plc在蒸汽鍋爐汽包液位pid控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析

　　先通過蒸汽流量變送器和給水流量變送器取得各自的信號乘以相應(yīng)的比例系數(shù)，通過比例系數(shù)可以調(diào)節(jié)蒸汽流量或給水流量對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響力度。通過差壓變送器取得水位信號作為主調(diào)節(jié)信號h。如果水位設(shè)定值為g，那么在平衡條件下應(yīng)有d×dk-w×wk+h-g=0的關(guān)系式存在。其中dk為蒸汽流量系數(shù) wk為給水流量系數(shù)。如果再設(shè)定時，保證在穩(wěn)態(tài)下d×dk=w×wk那么就可以得到h=g。此時調(diào)節(jié)器的輸出就與符合對應(yīng)，給水閥停在某一位置上。若有一個或多個信號發(fā)生變化，平衡狀態(tài)被破壞，pi調(diào)節(jié)模塊的輸出必將發(fā)生變化。當(dāng)水位升高了，則調(diào)節(jié)模塊的輸出信號就減小，使得給水調(diào)節(jié)閥關(guān)小。反之，當(dāng)水位降低時，調(diào)節(jié)模塊的輸出值增大，使給水閥開大。實(shí)踐證明三沖量給水單極自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)能保持水位穩(wěn)定，且給水調(diào)節(jié)閥動作平穩(wěn)。鍋爐給水系統(tǒng)中還有一個比較重要的控制回路是給水壓力回路，因?yàn)槠�包�?nèi)壓力較高，要給鍋爐補(bǔ)水必須提供更高的壓力，給水壓力回路的作用是提高水壓，使水能夠正常注入汽包。但在蒸汽流量未達(dá)到滿負(fù)荷時，對給水流量的要求也不高。在老式的鍋爐系統(tǒng)中一般采用給水泵一直以工頻方式運(yùn)轉(zhuǎn)，用回流閥降低水壓防止爆管，現(xiàn)在一般采用通過變頻器恒壓供水的方式控制水壓。鍋爐給水量通過汽包液位調(diào)節(jié)。汽包液位測量選用浮筒液位計(jì)。為有效利用轉(zhuǎn)換廢熱，降低消耗，減低勞動強(qiáng)度，有利于整體工藝穩(wěn)定，要求汽包液位自動控制，正常生產(chǎn)時波動應(yīng)小于±5％。pid調(diào)節(jié)蒸汽出口閥可以很好的控制汽包壓力。開車正常后波動范圍不大，可以不考慮。轉(zhuǎn)化負(fù)荷波動、出預(yù)熱器鍋爐給水溫度變化、鍋爐負(fù)荷波動、排污量變化這幾個因素對汽包液位的影響必須考慮。以汽包液位為主調(diào)參數(shù)、以給水流量為副調(diào)參數(shù)、以蒸汽流量為前饋，但調(diào)節(jié)效果很差。引起汽包液位的大起大落。考慮到該廢熱鍋爐控制參數(shù)耦合小，流程簡單，產(chǎn)汽量也較穩(wěn)定，我們從操作人員的操作中得到啟發(fā)，認(rèn)為減少給水量的波動從而穩(wěn)定給水溫度成為該廢熱鍋爐液位控制的要點(diǎn)。因此我們選用“以汽定水＋液位前饋”比值控制方案，方案框圖如圖3所示。

　　圖3 汽定水＋液位前饋比值控制方案框圖

　　其中系數(shù)k為汽水損失率（給水流量與蒸汽流量的比值），范圍為1.1～1.2。pid參數(shù)為p＝300％、i＝0.4、d＝0。這組pid參數(shù)可以使閥位波動幅度不大而回路有較快的跟蹤效果。液位前饋系數(shù)與鍋爐額定負(fù)荷密切相關(guān)，一般是額定負(fù)荷越大前饋系數(shù)也越大。本項(xiàng)目廢熱鍋爐的額定負(fù)荷為35t／h。前饋系數(shù)按表一給定，見附表：

　　附表 前饋系數(shù)表

　　投運(yùn)時首先投運(yùn)給水流量單回路，調(diào)節(jié)平穩(wěn)后，再切換為蒸汽流量比值控制，液位前饋同時起作用。以汽定水＋液位前饋比值控制方案調(diào)試投運(yùn)簡單方便，投運(yùn)后經(jīng)負(fù)荷擾動（產(chǎn)汽量變化）、液位擾動（排污量變化）實(shí)驗(yàn)，抗擾動性能良好，投運(yùn)以來運(yùn)行平穩(wěn)，達(dá)到工藝要求。圖4為2.5h實(shí)時液位記錄曲線，其中記錄了負(fù)荷擾動情況。液位波動范圍＜±3％。

4 永宏plc pid控制系統(tǒng)分析

　　4.1 帶pid控制功能的fatek可編程控制器

　　pid控制及其控制器或智能pid控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的pid控制器產(chǎn)品，作為國產(chǎn)plc企業(yè)，永宏電機(jī)股份公司一直致力于plc的研究開發(fā)工作，帶pid控制功能的fatek可編程控制器（plc）就是利用其閉環(huán)控制模塊來實(shí)現(xiàn)鍋爐汽包液位的pid控制，在異常情況下，如液位偏離正常值較大時，通過plc控制系統(tǒng)控制，可以快速恢復(fù)水位，保證鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)水位控制和主蒸汽溫度控制發(fā)生矛盾時，可根據(jù)矛盾的主要方面進(jìn)行兩者的協(xié)調(diào)控制。它包含給水流量控制回路和汽包水位控制回路兩個控制回路，實(shí)質(zhì)上是蒸汽流量前饋與水位－流量串級系統(tǒng)組成的復(fù)合控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽流量變化時，鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中的給水流量控制回路可迅速改變進(jìn)水量以完成粗調(diào)，然后再由汽包水位調(diào)節(jié)器完成水位的細(xì)調(diào)。圖5是有永宏plc組成的控制系統(tǒng)示意圖。

　　圖5 永宏plc控制系統(tǒng)示意圖