雙交叉限幅控制過(guò)程

1、所謂雙交叉就是煤氣折算流量 Ig 和空氣折算流量 Ia 通過(guò)一些環(huán)節(jié)，各自送入對(duì)方 的主調(diào)節(jié)系統(tǒng)。煤氣流量 Ig 直接送入第二重比例積分 (PI1) 調(diào)節(jié)運(yùn)算單元中去，作為煤 氣流量的被調(diào)參數(shù)；此Ig還通過(guò)增量單元+K4或-K2，與空氣量調(diào)節(jié)的第三重比例積分 (PI2) 運(yùn)算單元聯(lián)系起來(lái)，這就叫煤氣流量與空氣調(diào)節(jié)回路的交叉。同樣，空氣折算流量 la直接與空氣回路的主調(diào)節(jié)器PI2相連，作為它的被調(diào)參數(shù)；此la的另一路，通過(guò)比值 器2后，la /B =la，再連接于增量單元-K3或+K1后，與煤氣回路主調(diào)節(jié)器PI1聯(lián)系起 來(lái) ， 這 叫 空 氣 流 量 與 煤 氣 調(diào) 節(jié) 回 路 的 交 叉 。所

2、謂限幅就是通過(guò)增量單元，使閥門(mén)開(kāi)度每一次的變化量限制在某一值范圍內(nèi)，目 的是使?fàn)t溫較平緩的變化。圖中，-K3、+K1與+K4或-K2，就是增量值。高值選擇與低值選擇。進(jìn)入高值選擇單元的兩參數(shù)，只允許大的參數(shù)值通過(guò)，小參 數(shù)值不能通過(guò)。進(jìn)入低值選擇單元的兩參數(shù)，只允許小參數(shù)通過(guò)，而大參數(shù)不能通過(guò)。(1) 爐溫穩(wěn)定狀態(tài)下信號(hào)的流向在當(dāng)SP- PV= 0時(shí)，爐溫穩(wěn)定。此時(shí)，溫度PID輸出值I1是恒定值，PI1輸出值I1g 和 Pl2 輸出值 l1a 也是恒定值，兩個(gè)閥門(mén)的開(kāi)度也是不變的，因而流量 lg 和 la 也是恒 值，并且 Ig = Ia = Ia/ B，I1 = Ig，B I1=Ia。I1g

3、 和I1a分別經(jīng)限幅單元后輸出為Igd和Iad。在升溫的最初階段，I1g和I1a的 值很大，大大超過(guò)閥門(mén)的允許開(kāi)度，因此需要限幅輸出。在溫度已基本穩(wěn)定，即SP-PV的絕對(duì)值變化較小時(shí)，此限幅單元不起限幅作用。這時(shí) I1g=Igd,I1a=Iad 。(2) 爐溫突然降低時(shí)信號(hào)的流向(以下分析的前提假設(shè)為K1K4,K2Q溫度PID輸出的I1值增加，此刻Ig和Ia值尚未變化，還是上一個(gè) 周期值。由于I1I2，經(jīng)H1后輸出IH1 = I1 ;如I1增加的值小于K1,此時(shí)IL1=I1+ I1,K1 的限幅不起作用;女口 I1增加的值大于K1(且大于K4)，貝U 14 VIH1，經(jīng)L1后輸出值 IL仁I4

4、=la+K1 ;偏差I(lǐng)L1-Ig=K1,此K1經(jīng)PI1運(yùn)算后輸出為I1g，此刻的I1g I ig-i，煤 氣閥門(mén)開(kāi)度稍為增大一點(diǎn)。如 SP- PV較大，則I1-I i-i=A I1，可能大偏差 I1遠(yuǎn)大于 K1,但輸入PI1的偏差仍是K1，而不是厶11 ,這就是增量單元的限幅作用。如I1增加的值小于K4,此時(shí)IL2=I1+ I1,K4的限幅不起作用；由于I1 I3，經(jīng) L2后輸出的IL2=I3=Ig+K4(此Ig為前次的值)；IL2 I5，經(jīng)H2后輸出的IH2=IL2=Ig+K4; 經(jīng)比值器1后為B IH2=B (Ig+K4);因B lg=la，故B IH2-Ia= B K4為PI2的輸入偏差

5、，經(jīng) PI2運(yùn)算后，輸出為I1a，閥門(mén)開(kāi)度增加一點(diǎn)，而增加的開(kāi)度是由偏差B K4引起，而不是 由大偏差3厶I1所引起，這又體現(xiàn)了增量單元的限幅作用。經(jīng)第一循環(huán)的調(diào)節(jié)后，Qa Qg都增加一點(diǎn)，但增加過(guò)后 Qa/Qg是否還保持某個(gè)確定 的比值?由于各閥門(mén)的開(kāi)度與流量的非線性，閥門(mén)的機(jī)械零點(diǎn)和電氣零點(diǎn)不可能調(diào)整得很精確等原因，都會(huì)使 Qa/Qg比值改變。采用雙交叉系統(tǒng)，就能基本保證Qa/Qg比值的穩(wěn)定。如第一次調(diào)節(jié)后，Qa/Qg比值變大，即空氣量相對(duì)多了一點(diǎn)，我們來(lái)分析第二次調(diào)節(jié) 后會(huì)出現(xiàn)什么樣的情況 ?經(jīng)第一次調(diào)節(jié)后，爐溫增加一點(diǎn)，SP- PV減少一點(diǎn)，但I(xiàn)1仍在增加。如I1仍大于 I2，經(jīng)H1后

6、IH仁11 ； IH1仍大于I4，經(jīng)L1后，IL仁I4=la+K1 ;因Qa/Qg比值增大，故 Ia Ig，偏差I(lǐng)L1-Ig=K1+(Ia-Ig)，而不是K1,此偏差經(jīng)PI1運(yùn)算后輸出為一較大的 I1g 值，因偏差考慮了 Ia-Ig 之值，故煤氣閥門(mén)就會(huì)多開(kāi)一點(diǎn)， 煤氣流量就會(huì)更多一點(diǎn)。對(duì)空氣支路，因 13 V 11，經(jīng) L2 后，IL2=l3=lg+K4 ; IL2 15 ,經(jīng) H2后，IH2=IL2=lg+K4 ; 經(jīng) B 后，輸出的 B IH2= B (Ig+K4);輸入 PI2 的偏差為 B IH2-Ia= B lg+ B K4-Ia,由于 Qa/Qg 比值增大，故B Ig-Ia V0

7、,即輸入PI2的偏差較小(與輸入PI1的相比)，故經(jīng)PI2后輸 出的11a增加較少，閥門(mén)開(kāi)度增加較少。經(jīng)第二次調(diào)節(jié)后，Qa/Qg比值就變小一點(diǎn)。這就說(shuō)明，雙交叉會(huì)提高Qa/Qg比值的穩(wěn)定性。為提高爐子的熱效率，普遍認(rèn)為，如爐溫降低，希望空氣量多增加一點(diǎn)，而煤氣量 少增加一點(diǎn)，讓煤氣在空氣過(guò)剩下燃燒。同理，當(dāng)爐溫超溫時(shí)，希望煤氣量多減少一點(diǎn)， 而空氣量則少減少一點(diǎn)。根據(jù)這一原則，所以在選擇 K時(shí)，一般K4 K1，K3 K2。(3) 爐溫突然升高時(shí)信號(hào)的流向(以下分析的前提假設(shè)為K1K4,K2K3且 I1的降低值必須大于K3,小于K3時(shí)，限幅不起作用)此時(shí)SP PV0溫度PID輸出的I1值減少，此

8、刻Ig和Ia值尚未變化，還是上一個(gè) 周期值。由于I1IH1，經(jīng)L1后輸出值 IL1=IH1=Ia-K3 ;偏差 IL1-Ig=-K3,此-K3 經(jīng) PI1 運(yùn)算后輸出為 I1g，此刻的 I1gl ig-i， 煤氣閥門(mén)開(kāi)度稍為減小一點(diǎn)。女，SP-PV|較大，則丨I1-I i-i | = I1，可能大偏差 I1 遠(yuǎn)大于K3,但輸入PI1的偏差仍是K3,而不是 I1，這就是增量單元的限幅作用。如I1減少的值小于K2,此時(shí)IH2=I1 I1,K2的限幅不起作用；由于I1I3，經(jīng) L2后輸出的IL2=I1 ; IL2 Ig，偏差I(lǐng)L1-Ig=-K3+(Ia-Ig)，而不是-K3，此偏差經(jīng)PI1運(yùn)算后輸出

9、為一較小的 I1g 值，因偏差考慮了 Ia-Ig 之值，故煤氣閥門(mén)就會(huì)少開(kāi)一點(diǎn)，煤氣流 量就會(huì)更多一點(diǎn)。對(duì)空氣支路，因I3I1，經(jīng)L2后，IL2=I1 ;IL2I5，經(jīng)H2后，IH2=l5=lg-K2 ; 經(jīng) B 后，輸出的 B IH2=B (Ig-K2);輸入 PI2 的偏差為 B IH2-Ia= B Ig- B K2-Ia,由于 Qa/Qg 比值增大，故B Ig-Ia V0,即輸入PI2的偏差絕對(duì)值較大(與輸入PI1的相比),故經(jīng)PI2 后輸出的I1a減少較大，閥門(mén)開(kāi)度減少較多。經(jīng)第二次調(diào)節(jié)后，Qa/Qg比值就變小一點(diǎn)。這就說(shuō)明，雙交叉會(huì)提高Qa/Qg比值的穩(wěn)定性。(2)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過(guò)程及特點(diǎn)

10、在負(fù)荷劇增(溫測(cè) 溫給)時(shí)，溫度PID的輸出劇增 對(duì)于空氣流量調(diào)節(jié)回路 , 隨著 I1 開(kāi)始增加時(shí) ,I1I3 時(shí),低選器選中 I3,I1 被中斷, 同時(shí) IL2=I3I5, 高選器選 I3,I3 作為該回 路 PID 的設(shè)定值 , 使空氣流量隨著煤氣流量的增加而增加 , 交叉限制作用開(kāi)始 , 當(dāng) I3 增加 到I3I1時(shí),低選器又選中I1,I1又作為該回路PID設(shè)定值,交叉限制作用結(jié)束,系統(tǒng)穩(wěn)定。 對(duì)于煤氣流量調(diào)節(jié)回路,隨著溫度PID的輸出的增加，高選器選I1,而低選器中,開(kāi)始時(shí)選 I1作為該回路PID的設(shè)定值,煤氣流量增加,I1I4時(shí),低選氣選I4,I1被中斷,煤氣流量 隨著空氣流量增加而增加 , 交叉限制作用開(kāi)始 , 當(dāng) I4 增加到 I4I1 時(shí), 低選器又選 I1,I1 又作為該回路PID