plc在蒸汽鍋爐汽包液位pid控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析

1 引言

　　工業(yè)蒸汽鍋爐汽包水位控制的任務(wù)是控制給水流量使其與蒸發(fā)量保持動(dòng)態(tài)平衡，維持汽包水位在工藝允許的范圍內(nèi)，是保證鍋爐安全生產(chǎn)運(yùn)行的必要條件，也是鍋爐正常生產(chǎn)運(yùn)行的主要指標(biāo)之一。若水位過高，影響汽水分離的效果，使用氣設(shè)備發(fā)生故障;而水位過低則會(huì)破壞汽水循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致鍋爐爆炸，所以鍋爐汽包水位必須嚴(yán)加控制。為了確保鍋爐生產(chǎn)的穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，我們?cè)O(shè)計(jì)采用了性能先進(jìn)的永宏fbs-plc、變頻調(diào)速器、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等自動(dòng)化設(shè)備組成的鍋爐pid自動(dòng)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)通過檢測(cè)水汽壓力、溫度，汽包液位等運(yùn)行物理量，在運(yùn)行過程中全自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證了工業(yè)鍋爐的安全穩(wěn)定高效運(yùn)行。

2 工業(yè)鍋爐相關(guān)工藝介紹

　　蒸汽鍋爐是廠礦重要的動(dòng)力設(shè)備，其任務(wù)是供給合格穩(wěn)定的蒸汽，以滿足負(fù)荷的需要。為此，鍋爐生產(chǎn)過程的各個(gè)主要參數(shù)都必須嚴(yán)格控制。而利用余熱氣體作為熱交換介質(zhì)的余熱鍋爐在全國占有很大的比例，其節(jié)能降耗效果尤為明顯。某化工廠硫酸余熱鍋爐就是利用沸騰爐出來的爐氣（主要是so2）溫度過高，將其作為熱交換對(duì)象，通過余熱鍋爐副產(chǎn)中壓蒸汽供各生產(chǎn)分廠使用，既保證了生產(chǎn)需要，也達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。鍋爐是一個(gè)較為復(fù)雜的調(diào)節(jié)對(duì)象，為保證提供合格的蒸汽以適應(yīng)負(fù)荷的需要，與其配套設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)必須滿足各主要工藝參數(shù)的需要。余熱鍋爐工藝流程如圖1所示。

　　圖1 余熱鍋爐工藝流程圖

3 控制難點(diǎn)分析

　　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、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)運(yùn)行，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用微計(jì)算機(jī)控制，能對(duì)鍋爐進(jìn)行過程的自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等多項(xiàng)功能。它的被調(diào)量是汽包水位，而調(diào)節(jié)量則是給水流量，通過對(duì)給水流量的調(diào)節(jié)，使汽包內(nèi)部的物料達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，變化在允許范圍之內(nèi)，雖然鍋爐汽包水位對(duì)蒸氣流量和給水流量變化的響應(yīng)呈積極特性，但是在負(fù)荷（蒸氣流量）急劇增加時(shí)，表現(xiàn)卻類似逆響應(yīng)特性，即所謂的虛假水位。造成這一原因是由于負(fù)荷增加時(shí)，導(dǎo)致汽包壓力下降，使汽包內(nèi)水的沸點(diǎn)溫度下降，水的沸騰突然加劇，形成大量汽泡，而使水位抬高。汽包水位控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是維持鍋爐進(jìn)出水量平衡的系統(tǒng)。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標(biāo)，通過調(diào)整進(jìn)水量的多少來達(dá)到進(jìn)出平衡，將汽包水位維持在汽水分離界面 大的汽包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發(fā)效率，保證生產(chǎn)安全。由于鍋爐水位系統(tǒng)是一個(gè)設(shè)有自平衡能力的被控對(duì)象，運(yùn)行中存在虛假水位現(xiàn)象，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)情況采用水位單沖量、水位蒸汽量雙沖量和水位、蒸汽量、給水量三沖量的控制系統(tǒng)。所謂三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是把給水流量w，汽包水位h，蒸汽流量d三個(gè)變量通過運(yùn)算后調(diào)節(jié)給水閥的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。具體調(diào)節(jié)過程方框圖如圖2所示。

　　圖2 三沖量調(diào)節(jié)方框圖