PID自动调节在锅炉汽包水位调节中的应用

2022-09-16

引言

锅炉是我国各类制造业中的基础性动力系统, 它能够通过加热产生大量的高压水蒸汽, 这些蒸汽既能过为动力泵和风机为企业提供足够的动力, 还能够为企业的干燥和烘蒸提供足够的热力。随我我国的现代工业的快速发展, 各大企业都在进行不断的扩张, 先进的设备的更新使得企业对于热力和动力的需求量越来越大, 许多的锅炉都处于超负荷运作的状态。众所周知锅炉作为特种器械其危险性极高, 一旦锅炉发生任何的意外都会对企业和员工的人身安全造成巨大的损害, 所以为了保证生产进度和锅炉的安全性, 取代传统人工调节的自动调节系统变的更受欢迎。锅炉的操作是一个非常复杂的过程, 锅炉本身就是有很多复杂的系统结合而成的, 在锅炉的控制过程中一个人需要同时关注到许多的方面, 包括水位的调节、蒸汽量的控制和加热系统的控制等, 其中对于汽包水位的控制是锅炉进行稳定运作的主要安全指标。如果汽包的水位过高则会使水溢入到过热管内, 就会使过热管发生冷凝的现象, 使得过热管的工作效率大大降低, 一旦冷凝时间过长甚至会引发过热管的爆炸;如果水位过低优惠导致水冷壁的部分过热, 一旦加热时间过长就会导致水冷壁的爆炸, 所以无论是水位过高还是过低都会引发严重的后果, 因此我们必须要在锅炉的使用中对汽包水位进行仔细的调节。本文将详细的介绍区别传统PID调节的最新PID自动调节系统在锅炉汽包水位调节中的作用。

一、常规性锅炉汽包水位调节方法

在汽包水位的调节过程中有着许多的干扰因素, 但是我们在使用过程中主要关注的是水流量和蒸汽量的调节。如果在锅炉的运行过程中, 加热力度的突然上升增加会导致了汽包水位的骤然上升, 但是实际上汽包水位并没有上升反而会因为蒸汽量的增加而导致水位降低, 一般我们可以将这种情况称之为虚假水位, 虚假水位使得汽包水位的调节变的十分复杂。在应用PID系统进行调节时如果的使用传统的单回路方式来控制汽包水位, 系统不能分辨内部的真实情况就会减少水流的进入, 这样就会汽包水位的进一步下降, 产生巨大的损失。传统的单回路PID控制方式显然在虚假水位的控制当中没有发挥积极的作用。所以为了克服这个问题, 许多的锅炉中开始使用双冲量或者是三冲量的控制系统, 但是这些控制系统并不能有效的解决这一问题。三冲量控制系统是以原有的单回路的PID系统为基础, 这种控制方式是以反映水位状况、水流状况和蒸汽量状况三个方面冲量来知道汽包水位调节的。如果我们用函数公式G1 (s) 来进行相关的模拟, 水位与水流量的关系就是:G1 (s) =K1/S (T1S+1) , K1表示在水流量变化中汽包水位的上升速度, T1则表示反应的速度;蒸汽量与汽包水位之间的关系则表示为G2S=Kf/S+K2/S (T2S+1) ;中kf为蒸汽流量单位改变时汽包水位的变化, 速度, k2为放大系数, T2为时间常数;当三个冲量想结合时, 函数可表示为:u (t) =K (1+1/Ti S) e (t) -1/Ti S[u (t) -u (t-L) ], K (1+1/Ti S) e (t) 为参数输出的控制结构, 1/Ti S[u (t) -u (t-L) ]是参数输出时的执行结构。这种方式看起来是十分的安全, 以三个方面的冲量来综合显示指标可以在一定程度上保持水位的正常性, 让汽包内部处于平衡的状态。但是这种有效的调节职能在一定的范围内适用, 但蒸汽流量发生剧烈变化往往就会失效。一旦蒸汽量迅速的增加, 就会导致汽包内部压力降低, 还会造成所谓的虚假水位。所以如果进行有效的汽包水位调节的关键在于如何正确的分别虚假水位, 锅炉内部的情况千变万化, 不同的情况就会产生不同的变化, 然而传统的单回路和三冲量控制都不能进行有效的控制。

二、PID自动调节在锅炉汽包水位调节中的应用

PID自动调节系统实质上一种模糊控制的系统, 它是以模糊的各项数据集合来实现自动化的控制的一种新型智能系统, 模糊控制系统不需要经过特别的数据分析, 省略了复杂的过程, 因此具有反应快、调节及时的特点。这种装置设计的主要理念是找出PID三个参数与误差e和误差变化率ec之间的模糊关系, 在运作的过程中通过不断反应e和ec的大小和方向, 通过模糊化接口及它们的隶属度函数将所的数据转换成模糊量, 再根据模糊推理对三个冲量进行不断的修改, 来达到不同的e和ec条件下对PID控制器参数的不同要求。这种自动调节控制系统能够有效的解决传统的PID控制器的不足, 还可以通过修改PID的运行参数, 使得控制的工程更加有效。PID自动调节控制系统是由模糊控制系统和自动调整系统两个部分组成, 所有的情况都会先通过PID模糊控制系统进行运算获得相应的参数, 然后参数会自动输入到自动调整系统中, 这种参数会随着情况的变化不断的自我变化, 能够对系统进行有效的调节。

结束语

本文的研究是在原有的传统单回路、双冲量和三冲量控制系统的基础上所进行的, 其实质上市用的一种预测的控制方式, 不需要进行详细的情况了解, 通过所产生的迹象, 对即将发生的状况进行有效的预测, 并且及时的作出有效的反馈。PID自动调节系统虽然在具体的数据分析和指标探测上没有良好的效果, 但是能过有效的应对现在锅炉汽包水位调节中的虚假水位问题, 具有非常强的实用性, 可以进行广泛的推广使用。

摘要：锅炉是我国现代工业生产中不可或缺的动力系统, 在我国几乎每个工厂的生产中都有锅炉的身影。为了应对锅炉汽包水位调节中存在的虚假水位问题, 我们需要增加PID自动调节系统有效的运用到锅炉的调节中去, 这种应用可以加调节内部和外部。内部使用PID有效的消除掉在控制道内的水流扰动, 外部则使用PID控制系统来解决蒸汽的扰动问题。通过数据模拟发现PID自动调节在锅炉汽包水位调节中有着理想的效果和实际的应用价值。

关键词：PID自动调节,锅炉汽包,水位调节