plc在蒸汽鍋爐汽包液位pid控制系統的應用分析

1 引言

　　工業蒸汽鍋爐汽包水位控制的任務是控制給水流量使其與蒸發量保持動態平衡，維持汽包水位在工藝允許的范圍內，是保證鍋爐安全生產運行的必要條件，也是鍋爐正常生產運行的主要指標之一。若水位過高，影響汽水分離的效果，使用氣設備發生故障;而水位過低則會破壞汽水循環，嚴重時導致鍋爐爆炸，所以鍋爐汽包水位必須嚴加控制。為了確保鍋爐生產的穩定、可靠和經濟運行，我們設計采用了性能先進的永宏fbs-plc、變頻調速器、計算機應用等自動化設備組成的鍋爐pid自動控制系統。該控制系統通過檢測水汽壓力、溫度，汽包液位等運行物理量，在運行過程中全自動調節，保證了工業鍋爐的安全穩定高效運行。

2 工業鍋爐相關工藝介紹

　　蒸汽鍋爐是廠礦重要的動力設備，其任務是供給合格穩定的蒸汽，以滿足負荷的需要。為此，鍋爐生產過程的各個主要參數都必須嚴格控制。而利用余熱氣體作為熱交換介質的余熱鍋爐在全國占有很大的比例，其節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，將其作為熱交換對象，通過余熱鍋爐副產中壓蒸汽供各生產分廠使用，既保證了生產需要，也達到了節能降耗的目的。鍋爐是一個較為復雜的調節對象，為保證提供合格的蒸汽以適應負荷的需要，與其配套設計的控制系統必須滿足各主要工藝參數的需要。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 控制難點分析

　　鍋爐計算機控制是近年來開發的一項新技術。它是微型計算機軟、硬件、自動控制、鍋爐節能等幾項技術緊密結合的產物，作為鍋爐控制裝置，其主要任務是保證鍋爐的安全、穩定、經濟運行，減輕操作人員的勞動強度。采用微計算機控制，能對鍋爐進行過程的自動檢測、自動控制等多項功能。它的被調量是汽包水位，而調節量則是給水流量，通過對給水流量的調節，使汽包內部的物料達到動態平衡，變化在允許范圍之內，雖然鍋爐汽包水位對蒸氣流量和給水流量變化的響應呈積極特性，但是在負荷（蒸氣流量）急劇增加時，表現卻類似逆響應特性，即所謂的虛假水位。造成這一原因是由于負荷增加時，導致汽包壓力下降，使汽包內水的沸點溫度下降，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，實質上是維持鍋爐進出水量平衡的系統。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標，通過調整進水量的多少來達到進出平衡，將汽包水位維持在汽水分離界面 大的汽包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發效率，保證生產安全。由于鍋爐水位系統是一個設有自平衡能力的被控對象，運行中存在虛假水位現象，實際應用中可根據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。所謂三沖量調節系統就是把給水流量w，汽包水位h，蒸汽流量d三個變量通過運算后調節給水閥的調節系統。具體調節過程方框圖如圖2所示。

　　圖2 三沖量調節方框圖