模糊控制在 锅炉汽包水位控制系统中的应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第4l卷第l期锅炉技术VoI．4l，NO．12010年1月BOILERTECHN0LOGYJan．，20l0文章编号：CN31—1508(2010)01—002705模糊控制在锅炉汽包水位控制系统中的应用娄伟，刘向东(1．山东农业大学机械电子与工程学院，山东泰安271018；2．武汉凯迪电力环保工程有限公司，湖北武汉437000)关键词：模糊控制；PID；汽包水位；三冲量摘要：汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数。通过对锅炉汽包水位动态特性的探讨，分析了汽包水位的几种控制方案，采用了一种模

2、糊控制器，将该控制器应用于锅炉汽包水位三冲量控制系统，仿真结果表明，与传统PID控制器相比，该控制器取得了良好的动静态性能和鲁棒性能。中图分类号：TK223．1文献标识码：B内汽水分离效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增0前言多，蒸汽带水会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低锅炉是一种受压又直接受火的特种设备，是过热蒸汽品质，增加在过热器管壁上的结垢；水工业生产中的常用设备。对锅炉生产如果操作位过低，则可造成水的急速蒸发，汽水自然循环不合理，管理不善，处理不当，往往会引起事故，破坏，局部水冷壁被烧坏，严重时会造成爆炸因此，锅炉的安全问题

3、是一项非常重要的问题，事故。必须引起高度重视。锅炉的汽包及蒸发管系中贮藏着蒸汽和水，汽包水位是影响锅炉安全、稳定运行的重要贮藏量的多少是以被控制水位表征的，汽包的流指标_1]，同时锅炉汽包水位高度关系着汽水分离人量是给水量，流出量是蒸汽量，当给水量等于蒸汽量时，汽包水位就恒定不变。引起水位变动的速度和生产蒸汽的质量。随着科学技术的飞的主要扰动是蒸汽流量的变化和给水流量的变速发展，现代锅炉要向蒸发量大，汽包容积相对化。如果只考虑主要扰动，那么，汽包水位对象减少的方向发展。这样，要使锅炉的蒸汽量随时的动态特性可用方程式表示：适应

4、负荷设备的需要量，汽包水位的变化速度必T1Td2h十,』然很快，稍不注意就容易造成汽包满水，或者烧@----(T警+~成干锅。在现代大容量锅炉操作中，即使是缺水(Td学+KdVd)(1)事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，就会影响自然循环的正常进行，严重时会使个别上水式中：丁丁2——时间常数；管形成自由水面，产生流动停滞，致使金属管壁丁——给水流量项时间常数；局部过热而爆管。无论满水或缺水都会造成事T——蒸汽流量项时间常数；故。因此，必须对汽包水位进行自动调节，将水K——给水流量项的放大系数；K——蒸汽流量项的放大系数。

5、位严格控制在规定的范围之内。^一1汽包水位的动态特性式中：H。——稳定状态下的水位；维持锅炉汽包水位在规定的范围内，是保证△H——水位高度的变化。锅炉安全生产运行的必要条件，也是锅炉正常生V=产运行的主要指标之一。水位过高，会影响汽包收稿日期：2008—09一l1；修回日期：2009—02—28作者简介：娄伟(1974)，男，山东省泰安市人，山东农业大学机械电子与工程学院自动化系讲师，硕士。主要研究方向为计算机控制与检测技术。学兔兔www.xuetutu.com28锅炉技术第4l卷式中：△叫——给水流量的变化；DD广最大蒸汽

6、负荷量。Vd--式中：△D——蒸汽负荷量。HI—————一1．1汽包水位在给水流量作用下的动态特性，＼日0给水流量对水位的影响，即控制通道的动态特性。给水量是锅炉的输人量，如果蒸汽负荷不＼＼＼变，那么在给水量发生变化时，汽包水位对象的图2蒸汽流量扰动下的水位特性曲线微分方程式可以表示为：TITdZh~dh+(2)⋯_下汽泡容积变化过程逐渐平静时，汽包水位才由于储水量的增加而逐渐上升。当水面下汽泡容经过拉斯变换后得到：积不再变化，完全稳定下来时，水位变化就随着丁12S。H(s)+T1SH(s)一贮水量的增加而直线上升。SVw(

7、s)+KVw()(3)1．2汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性从而可得到汽包水位在给水流量作用下的在锅炉生产过程中，当蒸汽负荷突然增加传递函数：时，单从物料不平衡考虑，汽包中蒸发量大于给G：斋㈩水量，水位应下降。但因蒸汽流量与给水流量产生不平衡的初始阶段，水位下降存在时间上的延T的数值一般很小常常可以忽略不计，对于迟，所以实际上，当蒸气负荷增加时，虽然锅炉的一些锅炉，在给水量增加时，在较长一段时间里，给水流量小于蒸汽流量，水位不但不下降，反而汽包水位并不增加，有一段较长的起始惯性段，迅速上升，这是由于汽水混合物中蒸汽的容积迅

8、这类锅炉用下面近似计算公式：速增加造成的。这种现象常称为“虚假液位”现Go1㈦一=两而(5)象]。造成“虚假液位”的原因有2个：根据以上公式，在给水流量阶跃输人作用(1)锅炉蒸汽负荷增加使炉管和汽包中汽水下，汽包水位的反映特性曲线如图所示，从图l混合物的汽、水比例发生变化(汽容积增加)而引