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工业锅炉过程控制系统仿真研究
第1章绪论
1.1锅炉控制的研究现状及发展
1.1.1锅炉控制的研究现状
工业锅炉是重要的热能动力设备,我国是当今世界锅炉生产和使用最多的国家。
中国锅炉制造业是在新中国成立后建立和发展起来的。
特别是改革开放以来,随着国民经济的蓬勃发展,全国有千余家持有各级锅炉制造许可证的企业,可以生产各种不同等级的锅炉。
因此采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是产品发展的趋势。
在未来相当长的一段时间内,燃煤工业锅炉仍将是我国工业锅炉的主导产品,且以中大容量单台蒸发量≥10t/h居多。
但燃煤锅炉会产生严重的环境污染,随着能源供应结构的变化和节能环保要求日益严格天然气开发应用将进入高速发展时期。
小型燃煤工业锅炉将退出中心城区。
因此采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是产品发展的趋势。
1.1.2控制技术的发展趋势
现代过程工业向着大型化和连续化的方向发展,生产过程也随之日趋复杂,对生态环境的影响也日益突出,这些都对控制提出了越来越高的要求。
不仅如此,生产的安全性和可靠性,生产企业的经济效益都成为衡量当今自动控制水平的重要指标。
因此,仅用常规仪表不能满足现代化企业的控制要求。
由于计算机具有运算速度快、精度高、存储量大、编程灵活以及有很强的通信能力等特点,已在过程控制中得到十分广泛的应用。
过路作为一种典型的的生产过程,其自动控制水平已随着过程计算机系统的的发展。
从目前的趋势看,在大型企业中,过程控制计算机正成为一种把控制的管理融为一体的综合自动化系统。
他是在自动化技术,系新技术和各种工业声场技术的基础上,通过计算机和网络系统将整个单位全部生产活动所需的信息和各种分散的自动化系统有机的集合起来,形成一个能适应生产环境不确定和市场需求多变性总体最优的高质量、高效益、高柔性的智能生产系统,现已成为当前控制领域的一个重要研究方向。
1.2本课题研究的意义及主要内容
1.2.1课题研究的意义
锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。
它所产生的高压蒸汽既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源,又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。
随着工业生产规模的不断扩大,生产设备的不断创新,作为全厂动力和热源的锅炉,向着大容量、高参数、高效率发展。
为了确保安全稳定生产,锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。
锅炉是现代工业中的重要动力设备,做好锅炉控制具有极其重要的经济价值。
由于设备本身及操作管理等方面的原因,国内锅炉的性能指标与发达国家相比有较大差距,主要表现在燃料消耗高或热效率低。
锅炉系统是一个多输入多输出的复杂控制对象,其燃烧过程因多变量、大时滞、强关联的复杂特性,控制起来相当困难。
因此,学习并掌握工业锅炉过程控制系统的设计内容、设计方法及设计过程,培养其理论联系实际能力和和仿真应用能力,为今后从事过程控制领域工作奠定一定基础。
MATLAB语言是目前国际上流行的一种仿真工具语言。
它具有强大的矩阵分析和运算功能建模仿真可视化功能。
SIMULINK是MATLAB五大通用功能之一它是基于MATLAB语言环境下实现动态系统建模、仿真的一个集成环境具有模块化、可重载、图形化编程、可视化及可封装等特点,可大大提高系统仿真的效率和可靠性。
SIMULINK提供了丰富的模型库供系统仿真使用,另外用户也可根据自己的需要开发所需的模型并通过到装扩充现有的模型库。
本文通过分析锅炉燃烧过程用MATLAB软件仿真分析、计算锅炉燃烧过程。
并通过实例仿真验证仿真模型的正确性。
1.2.2课题研究的主要内容
1.主要内容
针对工业生产中,锅炉过程控制的相关问题,确定控制方案,并建立系统的仿真模型,进行锅炉过程控制仿真分析,具体如下:
(1)了解工业锅炉控制系统的应用领域、工艺流程;
(2)锅炉控制的主要内容:
锅炉汽包水位控制、锅炉蒸汽温度控制和锅炉燃料燃烧过程控制;
(3)确定汽包水位控制、蒸汽温度控制和燃料燃烧过程控制系统的对象特性、控制方案及控制性能;
(4)建立仿真模型,分析系统基本性能;
(5)进行系统的鲁棒性分析;
(6)根据仿真分析结果,给出相应结论。
2.关键问题
(1)如何建立各子系统和整个系统仿真模型,对仿真结果进行分析,并确定系统性能;
(2)如何进行控制器选择及参数整定;
(3)如何以被控对象延时常数的变化分析系统的鲁棒性;
3.研究的方法及手段
火电厂中锅炉的主要任务是根据负荷设备(汽轮机或蒸汽用户)的需要,供应一定规格(压力、温度和纯度)的蒸汽。
火电厂中锅炉的控制主要有三个方面分别为锅炉汽包水位控制系统,锅炉蒸汽温度控制系统,锅炉燃烧过程控制系统。
(1)锅炉汽包水位控制系统:
主要是为了给水量和锅炉蒸发量相平衡,使锅炉气泡水位维持在工艺规定的范围之内。
通过电容式液位计将检测来的液位信号变送成标准信号,再输送给控制器,调节器在通过执行机构和阀来控制进水量,从而达到自动控制锅炉水位。
(2)锅炉蒸汽温度控制系统:
主要是维持过热器出口温度在允许的范围之内,保持过热器的管壁温度不超过允许的工作温度。
采用分断函数辅助串级PID调解方式来实现对锅炉蒸汽温度控制系统的控制。
(3)锅炉燃烧过程控制系统:
主要是控制锅炉出口蒸汽压力稳定、保证燃料燃烧的经济性、保证炉膛的微负压恒定。
以主蒸汽压力、烟气氧含量为控制目标,以煤量和风量为控制量,即以动态风煤比的形式进行燃烧过程控制
第2章过程控制及仿真概述
2.1过程控制系统概述
2.1.1系统特点
过程控制在实际中有着各种各样的应用,具体的过程控制系统也不尽相同,但概括起来,过程控制系统主要具有以下特点。
1.系统由过程检测仪表组成
过程控制通过各种检测仪表、控制器等自动化设备和技术工具,对整个生产过程进行自动监测和自动控制。
2.被控过程具有多样性
实际生产过程中,由于生产规模不同、工艺要求各异、产品品种多样,因此被控过程具有多样性。
3.控制方案具有多样性
由于被控过程具有多样性,而且被控过程也各有特点,通常有单变量控制系统,也有多变量控制系统;由计算机集散控制系统,也有现场总线控制系统;有提高控制品质的控制系统,也有实现特定要求的控制系统。
4.被控过程多属慢过程,控制目标多为过程参数
从前面可以看出,被控过程具有大惯性、大滞后等特点,所以过程控制的控制过程是一个慢过程。
实际中,通常是对表征其生产过程的温度、压力、流量、液位、成分、pH等过程参数进行自动检测和自动控制。
5.给定值控制是主要的控制形式
实际生产过程中,过程控制的主要目的是减少和消除扰动对被控参数的影响,通常按被控量的给定值进行控制,所以给定值控制是主要的控制形式。
2.1.2系统分类
过程看系统的分类方法很多,通常按照系统的结构特点和给定值特点来分类,下面分别进行介绍。
按系统的结构特点进行分类,过程控制系统可以分为反馈控制系统、前馈控制系统和复合控制系统。
1.反馈控制系统
反馈控制系统是根据系统被控量与给定位的偏差进行工作的,最后达到
除或减小偏差的目的,偏差值是控制的依据。
反馈控制系统通常称闭环控制系统,是过程控制系统中最基本的系统。
2.前馈控制系统
前馈控制系统是直接根据扰动量的大小进行工作的,扰动是控制的依据。
不构成闭合回路,故也称为开环控制系统。
前馈控制由于无法检查控制的效果,因此在实际生产过程中很少单独应用。
尤其是在复杂过程中。
3.复合控制系统
复合控制系统也就是通常所指的前馈-反馈控制系统,它是反馈控制和前
馈控制的结合,具有两者的优点。
前馈控制的主要优点是能针对主要扰动迅速及时克服对被控量的影响;反馈控制的主要优点是克服其他扰动,使系统在稳态时能准确地使被控量控制在给定值上,因此构成的复合控制系统可以提高控制质量。
按系统的给定值的特点进行分类,过程控制系统可以分成恒定控制系统、
随动控制系统和程序控制系统。
1.恒值控制系统
系统的被控量温度、压力、流量、液位、成分等)的给定值保持在某一恒值(或在某一很小范围内不变)。
2.随动控制系统
系统的被控量的给定值随时间任意的变化,因此控制的作用是克服扰动,
使被控量及时跟踪给定值变化。
3.程序控制系统
系统的被控量的给定值是按预定的时间程序而变化的,控制的目的是使被控量按规定的程序自动变化。
2.2仿真在过程控制中的应用
过程控制是一门应用性和实践性很强的学科。
实验是这一学科的一个重要环节,许多重要的概念和方法必须通过实验才能更好的掌握。
进行过程控制系统仿真实验不仅可以加深对过程控制的理解和认识,而且为以后在自动化仪表和过程控制系统上进行实验打下基础,而且还可以通过仿真研究各种控制系统和复杂控制算法。
过程控制系统的实施是一项复杂的系统工程,不仅需要掌握控制理论的精髓,还需要对工业过程的动态及稳定特性的深刻理解;否则,所设计的过程控制系统在实际工业现场可能就表现很糟,有可能即使是一个最简单的单回路PID控制,也无从着手,而事实上或许只需根据过程特性修改一下控制器的PID参数,控制系统就能完美的运行。
因此,学好过程控制,应着于提高分析与解决实际问题的能力,适当的实验手段是十分必要的。
但过程控制系统的实验投入也是一个庞大的系统工程,不仅需要过程装置,而且还需要测量变送设备、控制器和执行器、必要的管路、电路和各种辅助设备(如流体输送设备),不仅投入巨大,而且需专人管理维护。
更重要的是,实验装置由于受场地、资金等限制,只能迷你化,但过程的动态特性与装置的大小密切相关,也就是实验装置的控制与工业现场装置的控制,仍有很大不同。
计算机仿真技术的应用,不仅可以减少实验投入,降低实验成本,而且可以获得比实验装置更好的实验效果。
2.2.1仿真的必要性
在过程控制中,仿真技术通过模拟被控对象在控制策略作用下的行为,检验控制的有效性,并对被控对象模型和算法作出评价。
从20世纪40年代开始直至今日,采用PID控制规律的单输入单输出简单反馈控制回路已经成为过程控制的核心系统,以经典的PID控制理论为基础,主要使用频域分析方法进行控制系统的设计。
目前,PID控制仍然得到广泛的应用,即便是在大量采用DCS、FCS控制的现代流程工业生产过程中,采用PID的回路仍占总回路的80%~90%。
因为PID控制算法足以维护一般过程的平稳操作与运行,而且这类算法简单且应用历史悠久,容易为操作人员接受。
在工业生产过程中,仍有10%~20%的控制问题采用PID控制和串级、比值、前馈等经典复杂控制策略无法奏效,所涉及的被控制过程往往具有强耦合性、不确定性、非线性、信息不完全性和大滞后等特性,并存在着苛刻的约束条件,更重要的是他们大多数是生产过程的核心部分,直接关系到产品的质量、生产率和成本等有关指标。
合理的过程控制方案可以带来巨大的经济效益,但是由于工业工程具有的不确定性,耦合性、非线性等特点和安全上的要求,必须进行有效和安全的控制。
这一切决定了控制方案不能直接实施于现场,而是需要在实施前进行大量的仿真实验,但是这些实验在实际现场进行时不现实的,因为这样既不安全又不经济,这就给控制方案的应用和发展带来诸多不便,如果可以在投入实际运行之前能对控制方案、策略和算法进行大量的仿真实验,则既可以提高安全性又可以取得更好的控制效果。
因此,仿真技术已经广泛地应用于连续工业生产过程领域,显示出巨大的经济效益,其成效得到了过程工业界的一致认同。
过程控制系统仿真就是以过程控制系统模型为基础,采用数学模型替代实际控制系统,以计算机为工具,对过程控制系统进行实验、分析、评估及预测研究的一种技术与方法。
2.2.2仿真的基本过程
过程控制系统仿真包括以下几个基本步骤:
问题描述、模型建立、仿真实验、结果分析,其流程如图2-1所示。
图2-1过程控制系统仿真流程图
1.建立数学模型。
控制系统的数学模型是指描述控制系统输入、输出变量以及内部各变量之间关系的数学表达式。
控制系统数学模型可分为静态模型和动态模型,静态模型描述的是过程控制系统变量之间的静态关系,动态模型描述的是过程控制系统变量之间的动态关系。
最常用、最基本的数学模型是微分方程与差分方程。
过程控制系统数学模型的建立将在本书第五章进行详细讲述。
2.建立仿真模型。
由于计算机数值计算方法的限制,有些数学模型是不能直接用于数值计算的,如微分方程,因此原始的数学模型必须转换为能够进行系统仿真的仿真模型。
例如在进行连续系统仿真时,就需要将微分方程这样的数学模型通过拉普拉斯变换转换成传递函数结构的仿真模型。
3.编写仿真程序。
过程控制系统的仿真涉及很多相关联的量,这些量之间的联系要通过编制程序来实现,常用的数值仿真编程语言有C、Fortran等,MATLAB/Simulink也可以用来编写仿真程序,而且编写起来非常迅速、界面友好,已经得到广泛应用。
Simulink可以方便的进行过程控制系统的分析与设计,利用鼠标在模型窗口上绘制出所需要的控制系统模型,然后利用Simulink提供的功能就可系统的进行方针和分析。
4.在完成以上工作后,就可以进行仿真实验了,通过对仿真结果的分析来对仿真模型与仿真程序进行检验和修改,如此反复,直至达到满意的效果为止。
2.3MATLAB/Simulink在过程仿真中的优势
为了满足用户对工程仿真的要求,一些软件公司相继推出一批数学类科技应用软件,如MATLAB、Xmath、mathematica、maple等。
其中MathWorks公司推出的MARLAB由于有强大的功能和友好的用户界面受到越来越多的科技工作者的青睐,尤其是控制领域的专家和学者。
MATLAB具有友好的工作平台和编程环境、简单易学的编程语言、强大的科学计算和数据处理能力、出色的图形和图像处理功能、能适应多领域应用的工具箱、适应多种语言的程序接口、模块化的设计和系统级的仿真功能等诸多的优点和特点。
1990年,MathWorks软件公司为MATLAB提供了新的控制系统模型化图形输入与仿真工具,并命名为SIMULAB,该工具很快就在控制工程界获得了广泛的认可,使得仿真软件进图了模型化图形组合阶段。
1992年正式将该软件更名为Simulink。
Simulink是MATLAB提供的实现动态系统建模和仿真的一个软件包,他让用户把精力从编程转向模型的构造,为用户省去了许多重复的代码编写工作、Simulink的每个模块对用户而言都是透明的,用户只需知道模块的输入、输出以及模块的功能,而不必管模块内部是怎么实现的,于是留给客户的事情就是如何利用这些模块来建立模型以完成自己的仿真任务。
至于Simulink的各个模块在运行时是如何执行,时间是如何采样,事件是如何驱动等细节性问题,用户可以不去关心,正是由于Simulink具有这些特点,所以他被广泛的应用在过程控制系统仿真中。
近几年来,在学术界和工业领域,Simulink已经成为动态系统建模和仿真领域中应用最为广泛的软件之一,也成为了目前最常用的过程控制系统仿真平台。
在过程控制系统仿真中,具有先天的优势。
(1)Simulink可以很方便的创建和维护一个完整的模块,评估不同的算法和结构,并验证系统的性能。
由于Simulink采用模块组合方式来建模,因而可以使得用户能够快速准确的创建动态系统的计算机仿真模型,特别是对复杂的不确定非线性系统,更加方便。
而且,对同一个过程特性,Simulink可以方便的进行不同控制方案的仿真与评估,通过多种仿真的分析比较,有利于用户对工程控制理论的理解和掌握。
例如,改变纯滞后系统控制器的被控变量,可进行常规PID控制、Smith预估控制两种完全不同的控制方案的仿真。
(2)Simulink模型可以用来模拟线性和非线性、连续和离散,或者两者的混合系统,也就是说它可以用来模拟几乎所有可能遇到的动态系统。
另外,Simulink还提供一套图形动画的处理方法,使用户可以方便的观察到仿真的整个过程。
(3)Simulink没有单独的语言,但是它提供了S函数贵客。
S函数可以是一个M函数文件、Fortran程序、C或C++语言程序等,通过特殊的语法规则使之能够被Simulink模型或模块调用。
S函数使Simulink更加充实、完备,具有更强的处理能力。
如同MATLAB一样,Simulink也不是封闭的,他允许用户可以方便地定制自己的模块和模块库。
同时Simulink也同样有比较完整的帮助系统,使用户可以随时找到对应模块的说明,便于应用。
总之,Simulink就是一种开放性的,用来模拟线性或非线性的、连续或离散的,或者两者混合的动态系统的强有力的系统级仿真工具,非常适合用来进行过程控制系统仿真。
目前,随着软件的升级换代。
在软硬件的接口方面有了长足的进步,使用Simulink可以很方便地进行实时的信号控制和处理、信息通信以及DSP的处理。
世界上许多知名的大公司已经使用Simulink作为他们产品设计和开发的强有力工具。
第3章锅炉设备控制系统
锅炉是石油、化工、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备,它所产生的高压蒸汽不仅可以作为精馏、蒸发、干燥、化学反应等过程的热源,还可以为压缩机、风机 等提供动力源。
锅炉种类很多,按所用燃料分类,有燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉,还 有利用残渣、残油、释放气等为燃料的锅炉。
按所提供蒸汽压力不同,又可分为常压锅炉、 低压锅炉、常高锅炉、超高压锅炉等。
不同类型的锅炉的燃料种类和工艺条件各不相同,但蒸汽发生系统的工作原理是基本相同的。
图3-1 锅炉设备主要工艺流程
图3-1给出了常见的蒸汽锅炉的主要工艺流程图。
其中,蒸汽发生系统由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。
在锅炉运行过程中,燃料和空气按一定比例送入炉膛燃烧,产生的热量传给蒸汽发生系统,产生饱和蒸汽,然后再经过过热蒸汽,形成满足一定质量指标的过热蒸汽输出,供给用户。
同时燃烧过程中产生的烟气,经过过热器将饱和蒸汽加热成过热蒸汽后,再经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气,最后经引风机送往烟囱排入大气。
锅炉设备是一个复杂的控制对象,其主要的控制变量有燃料量、锅炉给水、减温水流 量、送风量和引风量等;主要的被控量有汽包水位、过热蒸汽温度、过热蒸汽压力、炉膛 负压等。
这些控制变量与被控变量之间相互关联。
例如燃料量的变化不仅影响蒸汽压力,同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、炉膛负压和烟气含氧量;给水量变化不仅会影响 汽包水位,而且对蒸汽压力、过热蒸汽温度都有影响。
因此锅炉设备是一个多输入/多输出 且相互关联的控制对象。
锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要,提供一定压力或温度的蒸汽,同时要使锅炉在安全经济的条件下运行。
其主要控制任务如下。
1. 锅炉供应的蒸汽量应适应负荷变化的需要。
2.锅炉供给用汽设备的蒸汽压力保持在一定范围内。
3. 过热蒸汽温度保持在一定范围内。
4. 汽包中的水位保持在一定范围内。
5. 保持锅炉燃烧的经济性和安全运行。
6..炉膛负压保持在一定范围内。
为了实现上述调节任务,将锅炉设备控制划分为如下几个主要控制系统:
1.锅炉汽包水位的控制。
被控变量是汽包水位,控制变量是给水流量。
它主要是保持汽包内部的物料平衡,使给水量适应锅炉的蒸发量,维持汽包水位在工艺允许的范围内。
这是保证锅炉、汽轮机安全运行的必要条件,是锅炉正常运行的主要标志之一。
2. 锅炉燃烧系统的控制。
被控变量有三个,即蒸汽压力(或负荷)、烟气含氧量(经济燃烧指标)和炉膛负压。
控制变量也有三个,即燃料量、送风量和引风量。
这三个被控变量和三个控制变量相互关联。
组成的燃烧控制系统方案,需要满足燃料燃烧时所产生的热量适应蒸汽负荷的需要;使燃料与空气量之间保持一定的比值,保证燃烧的经济性和锅炉的安全运行;使引风量和送风量相适应,保持炉膛负压在一定范围内。
3. 过热蒸汽系统的控制。
被控变量是过热蒸汽,控制变量是减温器的喷水量。
控制的目的是使过热器出口温度保持在允许范围内,并保证管壁温度不超过允许的工作温度。
下面分别讨论这三个控制系统的典型控制方案
3.1锅炉汽包水位控制
汽包水位是锅炉运行的主要指标,保持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。
因为水位过高,会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸气将带水过多,使过热器管壁结垢并损坏,同时使过热蒸汽的温度急剧下降。
如果该带液蒸汽被用户用来带汽轮机,将会损坏汽轮机叶片。
水位过低,由于汽包内的水量较少,而负荷很大时,水的汽化速度加快,若不及时加以控制,将使汽包内的水全部汽化,导致水冷壁烧坏,甚至引起爆炸。
因此必须对锅炉汽包水位进行严格控制。
3.1.1.汽包水位动态特性
1.蒸汽流量对汽包水位的影响
在其他条件不变的情况下,蒸汽用量突然增加,瞬时间必然会导致汽包压力下降,汽包内水的沸腾突然加剧,水中气泡迅速增加,气泡体积增大,使汽包水位升高(水量实际上在减少)。
这种由于压力下降而非水量增加导致汽包水位上升的现象称为“虚假水位”现象。
图3-1给出了在蒸汽流量扰动作用下,汽包水位的阶跃响应曲线。
当蒸汽流量D突然增加ΔD时,从锅炉的物料平衡关系来看,蒸汽量大于给水量,水位应下降,如图中曲线ΔH1。
实际上,由于蒸汽流量的增加,瞬时间必然导致汽包压力的下降。
汽包内的水沸腾突然加剧,水中气泡迅速增加,由于气泡容积增加而使水位变化的曲线如图中ΔH2。
而实际显示的水位响应曲线ΔH应为ΔH1和ΔH2的叠加,即ΔH=ΔH1+ΔH2。
从图中可看出,当蒸汽用量增加时,在开始阶段水位不会下降反而先上升,然后再下降,这各现象称之为“虚假水位”。
蒸汽扰动时,水位变化的动态特性用传递函数表示为
T2为响应曲线ΔH2的时间常数。
虚假水位变化的大小与锅炉的工作压力和蒸发量有关。
一般蒸发量为100~230t/h的中高压锅炉,当负荷变化10%时,假水位可达30~40mm。
对于这种假水位现象,在设计控制方案时,必须加以注意。
图3-1蒸汽流量阶跃干扰下汽包水位响应曲线
2.给水流量对汽包水位的影响
图3-1给出了给水流量作用下,水位的阶跃响应曲线。
如果把汽包和给水看作单容无自衡对象,水位阶跃响应曲线如图中的ΔH1所示。
但由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,进入汽包后会从饱和水中吸收一部分热量,所以当给水流量增加后,汽包中气泡总体积减小,导致水位下降。
汽包中气泡总体积减小导致水位变化的阶跃响应曲线如图中的ΔH2所示。
当给水流量增加时,汽包水位的实际响应曲线如图中ΔH所示,即当给水流量作阶跃变化后,汽包水位一开始并不立即增加,而是要呈现出一段起始惯性段。
用传递函数描述时,它近似为一个惯性环节和和纯滞后环节的串联,可表示为
式中,ε0为给水流量变化单位流量时水位的变化速度;为纯滞后时间。
给水温度越低,滞后时间越大,一般在15~100s之间。
如果采用省煤器,由于省煤器本身的延迟,会使增加到100~200s之间。
图3-2流量阶跃扰动作用下的汽包水位响应曲线
3.1.2汽包水位的控制方案
考虑到锅炉汽包存在虚假水位现象,一种可行的控制方案是以汽包水位为主被控参数,给水流量为副被控参数、蒸汽流量为前馈信号的三冲量前馈-反馈串级控制系统。
采用这种控制方案的理由分析如下:
1.单冲量水位控制方案
以汽包水位为被控参数、给水流量为控制参数构成的单回路控制系统成为单冲量控制系统。
这种系统结构简单,设计方便,缺点是克服给水自发性干扰和负荷干扰的能力差。
尤其是当大中型锅炉存在负荷干扰时,严重的虚假水位将导致导致给水调节阀产生误动作,使汽包水位产生激烈波动,从而影响设备寿命和安全。
所以,单冲量的控制方案不宜采用。
2.双冲量水位控制方案
在汽包水位的控制中,最主要的干扰是蒸汽负荷的变化。
如果根据蒸汽流量的变化来校正虚假水位的误动作,就能使调节阀动作准确及时,减少水位的波动,改善控制质量。
也就是说,若将蒸汽流量作
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