽壓力采用壓力傳感器來測(cè)量，并經(jīng)壓力變送器、A/D轉(zhuǎn)換后將測(cè)量信號(hào)送至單片機(jī)的輸入端，與主蒸汽壓力設(shè)定值進(jìn)行比較得到偏差，將偏差輸入到單片機(jī)中的控制算法程序中，該程序按此輸入偏差以PID控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算后輸出脈沖控制信號(hào)，以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后進(jìn)一步控制燃料與進(jìn)風(fēng)量到鍋爐爐膛的速度。這樣，鍋爐爐膛中單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量不同，從而改變鍋爐汽水系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生量，最終改變主蒸汽壓力的大小，達(dá)到控制主蒸汽壓力的目的。當(dāng)然在系統(tǒng)中汽水系統(tǒng)所產(chǎn)生的蒸汽是完全跟蹤主蒸汽壓力的，所以在調(diào)節(jié)器中對(duì)干擾量加以考慮后不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生誤差動(dòng)作的影響。 PID

5、算法控制理論告訴我們，PID控制的理想微分方程為：)()(1)()(0tdipdttdetdtteTtektuTeedttdenn1)(nenuTedttenkkt.)(00101nknndkinpnTeetTeTeku但計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，故上述數(shù)學(xué)方程必須加以變換。若壓力的采樣周期為T第n次采樣得到的輸入偏差為，調(diào)節(jié)器輸出為，則有：（微分用求和代替）壓信號(hào)。為調(diào)節(jié)器的輸出控制電)(為微分時(shí)間函數(shù)；為積分時(shí)間函數(shù)；為比例系數(shù)；為被測(cè)變量；)(為給定值，)(其中力調(diào)節(jié)器的信號(hào)，稱為偏差值，可作為壓)()()(式中，tuTTktytrtytrtedip（微分用差分代替）)2(2111nnnd

6、ninnpneeeTTeTTeeku改寫成：DIPDIpPPPnunEnEnEknEknEnEknunu)1()2()1(2)()()1()()1()(寫成遞推形式：上面我們已經(jīng)對(duì)偏差控制算法以及相關(guān)計(jì)算公式做了簡(jiǎn)單介紹，所以上式又可改寫為：DIPDIpPPPKPKEKEKEkKEkKEKEKKPKP)1()2()1(2)()()1()()1()(壓力控制系統(tǒng)的選型：1.蒸汽壓力控制器PT1為反作用，閥1為氣開閥，安全閥為氣開閥當(dāng)蒸汽壓力突然增大，蒸汽壓力檢測(cè)變送器PT1的輸出變大，由于蒸汽壓力控制器PC1為反作用，其輸入減小，輸出增大，使閥1開度變大，從而減小壓力；當(dāng)系統(tǒng)正常工作，即蒸汽壓力

7、低于選擇器的設(shè)定值閥1工作時(shí)，一旦壓力超高，閥1處于打開狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)失常時(shí)，即蒸汽壓力超過選擇器設(shè)定值時(shí)，安全閥打開，從而使壓力減小。算法拓展：（一）動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測(cè)控制算法（DMC）是在常規(guī)PID控制的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)系統(tǒng)輸出預(yù)測(cè)器。 該算法適用于被控對(duì)象具有純滯后的情況。 )2() 1(2)()() 1()() 1()(kukekekeTTkeTTkekeKkukupdlPp式中，e(k)為k時(shí)刻測(cè)量的偏差值，這里取)int(),()()(PTNNkykwkeS:系統(tǒng)的設(shè)定值。 x1, x2: 模糊控制的輸入（精確量）。x1,x2:模糊量化處理后的模糊量。U:經(jīng)過模糊控制規(guī)則和近似推理后得出的模糊控制量。u:經(jīng)模糊判決后得到的控制量（精確量）。y:對(duì)象的輸出。模