三冲量PID控制系统在换热器汽包液位控制的应用.pdf

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1、冶金能源Vo1．35No．256ENERGYFORMETALLURGICALINDUSTRYMalv．2016三冲量PID控制系统在换热器汽包液位控制的应用王晨明陈艳梅(1．中钢集团鞍山热能研究院有限公司，2．辽宁三三工业有限公司)摘要分析换热器汽包液位控制虚假水位产生的原因，阐述三冲量PID控制系统的构成、实现结构及方法。介绍了一个三冲量工程实例。关键词汽包串级三冲量控制系统虚假水位前馈补偿ApplicationofthreeimpulsePIDcontrolsystemintheheatexchangersteamdrumlevelcontrol

2、WangChenmingChenYanmei(1．SinosteelAnshanresearchinstituteofThermo—EnergyCo．，Ltd2．LiaoningCenscienceIndustryCo．，Ltd：)AbstractThecausesoffalsewaterlevelofheatexchangersteamdrumlevelcontrolwereanalyzed，andexpoundthecomposition，structureandmethodofthreeimpulsePIDcontrolsystem．Athre

3、eim—pulseengineeringexamplewasintroduced．Keywordssteampocketcascade——threeparameterscontrolsystemoffalsewaterlevelfeed——forwardcompensation换热器是当今节能环保设备中的重要设备，量的气泡，液位被抬起。经过一段时间后液位趋汽包液位控制是换热器控制中的关键环节。它是于平稳。这段时间，液位没有按照蒸汽量的增加反映控制系统优劣的重要指标，是换热器安全稳而降低，反而产生了液位上升的假象，这种现象定运行的关键。叫做虚假水位。虚

4、假水位的产生给控制系统带来在换热器稳定运行过程中，汽包液位的控制了很大的扰动，是控制系统的控制难点。是系统的重中之重。汽包液位过高会影响汽水分2液位控制的几种方法离的效果，产生蒸汽带液现象；液位过低会破坏水循环，严重时会烧坏锅炉，危及安全生产。常见的液位控制方法有以下几种：(1)单冲量调节：即只有液位反馈的闭环l液位控制中液位的变化过程PID控制系统，如图1所示。单冲量调节不能对蒸汽换热器启动之后，进入到一个相对比较平稳流量扰动带来的虚假水位进行抑制和超前调节。的工作状态，液位的波动比较缓慢。当系统工作(2)双冲量调节：在单冲量调节的基础上，状态发生

5、变化，用户的蒸汽使用量上升时，需要引入蒸汽流量扰动，参与液位控制系统，进行液取出更多的蒸汽量。汽包内液位下降，热源未及水位‘I；时补充，使得压力下降，水的沸腾加剧。产生大收稿日期：2015—08—31王晨明(1981一)，工程师；114044辽宁省鞍山市。图1单冲量控制系统图Vo1．35No．2冶金能源May．2016ENERGYF0RMETALLURGICALINDUSTRY57动给系统带来的冲击。供水压力的波动势必带来供水流量的波动，使系统供水滞后于液位的控制，给液位控制带来不利的影响。(3)三冲量调节：在双冲量调节的基础上，引入流量闭环控制，-

6、如图3所示。形成液位闭环图2双冲量控制系统图为主环，流量闭环为副环的双闭环控制系统。加入蒸汽流量的扰动，三个冲量进行液位控制，从位控制，如图2所示。双冲量调节能够给系统带而削弱虚假水位和供水压力波动带来的系统控制来较为平稳的液位控制，但不能消除供水压力波的波动。图3三冲量控制系统图制并负责数据采集，以及PID的控制工作。配备3三冲量调节实际中的应用两台上位机实现人机交互，方便操作人员使用。举一个三冲量调节在焦炉烟道气余热回收中该系统的串级三冲量控制系统由主回路液位的应用实例。图4为某钢厂焦炉烟道气余热回收环和副回路流量环及蒸汽流量前馈控制组成。副利用

7、工程工艺流程图。图中，汽包液位采用一台回路由给水流量测量元件(图4中系统采用涡平衡容器式液位计LT101，一台蒸汽输出电动调街流量计)、给水流量变送器、水泵变频器、给节阀PCV101，一台上水涡街流量计gl'101。配水变频泵构成，主回路由液位测量元件(图4有上水变频泵，采用变频器控制替代传统的调节中系统采用平衡容器液位测量)、液位差压变送阀控制。一台外送蒸汽孔板FE101配差压变送器、相关部分构成，前馈控制由蒸汽流量测量元器FT102。系统采用西门子S7—300PLC系统控件(图4系统中用孔板测量)、蒸汽流量差压给l蒸汽差压变送器2蒸汽外送调节阀3

8、放散阍4汽包压力表5汽包压力变送器6液位控制器7液位变送器8水流量控制器9水流量变送器lO变频水泵图4焦炉烟