鍋爐除氧器過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)

1、摘 要 熱力除氧是用蒸汽將給水加熱到飽和溫度，將水中溶解的氧氣和二氧化碳放出。除氧的目的是防止鍋爐給水中溶解有氧氣和二氧化碳，對(duì)鍋爐造成腐蝕，因此對(duì)除氧器進(jìn)行控制具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。本文論述了除氧器液位、出口流量、除氧器壓力三個(gè)被控變量的實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)論述了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及過(guò)程中遇到的相關(guān)問(wèn)題。著重論述了PID控制方法在除氧器控制上的應(yīng)用，對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行了整定，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。目 錄摘 要I1 引言- 1 -1.1 控制系統(tǒng)的的目的- 1 -1.2 控制系統(tǒng)的意義- 2 -1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容- 2 -1.4 主要任務(wù)- 2 -2 正文- 4 -2.1除氧器液位控制- 4 -2.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

2、及工藝背景- 4 -2.1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程- 4 -2.1.2 控制系統(tǒng)投運(yùn)和控制器參數(shù)整定- 8 -2.2 除氧器出口流量控制- 12 -2.2.1 控制系統(tǒng)組態(tài)- 12 -2.2.2 控制系統(tǒng)投運(yùn)及參數(shù)整定- 13 -2.2.3 施加擾動(dòng)測(cè)試控制器性能- 15 -2.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析- 16 -2.3 除氧器壓力控制- 17 -2.3.1 PI控制器特點(diǎn)- 17 -2.3.2 為什么要控制除氧器的壓力- 17 -2.3.3 控制系統(tǒng)組態(tài)- 18 -2.3.4 控制系統(tǒng)投運(yùn)及參數(shù)整定- 19 -2.3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析- 20 -3 結(jié)論- 21 -4 收獲、體驗(yàn)和建議- 22 -參考文獻(xiàn)

3、- 23 -II1 引言1.1 控制系統(tǒng)的的目的在我們的設(shè)計(jì)中，我們主要是以除氧器作為被控對(duì)象，由于除氧器是整個(gè)工藝過(guò)程的開(kāi)始部分，從公用的工程來(lái)的鍋爐給水到除氧器，除氧器使用蒸汽把給水加熱到飽和的溫度，把里面的溶解的氧和二氧化碳逼出來(lái)，以免鍋爐結(jié)垢，除氧器的液位的高低會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，液位過(guò)低，會(huì)使的工作水供應(yīng)不足，導(dǎo)致后續(xù)工藝產(chǎn)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象，甚至可能照成巨大的經(jīng)濟(jì)損失以及人員安全問(wèn)題，故必須使得除氧器的液位保持在一定的高度；除氧器的壓力和出水閥的流量也均會(huì)對(duì)除氧器的液位造成影響，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，除氧器的壓力過(guò)高會(huì)使得除氧器爆炸，產(chǎn)生不安全的事故，并且壓力過(guò)大，會(huì)使得

4、除氧器中的水被快速的經(jīng)出水閥被壓到除氧器外，供給水的不穩(wěn)定會(huì)使得后續(xù)的工藝目的很難實(shí)現(xiàn)；除氧器出口的除氧水是去往鍋爐汽包的，汽包是產(chǎn)生蒸汽的地方，它的液位非常重要，液位過(guò)低就可能造成汽包被燒壞的危險(xiǎn)，如果汽包液位過(guò)高，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的質(zhì)量就會(huì)受到一定的影響，所以汽包液位要控制在一定的范圍內(nèi)，在燃燒系統(tǒng)供應(yīng)的熱量一定，也就是單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)出去的水量一定時(shí)，要想使氣泡液位穩(wěn)定下來(lái)，就要保證汽包上水流量穩(wěn)定，所以要對(duì)上水流量，也就是除氧器出口流量進(jìn)行控制；在這個(gè)工藝過(guò)程中，通入蒸汽的主要目的是為了出去除氧器進(jìn)料軟化水中的氧氣，以防送入鍋爐的水中含有氧氣，腐蝕設(shè)備，除氧器對(duì)壓力的要求比較高，因?yàn)槌跗鲏?/p>

5、力過(guò)高，會(huì)造成除氧器憋壓，軟化水無(wú)法正常蒸發(fā)；如果除氧器壓力過(guò)低會(huì)造成除氧不充分，而多余的氧氣會(huì)在加熱的過(guò)程中分解出來(lái)腐蝕鍋爐。綜合上述問(wèn)題，我們需要去設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)達(dá)到如下目的：1）保持除氧器液位的穩(wěn)定，并且使其穩(wěn)定在某個(gè)設(shè)定值上，如此防止出現(xiàn)后續(xù)工藝的水供給不足和除氧器爆炸等事件的發(fā)生。2）保持出口流量的穩(wěn)定，并且穩(wěn)定于某個(gè)設(shè)定值，使其工藝能夠穩(wěn)定的工作，如此為后續(xù)工藝的穩(wěn)定工作鋪平道路。3）保持除氧器壓力的穩(wěn)定于某個(gè)設(shè)定值，使得除氧器能夠安全工作。1.2 控制系統(tǒng)的意義針對(duì)上述的三個(gè)目的，我們很容易知道控制系統(tǒng)的意義主要有哪些。首先我們對(duì)除氧器的液位進(jìn)行控制，使其達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，如此建

6、立物料或能量的平衡，以便在穩(wěn)態(tài)時(shí)系統(tǒng)的流入量和流出量相等；要求液位必須維持在設(shè)定值上，這個(gè)設(shè)定值代表了一個(gè)重要的操作點(diǎn)；緩沖容器的液位控制。其次，我們對(duì)出口閥的出口流量進(jìn)行控制，使得出口流量達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，使得后續(xù)汽包液位能夠達(dá)到穩(wěn)定。最后我們對(duì)除氧器的壓力進(jìn)行控制，這是為了使得除氧器不要出現(xiàn)憋壓的情況，防止氧化水無(wú)法正常蒸發(fā)，并且防止出現(xiàn)除氧不充分，造成鍋爐腐蝕。1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)上述的控制目的，我們主要需要完成以下的內(nèi)容：首先我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)控制器去控制除氧器的液位，在這個(gè)控制系統(tǒng)中，我們把除氧器作為控制對(duì)象，除氧器液位作為控制變量，給定一個(gè)設(shè)定值，利用控制器使其達(dá)到這個(gè)設(shè)定值。其次

7、，我們還需設(shè)計(jì)一個(gè)控制器去控制出口閥的流量，在此控制系統(tǒng)中，控制器為出口流量閥，被控變量為出口流量，我們利用控制器給定一個(gè)設(shè)定值，使得流量能夠穩(wěn)定在此設(shè)定值處，使得工藝過(guò)程能夠穩(wěn)定工作。最后，一個(gè)控制除氧器壓力的控制系統(tǒng)還需要被設(shè)計(jì)，我們利用此控制系統(tǒng)，使得被控對(duì)象達(dá)到一個(gè)很穩(wěn)定的壓力值，最終到達(dá)很好的控制效果。1.4 主要任務(wù)在此次設(shè)計(jì)中我們主要要設(shè)計(jì)三個(gè)控制系統(tǒng)，第一個(gè)是控制除氧器的液位，第二個(gè)是控制出口流量閥的流量，第三個(gè)是控制除氧器的壓力，雖然從表面上，這三個(gè)控制器的控制變量不一樣，但是，實(shí)際上，他們都是互相影響的，除氧器壓力的大小，會(huì)影響出口流量，從而影響除氧器的液位；出口閥的流量的

8、大小會(huì)影響除氧器的液位，從而影響除氧器內(nèi)壓力的變化。從這里我們能發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)控制器都很重要。在此主要任務(wù)是確定被控對(duì)象，被控變量，執(zhí)行器，檢測(cè)元件，然后根據(jù)要構(gòu)建的系統(tǒng)的性能以及被控對(duì)象的特性去選擇控制器的正反作用以及是用P控制還是PI控制，還是PID控制，合理的選擇工作方式，使其能夠達(dá)到預(yù)先要求的目的，這是很重要的工作。其后，我們選擇信號(hào)源、控制器去構(gòu)建控制系統(tǒng)，然后用先調(diào)節(jié)P，再調(diào)節(jié)I，最后調(diào)節(jié)D的原則去整定合適的PID參數(shù)值，如此選定合適的控制器，最后通過(guò)加入擾動(dòng)去測(cè)試控制系統(tǒng)的性能，考慮控制系統(tǒng)的魯棒性是否達(dá)到要求。2 正文2.1除氧器液位控制2.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募肮に嚤尘埃?）實(shí)驗(yàn)的目

9、的通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們能夠掌握比例作用的控制規(guī)律、P控制器的使用，體會(huì)余差；其次，我們可以熟悉單回路系統(tǒng)的組態(tài)及投運(yùn)過(guò)程；另外，我們可以了解液位對(duì)象的特性及控制方法。（2）除氧器液位控制的工藝背景用于除氧器的過(guò)熱蒸汽源源不斷地流入除氧器中，對(duì)除氧器內(nèi)的軟化水進(jìn)行加熱，軟化水被加熱到沸騰后，水中的氧氣會(huì)被蒸發(fā)出來(lái)，通過(guò)除氧器頂部的氣孔排放到大氣中達(dá)到脫氧的目的。因此，除氧器氧化水液位的高低，對(duì)軟化水沸騰的時(shí)間、除氧效果的好壞有直接的影響。另外，除氧器還起著中間儲(chǔ)罐的作用。一旦公用工程出現(xiàn)故障，不能及時(shí)給除氧器供水，除氧器中儲(chǔ)藏的軟化水可以在一定時(shí)間內(nèi)維持生產(chǎn)設(shè)備正常運(yùn)行，在不影響生產(chǎn)的前提下為搶修

10、贏得時(shí)間。除氧器液位過(guò)高則會(huì)造成軟化水的浪費(fèi)，液位過(guò)低則會(huì)造成其下游上水泵的腐壞，還會(huì)造成因原料供應(yīng)不足而停產(chǎn)。綜上，對(duì)除氧器液位控制有很大的實(shí)際價(jià)值，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了除氧器液位控制系統(tǒng)。2.1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）操作變量的選擇對(duì)除氧器液位最主要的影響就是除氧器入口流量和除氧器出口流量。其中除氧器入口是公用工程來(lái)的鍋爐給水（軟化水），如果除氧器入口流量經(jīng)常波動(dòng)，會(huì)造成除氧器液位的不穩(wěn)定。除氧器出口則去往下游的鍋爐汽包，出口流量的波動(dòng)會(huì)對(duì)汽包水位的高低產(chǎn)生直接影響。如果用入口流量控制除氧器液位，出口流量波動(dòng)對(duì)液位的影響可以通過(guò)調(diào)節(jié)入口流量來(lái)消除，也就是改變軟化水的來(lái)料量。如果用出口流量控制除氧器液

11、位，入口流量波動(dòng)對(duì)液位的影響則要通過(guò)調(diào)節(jié)出口流量來(lái)消除，而出口流量的變化會(huì)作用到下游生產(chǎn)單元，可能影響整個(gè)生產(chǎn)單元的平穩(wěn)運(yùn)行。因此，這里我們選擇用除氧器入口流量控制除氧器液位。（2）除氧器液位控制單回路系統(tǒng)框圖圖2-1 除氧器液位控制系統(tǒng)框圖（3）實(shí)驗(yàn)步驟 在沒(méi)有打開(kāi)任何工程的前提下，在 SMPT-1000 監(jiān)控環(huán)境中打開(kāi)除氧器工程 050607_Dearator Control。 打開(kāi)閥門(mén)/擋板控制配置對(duì)話(huà)框，將閥門(mén) FV1106 設(shè)為內(nèi)控狀態(tài)。 將當(dāng)前窗口切換到控制組態(tài)畫(huà)面，進(jìn)行控制系統(tǒng)組態(tài)。設(shè)置數(shù)據(jù)源，采集除氧器液位實(shí)際測(cè)量值作為控制器輸入。在 SMPTLab 左側(cè)浮動(dòng)工具盒中，已經(jīng)打開(kāi)

12、基本模板目錄，目錄中包括了組成控制回路常用的控制器輸入模塊、控制器輸出模塊和 PID 控制器模塊，如圖2-2。圖2-2 工具盒用鼠標(biāo)左鍵選中“控制器輸入”不放，拖動(dòng)至控制組態(tài)窗口中放開(kāi)，即在控制組態(tài)窗口中生成了一個(gè)“數(shù)據(jù)源”模塊，如下圖2-3。 圖2-3 數(shù)據(jù)源雙擊該模塊符號(hào)，彈出數(shù)據(jù)采集點(diǎn)配置對(duì)話(huà)框。如圖，在選擇位號(hào)下拉框中，選擇 LI1101，即表示當(dāng)前數(shù)據(jù)源模塊將從現(xiàn)場(chǎng)獲取 LI1101 位號(hào)對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。圖2-4 數(shù)據(jù)采集點(diǎn)配置點(diǎn)擊【確定】按鈕，完成對(duì)除氧器液位信號(hào)的配置。PID 控制器組態(tài)。在基本模板目錄中，選中“PID 控制器”圖標(biāo)，并將它拖放至控制組態(tài)窗口，生成PID 控制器圖

13、標(biāo)。雙擊該圖標(biāo)，彈出 PID 控制器配置對(duì)話(huà)框，在基本設(shè)置欄中，將控制器取名為 LIC1101，填入位號(hào)框中。在控制器投用之前，先將控制狀態(tài)設(shè)為手動(dòng)。選擇控制器為反作用。配置完成后，點(diǎn)擊【確定】按鈕，當(dāng)前 PID 控制器的圖標(biāo)將更新。圖2-5 配置后的PID圖標(biāo)設(shè)置執(zhí)行單元。為了讓控制器的輸出信號(hào)，能夠送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如調(diào)節(jié)閥），需要在控制組態(tài)窗口中引入“控制器輸出”模塊。該模塊負(fù)責(zé)接收控制器的 OP 輸出，并將該輸出信號(hào)送至流程盤(pán)臺(tái)上的某一個(gè)調(diào)節(jié)閥以控制其開(kāi)度，達(dá)到對(duì)流程實(shí)施控制的目的。在基本模板目錄中，選中“控制器輸出”圖標(biāo)，并將該圖標(biāo)拖動(dòng)至控制組態(tài)窗口中，生成一個(gè)新的“控制輸出點(diǎn)”模塊。圖

14、2-6 控制輸出模塊圖標(biāo)雙擊該圖標(biāo)，彈出數(shù)據(jù)輸出點(diǎn)配置對(duì)話(huà)框。在該對(duì)話(huà)框的位號(hào)下拉框中，選擇要輸出的調(diào)節(jié)閥位號(hào)，如下圖所示的為 FV1106。數(shù)值范圍欄中的上、下限框自動(dòng)根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)定義中 FV1106 的儀表上下限進(jìn)行填寫(xiě)。在數(shù)據(jù)輸出類(lèi)型欄中，需要設(shè)置接收控制器 OP 輸出的數(shù)據(jù)類(lèi)型為絕對(duì)量還是增量。缺省情況下，模塊使用絕對(duì)量，即代表接收控制器的 OP 輸出值，即為調(diào)節(jié)閥的目標(biāo)開(kāi)度 MV。圖2-7 配置圖配置完成后，點(diǎn)擊【確定】按鈕，當(dāng)前 PID 控制器的圖標(biāo)將更新。圖2-8 控制輸出點(diǎn)圖標(biāo)信號(hào)連接。完成上述步驟后，控制組態(tài)窗口如下圖所示。圖2-9 控制組態(tài)為了將“數(shù)據(jù)源”模塊檢測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

15、 LI1101 輸入“PID 控制器”模塊，并將控制器模塊的輸出通過(guò)“控制輸出點(diǎn)”模塊調(diào)節(jié)流程盤(pán)臺(tái)上的 FV1106 調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，需要在上圖所示的圖中添加信號(hào)線(xiàn)，以連接三個(gè)模塊。液位 LI1101 的單回路 PID 控制系統(tǒng)組態(tài)結(jié)果如圖所示。圖2-10 控制系統(tǒng)組態(tài)圖在趨勢(shì)曲線(xiàn)畫(huà)面中添加 LI1101、FV1106、FV1101 的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)。確認(rèn)閥門(mén) FV1101 開(kāi)度為 32。將當(dāng)前窗口切換到控制組態(tài)畫(huà)面，雙擊 LIC1101 控制器模塊，將輸出 OP 的值設(shè)置為 30。讓除氧器工程運(yùn)行起來(lái)。2.1.2 控制系統(tǒng)投運(yùn)和控制器參數(shù)整定(1) 控制器狀態(tài)為手動(dòng)，可進(jìn)行手動(dòng)控制。不斷修改 OP 值

16、，也就是不斷改變閥門(mén) FV1106開(kāi)度，觀(guān)察 SP 和 PV 的值。你會(huì)發(fā)現(xiàn) PV 和 SP 的值將不斷變化，當(dāng)其值達(dá)到 50%左右時(shí)，將控制器狀態(tài)設(shè)置為自動(dòng)，將控制器投自動(dòng)。(2) 點(diǎn)擊 LIC1101 控制器操作面板的【配置】按鈕，打開(kāi) LIC1101 控制器配置窗口。目前比例增益設(shè)置為 1，將 SP 由原來(lái)的 50%變?yōu)?60%，待液位穩(wěn)定后，將 SP 由 60%再調(diào)回 50%，觀(guān)察并記錄除氧器液位的趨勢(shì)曲線(xiàn)。待液位穩(wěn)定后，將比例增益設(shè)置為 2，再將 SP 由原來(lái)的 50%變?yōu)?60%，待液位穩(wěn)定后，將 SP 由 60%再調(diào)回 50%，觀(guān)察并記錄除氧器液位的趨勢(shì)曲線(xiàn)。根據(jù)比例增益的特點(diǎn)，

17、不斷修改 Kc 的值，每修改一次都要通過(guò)雙向修改 SP 值來(lái)加入階躍干擾，直到除氧器液位的變化曲線(xiàn)達(dá)到 4:1 衰減比。其趨勢(shì)曲線(xiàn)如下圖所示：圖2-11 K為1圖2-12 K為2和3圖2-13 K為4、5和10(3) 擾動(dòng)性能測(cè)試令 LIC1101 的比例增益 Kc=3，將 LI1101 設(shè)定值從 50 變?yōu)?60，記錄 LI1101 的響應(yīng)曲線(xiàn)。待 LI1101 穩(wěn)定后，將 LI1101 設(shè)定值從 60 再變?yōu)?50，記錄 LI1101 的響應(yīng)曲線(xiàn)。待系統(tǒng)穩(wěn)定之后，點(diǎn)擊工具欄中的 按鈕，將當(dāng)前窗口切換到流程圖畫(huà)面。雙擊閥門(mén) FV1101，在打開(kāi)的閥門(mén)/擋板類(lèi)設(shè)備屬性對(duì)話(huà)框中，將 FV1101

18、 開(kāi)度設(shè)置為 50，觀(guān)察 LI1101 曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)。當(dāng) LI1101 穩(wěn)定后，再將 FV1101 開(kāi)度調(diào)回到 32，等待液位穩(wěn)定。圖2-14 擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)圖我們最后將液位控制器 LIC1101 的比例增益取為 Kc=3，因?yàn)樵?Kc=3 時(shí)液位趨勢(shì)曲線(xiàn)的響應(yīng)速度較快，且穩(wěn)態(tài)余差最小。但是由于比例作用不能消除余差的特點(diǎn)，可以看到在增加 FV1101 開(kāi)度施加干擾時(shí)，LIC1101控制器不能將液位調(diào)節(jié)回設(shè)定值 50%，而是穩(wěn)定在比 50%低的位置。這是由于 FV1101 的開(kāi)度增加導(dǎo)致除氧器出口流量 FI1101 增加，因此液位會(huì)降低。但是由于控制器的作用，除氧器液位并沒(méi)有由于自身的非自衡的特性而

19、不斷下降，而是達(dá)到了一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)值。當(dāng)將 FV1101 的開(kāi)度調(diào)整回 32 之后，由于除氧器出口流量 FI1101 又回到原先的值，因此在控制器 LIC1101 的作用下，液位重新回到 50%。2.2 除氧器出口流量控制除氧器的汽包是產(chǎn)生蒸汽的地方，它的液位非常重要，如果液位過(guò)低就有可能燒壞汽包，如果液位過(guò)高，那么產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽的質(zhì)量就會(huì)受到影響，所以說(shuō)汽包的液位必須要控制在一定的范圍。假設(shè)燃燒系統(tǒng)供應(yīng)的熱量一定，也就是單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)出去的水量一定，要使七寶也為穩(wěn)定下來(lái)，就要保證汽包上水流量穩(wěn)定，所以要對(duì)上水流量也就是除氧器出口流量進(jìn)行控制。我們之所以不用出口流量控制汽包液位是因?yàn)槌跗鞒隹诔?/p>

20、氧水是鍋爐汽包上水的主要來(lái)源，為了保證鍋爐汽包上水穩(wěn)定，必須保證鍋爐汽包上水流量穩(wěn)定。鍋爐上水流量也就是除氧器出口流量更應(yīng)該用來(lái)控制汽包水位。2.2.1 控制系統(tǒng)組態(tài)（1）設(shè)置數(shù)據(jù)源，將除氧器出口流量FI1101作為控制器輸入。（2）添加PID控制器模塊，取名為FIC1101配置如下表： 模塊 參數(shù) 取值 說(shuō)明PID控制器位號(hào)FIC1101除氧器出口流量控制器狀態(tài)手動(dòng)正反作用反作用Kc1Ti99999Td0表2.1 FIC1101配置表（3）添加執(zhí)行單元FV1101。（4）連接各部分組態(tài)，完成后如下圖所示：圖2-15 除氧器壓力控制器組態(tài)2.2.2 控制系統(tǒng)投運(yùn)及參數(shù)整定（1）打開(kāi)FIC110

21、1控制器面板，將控制器狀態(tài)設(shè)為手動(dòng)不斷修改OP值，觀(guān)察SP和PV值，當(dāng)其值達(dá)到11kg/s左右時(shí)，將控制器投自動(dòng)。（2）將Kc改為10將除氧器出口流量SP由11改為15，觀(guān)察除氧器出口流量響應(yīng)曲線(xiàn)，當(dāng)FI1101達(dá)到穩(wěn)定后將SP由15改為11，觀(guān)察除氧器出口流量響應(yīng)曲線(xiàn)。（3）當(dāng)FI1101達(dá)到穩(wěn)定后將Kc改為11、12、13、14、15、16后分別重復(fù)第二步操作。當(dāng)全部操作完成后得到的各變量的響應(yīng)曲線(xiàn)如下圖所示：圖2-16 Kc由10到16變化時(shí)的響應(yīng)曲線(xiàn)（4）確定了Kc為13之后，將Ti值改為10，將SP值由11修改為15觀(guān)察各變量的響應(yīng)曲線(xiàn)，當(dāng)FI1101穩(wěn)定后再將SP值由15修改為11

22、，觀(guān)察各變量的響應(yīng)曲線(xiàn)。（5）當(dāng)FI1101穩(wěn)定后將Ti值分別修改為5、3、2、1、0.8并重復(fù)第一步操作，觀(guān)察響應(yīng)曲線(xiàn)。當(dāng)全部操作完成后得到的各變量的響應(yīng)曲線(xiàn)如下圖所示：圖2-17 Kc為13時(shí)Ti由10到0.8變化時(shí)的響應(yīng)曲線(xiàn)2.2.3 施加擾動(dòng)測(cè)試控制器性能（1）在FIC配置對(duì)話(huà)框中將控制器狀態(tài)設(shè)為手動(dòng)。（2）將控制器輸出OP值改為50，也就是將FV1101的開(kāi)度突變?yōu)?0.（3）在經(jīng)過(guò)10秒左右之后將控制器投入自動(dòng)，觀(guān)察在FV101自身受擾動(dòng)的情況下除氧器出口流量曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)。操作完成后得到了如下的趨勢(shì)圖：圖2-18 擾動(dòng)測(cè)試控制器FIC性能2.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析在使Kc由10到1

23、6變化的實(shí)驗(yàn)中，由于流量參數(shù)的之后非常小，因此FV1101變化時(shí)FI1101馬上會(huì)跟著變化，隨著Kc增大可以看到FI1101的余差逐漸變小，同時(shí)隨著Kc的增大，F(xiàn)I1101逐漸出現(xiàn)衰減振蕩。由于FI1101的值一直大于FI1106，導(dǎo)致除氧器液位LI1101一直降低，因此在圖中可以看到LI1101一直是下降的，但是由于控制器LIC1101的作用，F(xiàn)V1106的開(kāi)度變大試圖將LI1101調(diào)整回設(shè)定值，所以可以看到LI1101的下降趨勢(shì)在減弱。在Kc為13時(shí)Ti由10到0.8變化的試驗(yàn)中，可以看到隨著Ti的減小FI1101的響應(yīng)曲線(xiàn)向設(shè)定值靠攏的速度越來(lái)越快，消除余差的作用非常明顯，響應(yīng)曲線(xiàn)也會(huì)出

24、現(xiàn)明顯的衰減振蕩。同時(shí)由于積分作用的存在控制器的輸出變化很明顯FV1101的響應(yīng)曲線(xiàn)有明顯的振蕩也就是說(shuō)，F(xiàn)V1101的變化很劇烈。另外，現(xiàn)在FIC控制器現(xiàn)在是無(wú)差調(diào)節(jié)，所以在FI1101的SP從15將為11時(shí)，會(huì)有FI1101小于FI1106的時(shí)候，所以可以看到除氧器液位LI1101不再持續(xù)下降，而是在波動(dòng)，而對(duì)LI1101起調(diào)節(jié)作用的FV1106也在波動(dòng)中。在用擾動(dòng)測(cè)試控制器FIC性能的實(shí)驗(yàn)中可以看到在FV1101的開(kāi)度突變?yōu)?0時(shí)，F(xiàn)I1101迅速上升，偏離了11的設(shè)定值，由于FI1101突然增加，LI1101開(kāi)始下降LIC1101增大FV1106的開(kāi)度力圖將LI1101調(diào)回原來(lái)的穩(wěn)定值

25、，當(dāng)FIC1101重新投自動(dòng)后，由于FI1101的設(shè)定值沒(méi)有變所以FI1101的OV大于SP，LIC1101輸出令FV1101關(guān)小，可以看到FI1101關(guān)小的趨勢(shì)。在FIC1101的作用下，F(xiàn)I1101快速回到了設(shè)定值并達(dá)到穩(wěn)定。由于LIC1101是純比例控制的有差調(diào)節(jié)，可以看到在FI1101重新達(dá)到穩(wěn)定后，LI1101沒(méi)有回到原來(lái)的穩(wěn)定值FV1106的開(kāi)度也與干擾之前不同。2.3 除氧器壓力控制 上面說(shuō)了除氧器的出口流量控制，接下來(lái)分析除氧器壓力控制。許多生產(chǎn)過(guò)程都是在不同壓力下進(jìn)行的，有些需要很高的壓力，如，鍋爐氣泡，有的需要很高的真空度，如，鍋爐爐膛。在工業(yè)生產(chǎn)中，熱量傳遞是重要的操作和

26、控制手段，可以利用系統(tǒng)的壓力保持過(guò)程的熱量平衡，此種情況下，壓力的動(dòng)態(tài)特性和溫度類(lèi)似。壓力對(duì)象有兩種，一類(lèi)是具有一定容量的容器體積較大，表征動(dòng)態(tài)特性的時(shí)間常數(shù)較大，即慣性較大。另外一類(lèi)是管道壓力，時(shí)間常數(shù)較小，控制比較靈敏。無(wú)論是具有一定容量的氣罐的壓力，還是管道的壓力，與溫度對(duì)象相比都是較快的過(guò)程，時(shí)間常數(shù)不大，大都呈現(xiàn)單容特性，在控制中一般不用微分作用。2.3.1 PI控制器特點(diǎn)表2.2 PI控制器2.3.2 為什么要控制除氧器的壓力這里通入蒸汽的主要目的是為了除去除氧器進(jìn)料軟化水中的氧氣，以防送入鍋爐的水中含有氧氣，腐蝕設(shè)備。除氧器對(duì)壓力的要求比較高，因?yàn)槌跗鲏毫^(guò)高，會(huì)造成除氧器憋壓

27、，軟化水無(wú)法正常蒸發(fā)，如果除氧器壓力過(guò)低會(huì)造成氧不充分，而過(guò)多的氧氣會(huì)在加熱的過(guò)程中分解出來(lái)腐蝕鍋爐。2.3.3 控制系統(tǒng)組態(tài)（1）設(shè)置數(shù)據(jù)源，將除氧器閥門(mén)PI1106實(shí)測(cè)值作為控制器輸入。（2）添加PID控制器模塊，其配置如下表所示：模塊參數(shù)取值說(shuō)明 PID控制器位號(hào)PIC1101除氧器壓力控制器狀態(tài)手動(dòng)正反作用反作用參數(shù)Kc1參數(shù)Ti9999參數(shù)Td不使用此參數(shù)表2.3 PI1106配置表（3） 設(shè)置執(zhí)行單元，閥門(mén)位號(hào)PV1101，數(shù)據(jù)輸出類(lèi)型為絕對(duì)量。（4） 進(jìn)行信號(hào)連接。配置完成后，控制組態(tài)窗口如下圖所示。圖2-19 除氧器壓力控制器組態(tài)至此，針對(duì)除氧器壓力PI1106的單回路PID控

28、制系統(tǒng)組態(tài)完成。2.3.4 控制系統(tǒng)投運(yùn)及參數(shù)整定（1）在控制器組態(tài)畫(huà)面，選中PIC1106控制器圖標(biāo)，打開(kāi)PIC1106控制器的操作面板。（2）控制器狀態(tài)為手動(dòng)，進(jìn)行手動(dòng)控制，不斷修改OP值，也就是不斷改變閥門(mén)PV1101開(kāi)度，觀(guān)察SP和PV的值，當(dāng)其值達(dá)到0.149MPa左右時(shí)，將控制器投自動(dòng)。（3）將比例增益Kc由1修改為10000時(shí)，改變除氧器壓力PI1106的SP，觀(guān)察除氧器壓力的響應(yīng)曲線(xiàn)。（4）根據(jù)比例控制器的特點(diǎn)，不斷修改Kc的值，每修改一次都要通過(guò)改變SP來(lái)加入階躍擾動(dòng)，直到除氧器壓力曲線(xiàn)達(dá)到4:1衰減，記錄下此時(shí)的Kc值。（5）確定Kc的值之后，根據(jù)積分控制器的特點(diǎn)，不斷修改

29、Ti的值，每修改一次都要通過(guò)改變SP來(lái)加入階躍擾動(dòng)，觀(guān)察除氧器壓力的響應(yīng)曲線(xiàn)。 當(dāng)全部操作完成后得到的各變量的響應(yīng)曲線(xiàn)如下圖所示：圖2-20 各變量響應(yīng)曲線(xiàn)圖2-21 Kc增大時(shí)各變量響應(yīng)曲線(xiàn)2.3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析在純比例作用時(shí)，除氧器壓力PI1106的響應(yīng)曲線(xiàn)也沒(méi)有出現(xiàn)4:1衰減。這是因?yàn)槌跗黧w積比較大，在Kc=50000之后，PV1101在PI1106的SP改變的瞬間，開(kāi)度都能達(dá)到全開(kāi)，即使這樣，所提供的蒸汽量都不足以引起除氧器壓力的波動(dòng)。Kc=20000時(shí)響應(yīng)曲線(xiàn)比較好，但為了讓響應(yīng)快一點(diǎn)，最后采用Kc=10000。不過(guò)加入積分作用后，控制的效果倒是非常明顯。無(wú)論Ti取什么值，PV1101都能在最大開(kāi)度維持一段時(shí)間，確保PI1106盡快上升到SP切無(wú)余差。由于PI1106的變化，除氧器內(nèi)水的蒸發(fā)量會(huì)不斷發(fā)生變化，因此除氧器液位LI1101會(huì)隨之變化?？梢钥吹?，LI1101和FV1106的響應(yīng)曲線(xiàn)始終處在波動(dòng)當(dāng)中，這是除氧器液位控制器LI1101在起作用。3 結(jié)論對(duì)于控制液位的控制器我們選用了純比例控制，對(duì)于出口閥流量的控制我們主要使用PI控制，對(duì)于控制除氧器的壓力我們主要使用了PI控制，并且我們讓這三個(gè)控制器同時(shí)工作，從結(jié)果中