鍋爐主蒸汽壓力控制系統(tǒng).ppt

鍋爐蒸汽壓力控制系統(tǒng),工程背景： 鍋爐計(jì)算機(jī)控制是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是微型計(jì)算機(jī)軟硬件，自動(dòng)控制和鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全，穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用為計(jì)算機(jī)控制，能對(duì)鍋爐進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)控制等多項(xiàng)功能。由于我國(guó)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(shí)踐證明，工業(yè)鍋爐實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)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?yàn)殄仩t生產(chǎn)開(kāi)辟了廣闊的前景。 采用過(guò)程控制對(duì)工業(yè)鍋爐進(jìn)行控制，采用先進(jìn)的控制算法，以達(dá)到優(yōu)化技術(shù)指標(biāo)，提高勞動(dòng)效益和設(shè)計(jì)效益提高勞動(dòng)生產(chǎn)率節(jié)約能源，改善勞動(dòng)條件，保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的作用。,鍋爐的工作原理： 鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設(shè)備。它通過(guò)煤、油或燃?xì)獾热剂系娜紵尫诺哪芰浚⑼ㄟ^(guò)傳熱過(guò)程將能量傳遞給水，使水轉(zhuǎn)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(guò)蒸汽動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，或通過(guò)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能最有效地轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?。因此，近代鍋爐亦稱(chēng)為蒸汽發(fā)生器。 鍋爐的工作過(guò)程概括起來(lái)應(yīng)該包括三個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程：燃料的燃燒過(guò)程、水的氣化過(guò)程、煙氣向水轉(zhuǎn)化的過(guò)程。,蒸汽壓力控制系統(tǒng),如果鍋爐內(nèi)壓力過(guò)低，將會(huì)降低蒸汽質(zhì)量，反之，如果鍋爐內(nèi)壓力過(guò)高，有可能導(dǎo)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一個(gè)適中的范圍內(nèi)，即必須對(duì)鍋爐壓力進(jìn)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(shí)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(chǔ)上對(duì)壓力進(jìn)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(shí)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(shí)，迅速打開(kāi)安全閥，使壓力降低，直到降到安全范圍內(nèi)后又迅速關(guān)閉安全閥。所以安全壓力控制系統(tǒng)采用選擇控制，結(jié)構(gòu)框圖如下,安全壓力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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)采用普通檢測(cè)元件與電動(dòng)單元組合的微機(jī)控制方案。系統(tǒng)的主蒸汽壓力采用壓力傳感器來(lái)測(cè)量，并經(jīng)壓力變送器、A/D轉(zhuǎn)換后將測(cè)量信號(hào)送至單片機(jī)的輸入端，與主蒸汽壓力設(shè)定值進(jìn)行比較得到偏差，將偏差輸入到單片機(jī)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(jìn)行運(yùn)算后輸出脈沖控制信號(hào)，以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后進(jìn)一步控制燃料與進(jìn)風(fēng)量到鍋爐爐膛的速度。這樣，鍋爐爐膛中單位時(shí)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(dá)到控制主蒸汽壓力的目的。當(dāng)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(duì)干擾量加以考慮后不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生誤差動(dòng)作的影響。,PID算法 控制理論告訴我們，PID控制的理想微分方程為：,但計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，故上述數(shù)學(xué)方程必須加以變換。若壓力的采樣周期為T(mén),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）,（微分用差分代替）,改寫(xiě)成：,寫(xiě)成遞推形式：,上面我們已經(jīng)對(duì)偏差控制算法以及相關(guān)計(jì)算公式做了簡(jiǎn)單介紹，所以上式又可改寫(xiě)為：,壓力控制系統(tǒng)的選型： 1.蒸汽壓力控制器,蒸汽壓力控制器PT1為反作用，閥1為氣開(kāi)閥，安全閥為氣開(kāi)閥 當(dāng)蒸汽壓力突然增大，蒸汽壓力檢測(cè)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(kāi)度變大，從而減小壓力；當(dāng)系統(tǒng)正常工作，即蒸汽壓力低于選擇器的設(shè)定值閥1工作時(shí)，一旦壓力超高，閥1處于打開(kāi)狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)失常時(shí)，即蒸汽壓力超過(guò)選擇器設(shè)定值時(shí)，安全閥打開(kāi)，從而使壓力減小。,算法拓展：,（一）動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測(cè)控制算法（DMC）是在常規(guī)PID控制的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)系統(tǒng)輸出預(yù)測(cè)器。 該算法適用于被控對(duì)象具有純滯后的情況。,式中，e(k)為k時(shí)刻測(cè)量的偏差值，這里取,S:系統(tǒng)的設(shè)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(guò)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(duì)象的輸出。,模糊控制算法：,模糊控制的特點(diǎn)： 1適用于不易獲得精確數(shù)學(xué)模型的被控對(duì)象。 2是一種語(yǔ)言變量控制器。 3從屬于智能控制得范疇，該系統(tǒng)尤其適用于非線(xiàn)性，時(shí)變，滯后系統(tǒng)的控制。 4抗干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，并對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的變化有較強(qiáng)的魯棒性。,