鍋爐主蒸汽壓力控制系統(tǒng)

1、鍋爐蒸汽壓力控制系統(tǒng)工程背景： 鍋爐計算機控制是近年來開發(fā)的一項新技術，它是微型計算機軟硬件，自動控制和鍋爐節(jié)能等幾項技術緊密結合的產(chǎn)物，作為鍋爐控制裝置，其主要任務是保證鍋爐的安全，穩(wěn)定，經(jīng)濟的運行減輕工作人員的勞動強度。采用為計算機控制，能對鍋爐進行自動檢測，自動控制等多項功能。由于我國工業(yè)鍋爐生產(chǎn)操作水平落后造成很多大量的熱能丟失，實踐證明，工業(yè)鍋爐實現(xiàn)微型計算機控制是鍋爐安全生產(chǎn)，提高熱效率，節(jié)約能源的一大創(chuàng)舉，因為鍋爐生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。 采用過程控制對工業(yè)鍋爐進行控制，采用先進的控制算法，以達到優(yōu)化技術指標，提高勞動效益和設計效益提高勞動生產(chǎn)率節(jié)約能源，改善勞動條件，保護環(huán)境衛(wèi)生

2、提高市場競爭能力的作用。 鍋爐的工作原理：鍋爐的工作原理：鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設備。它通過煤、油或燃氣等燃料的燃燒釋放的能量，并通過傳熱過程將能量傳遞給水，使水轉變?yōu)檎羝?，蒸汽直接供給工業(yè)生產(chǎn)中所需的熱能，或通過蒸汽動力機轉變?yōu)闄C械能，或通過汽輪發(fā)電機轉變?yōu)殡娔堋Ｋ藻仩t的中心任務是把燃料中的化學能最有效地轉變?yōu)檎羝臒崮?。因此，近代鍋爐亦稱為蒸汽發(fā)生器。鍋爐的工作過程概括起來應該包括三個同時進行的過程：燃料的燃燒過程、水的氣化過程、煙氣向水轉化的過程。蒸汽壓力控制系統(tǒng)如果鍋爐內(nèi)壓力過低，將會降低蒸汽質(zhì)量，反之，如果鍋爐內(nèi)壓力過高，有可能導致爆炸等安全事故的發(fā)生，所以必須保證鍋爐的壓力處于

3、一個適中的范圍內(nèi)，即必須對鍋爐壓力進行控制。上述蒸汽壓力控制系統(tǒng)在將控制蒸汽溫度的同時就直接影響了蒸汽壓力。壓力控制系統(tǒng)分為安全壓力控制系統(tǒng)和超壓控制系統(tǒng)。安全壓力控制系統(tǒng)是鍋爐壓力在安全壓力范圍內(nèi)的控制系統(tǒng)，其主要完成的功能是在安全基礎上對壓力進行調(diào)節(jié)，使壓力維持在一定的范圍內(nèi)，以得到需要的蒸汽壓力，保證蒸汽質(zhì)量；超壓控制系統(tǒng)是鍋爐壓力超壓時所采用的壓力控制系統(tǒng)，其主要完成的功能是壓力超出某一壓力上限時，迅速打開安全閥，使壓力降低，直到降到安全范圍內(nèi)后又迅速關閉安全閥。所以安全壓力控制系統(tǒng)采用選擇控制，結構框圖如下安全壓力控制系統(tǒng)結構框圖壓力控制系統(tǒng)圖示為鍋爐主蒸汽壓力控制系統(tǒng)的方框圖本系統(tǒng)

4、采用普通檢測元件與電動單元組合的微機控制方案。系統(tǒng)的主蒸汽壓力采用壓力傳感器來測量，并經(jīng)壓力變送器、A/D轉換后將測量信號送至單片機的輸入端，與主蒸汽壓力設定值進行比較得到偏差，將偏差輸入到單片機中的控制算法程序中，該程序按此輸入偏差以PID控制規(guī)律進行運算后輸出脈沖控制信號，以控制步進電機的轉速，然后進一步控制燃料與進風量到鍋爐爐膛的速度。這樣，鍋爐爐膛中單位時間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量不同，從而改變鍋爐汽水系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生量，最終改變主蒸汽壓力的大小，達到控制主蒸汽壓力的目的。當然在系統(tǒng)中汽水系統(tǒng)所產(chǎn)生的蒸汽是完全跟蹤主蒸汽壓力的，所以在調(diào)節(jié)器中對干擾量加以考慮后不會對系統(tǒng)產(chǎn)生誤差動作的影響。 PID

5、算法控制理論告訴我們，PID控制的理想微分方程為：)()(1)()(0tdipdttdetdtteTtektuTeedttdenn1)(nenuTedttenkkt.)(00101nknndkinpnTeetTeTeku但計算機只能處理數(shù)字信號，故上述數(shù)學方程必須加以變換。若壓力的采樣周期為T第n次采樣得到的輸入偏差為，調(diào)節(jié)器輸出為，則有：（微分用求和代替）壓信號。為調(diào)節(jié)器的輸出控制電)(為微分時間函數(shù)；為積分時間函數(shù)；為比例系數(shù)；為被測變量；)(為給定值，)(其中力調(diào)節(jié)器的信號，稱為偏差值，可作為壓)()()(式中，tuTTktytrtytrtedip（微分用差分代替）)2(2111nnnd

6、ninnpneeeTTeTTeeku改寫成：DIPDIpPPPnunEnEnEknEknEnEknunu)1()2()1(2)()()1()()1()(寫成遞推形式：上面我們已經(jīng)對偏差控制算法以及相關計算公式做了簡單介紹，所以上式又可改寫為：DIPDIpPPPKPKEKEKEkKEkKEKEKKPKP)1()2()1(2)()()1()()1()(壓力控制系統(tǒng)的選型：1.蒸汽壓力控制器PT1為反作用，閥1為氣開閥，安全閥為氣開閥當蒸汽壓力突然增大，蒸汽壓力檢測變送器PT1的輸出變大，由于蒸汽壓力控制器PC1為反作用，其輸入減小，輸出增大，使閥1開度變大，從而減小壓力；當系統(tǒng)正常工作，即蒸汽壓力

7、低于選擇器的設定值閥1工作時，一旦壓力超高，閥1處于打開狀態(tài)；當系統(tǒng)失常時，即蒸汽壓力超過選擇器設定值時，安全閥打開，從而使壓力減小。算法拓展：（一）動態(tài)矩陣預測控制算法（DMC）是在常規(guī)PID控制的基礎上，增加了一個系統(tǒng)輸出預測器。 該算法適用于被控對象具有純滯后的情況。 )2() 1(2)()() 1()() 1()(kukekekeTTkeTTkekeKkukupdlPp式中，e(k)為k時刻測量的偏差值，這里取)int(),()()(PTNNkykwkeS:系統(tǒng)的設定值。 x1, x2: 模糊控制的輸入（精確量）。x1,x2:模糊量化處理后的模糊量。U:經(jīng)過模糊控制規(guī)則和近似推理后得出的模糊控制量。u:經(jīng)模糊判決后得到的控制量（精確量）。y:對象的輸出。模