PID3冲量
三冲量锅炉汽包水位不完全微分PID控制的研究
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图 １ 三 冲量给水控制系统
１
汽包 水位 三 冲量控 制 系统 如 图 ｌ 示 。所 谓 三 所 冲量 指 的是三 个测 量信 号 ： 汽包 水 位 、 给水 流 量和 蒸
收 稿 日期 ２０ ０７—０ ５—１ ７ 修订 稿 日期 ２Ｏ Ｏ７—０ —１ ９ １
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水位三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法
水位三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法 锅炉汽包水位三冲量调节系统是火电厂锅炉核心控制之一。
汽包水位三冲量调节系统的给水调节阀动作频繁，锅炉水位对给水调节阀执行机构的动作比较敏感，稍有不慎就可能出现严重的危险情况，汽包水位三冲量调节系统关系到整个机组的安全运行：若汽包水位过高，会造成蒸汽带水；若汽包水位过低，会造成锅炉“干锅”，可能严重烧坏锅炉设备。
汽包水位三冲量调节系统的重要性由此可见一斑，所以汽包水位的相关保护要完善可靠、汽包水位自动调节系统运行要平稳。
目前，汽包水位三冲量自动调节控制策略已经相当成熟，但在实际锅炉运行中会各种原因导致水位自动调节系统投入困难，甚至自动不能投入。
这种现象让人对串级三冲量调节系统的调节能力和控制策略产生疑问。
为此昌晖数显仪表与大家交流运用心得，对级三冲量调节系统进行定性分析，并对一些异常情况的处理办法进行探讨。
1、水位三冲量调节控制策略汽包水位三冲量调节系统使用的三个冲量分别是汽包水位、给水流量和蒸汽流量。
汽包水位作为主调（PID调节器）的输入信号，去抑制水位本身的偏差。
副调（外给定调节器）使用了一个反馈信号（给水流量）和一个前馈信号（蒸汽流量），以消除扰动和虚假水位。
各种介绍汽包水位三冲量调节系统的书籍中，都有对传递函数的计算，这些计算对系统设计很重要。
如果用经验调节法对于系统维护，则完全可以抛开理论计算。
昌晖仪表在此只对其物理意义进行定性思考和作一番揣测。
1.1 反馈信号反馈信号指给水流量信号，也叫内扰。
水位三冲量调节系统中被调量发生变化的时候，PID经过运算，去控制执行机构进行合理的动作，执行机构改变给水调节阀的开度，阀门控制介质变化，达到控制给水流量的目的。
可是给水调节阀执行机构特性、水位三冲量调节系统的运行状况存在很多差异，这些差异主要有：①执行机构线性：执行机构改变开度后，流量随之改变的大小。
②执行机构死区：PID 输出每变化多少，执行机构才能动作一次。
三冲量水位调节原理
三冲量水位调节原理
三冲量水位调节原理是一种常用于水位控制的方法，它通过三个不同的冲量来控制水位的高低。
具体的原理如下：
1. 上冲量：当水位低于设定水位时，系统会给水箱注入一定的上冲量水来提升水位。
上冲量的大小和时长根据实际需求来设置。
2. 下冲量：当水位超过设定水位时，系统会排出一定的下冲量水来降低水位。
下冲量的大小和时长也根据实际需求来设置。
3. 中冲量：当水位接近设定水位时，系统会给水箱注入一定的中冲量水来保持水位的稳定。
中冲量一般较小，可以保持水位在一定范围内波动。
通过不断地调节上冲量、下冲量和中冲量的大小和时长，系统可以根据实际的需要，使水位保持在设定的范围内。
三冲量水位调节原理的优点是控制精度高，可以实现自动化控制，同时也能够适应不同的需求和变化的水位。
缺点是由于需要进行多次冲量，所以系统会消耗较多的能源和水资源，同时也增加了管路的复杂性。
水位控制中的单冲量和三冲量
一、什么是单冲量水位控制？单冲量水位控制、ingle-element level control -}}.}}lX位控制将水位测量信号经变送器送到水位控制器，水位控制器根据水位测量值与给定值的偏差控制给水阀门，改变给水量来保持汽包水位在允许的操作范围内。
单冲量水位控制是锅炉汽包水位自动控制中最简单、最基本的形式，缺点是水位波动幅度大、调节时问长。
缺乏克服“假水位”影响的能力。
二、什么是三冲量水位调节三冲量水位控制是在水位自动控制过程中，根据汽包水位，给水流量，蒸汽流量三个冲量经过PID计算来调节给水阀门开度，从而达到自动控制给水流量的目的。
一般来说，三冲量调节是针对汽包调节的，其三个冲量分别是汽包液位，给水流量和蒸汽流量。
从结构上来说，三冲量调节实际上是一个带前馈信号的串级控制系统。
液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统。
汽包液位是主变量，给水流量是副变量。
副变量的引入使系统对给水压力（流量）的波动有较强的克服能力。
蒸汽流量的信号作为前馈信号引入。
因为蒸汽流动的波动是引起汽包液位变化的一个因素，是干扰作用，蒸汽流动波动时，通过测量引入FC，使给水流量作相应的变化，所以这是按干扰量进行控制的，是前馈作用。
三、什么是除氧器水位的单冲量调节和三冲量调节。
在除氧器水位控制过程中，以除氧器水箱水位做为反馈信号的调节方式，称为除氧器水位的单冲量调节。
以除氧器水位，给水流量和凝结水流量三个信号共同参与的调节方式，称为三冲量调节方式。
四、单冲量水位调节和三冲量水位调节的优缺点是什么？单冲量水位自动调节系统是最简单的调节方式，它是按汽包水位偏差来调节给水调节阀开度的。
其优点是调节简单，只有一个水位信号做为调节量。
单冲量水位调节方式的主要缺点是当蒸发量或蒸汽压力突然变化时，会引起炉水中蒸汽含量迅速变化，使得锅炉汽包产生虚假水位，导致给水调节阀误调。
因此，单冲量调节一般用于负荷比较稳定的小容量锅炉。
三冲量水位自动调节系统是较为完善的调节方式，该系统中除汽包水位信号H外，还有蒸汽流量D和给水流量G。
锅炉汽包液位三冲量自动调节控制
锅炉汽包液位三冲量自动调节控制一、概述：现代化工业生产中，工业锅炉是一个重要设备，其运行是为了得到一定质量的蒸汽。
自动化锅炉的基本要求是：按质按量的供应合格的蒸汽，满足生产的需要；安全可靠耐用，延长锅炉的使用寿命；降低操作人员的劳动强度。
锅炉的运行参数包括蒸汽压力、流量、温度等。
锅炉汽包液位是锅炉生产中重要的工艺指标。
汽包液位是影响蒸汽质量的一个关键参数，保持锅炉汽包液位稳定在规定范围内，对于保障锅炉安全运行及蒸汽质量的稳定具有关键的作用。
如果锅炉汽包液位过高，由于汽包容积小，造成汽包上部空间过小，影响汽水分离，容易出现蒸汽带液现象，损坏其它设备。
如过锅炉汽包液位过低，水的汽化速度加快，影响汽水平衡，如不及时调节进水会造成干锅，造成事故。
汽包水位的主要扰动是蒸汽流量的变化。
当蒸汽用量突然减小时，蒸汽压力会急剧上升，沸腾暂时停止，形成水位暂时下降的“假水位”现象。
当蒸汽用量突然增大时，汽包内蒸汽压力突然下降，水的沸腾加剧，气泡量迅速增加，也会使汽包内形成水位升高的“假水位”现象。
如单按简单的水位调节，调节器将依据这一“虚假水位”减少补水量造成事故，所以单量调节无法满足需要，因此老山锅炉房采用了三冲量调节系统控制，以保障锅炉的安全运行。
二、三冲量水位控制方案：（一）根据生产工艺的要求锅炉控制系统增加下列检测项目：1、锅炉汽包水位进行三冲量给水自动控制，提高锅炉的安全。
2、设置过热器出口蒸汽温度高报警。
3、设置汽包水位高低报警。
4、设置蒸汽出口压力高报警。
备注：控制系统采用常规仪表实现，调节器选用新型数字智能调节器。
（二）选用仪表检测设备名称、规格、型号清单：三、锅炉汽包液位三冲量调节系统组成及工艺分析：（一）锅炉三冲量调节系统原理图及系统框图三冲量调节系统原理图三冲量调节系统方框图（二）锅炉汽包水位调节过程：锅炉水位控制系统如图所示，调节对象是锅炉的汽包，被调量是汽包水位，而引起汽包水位变化的干扰量是蒸汽负荷的变化，蒸汽负荷的急剧变化，将导致“虚假水位”出现。
三冲量控制
图十五 已建立连接的算法块 注意： 连完线后，检查是否有虚接现象 ４．４ 简单的单ＰＩＤ控制回路已经完成，保存，编译。 ５．界面组态 控制策略完成后，数据库组态“ＤＢＭａｎａｇｅ”中发生了如下变化：
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二、系统特点
在锅炉控制系统中，锅炉汽包水位的控制、过热蒸汽的温度控制、燃料量流量的控制和送风
制重点，下面就汽包水位控制过程进行分析，明确控制对象、操作量和被调量等参数，用类似方法可分析其
控制过程。
锅炉汽包水位控制：汽包水位调节系统的主要任务是使给水量与锅炉蒸发量保持平衡，并维
２００４－４－３０
北京三维力控科技有限公司－－监控组态软件
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图十三 绘制数据库输入输出块 ４．２ 正确选择数据库输入输出变量及参数，这些变量都是在数据库中已定义的点，点有很多的 是点的某一参数值，选择方法如图十四所示：
图十四 选择数据库变量 ４．３ 各算法块的连接方法：将鼠标放在算法块端子处，稍停片刻，若为输入端子，则鼠标变 端子，则鼠标变成ｏｕｔ，此时，双击鼠标一次，再将鼠标转致另外算法块的端子，双击鼠标，若成功 出现白色虚线，将鼠标移致别处，则算法块间出现一条白色实线。如图十五所示：
Байду номын сангаас
４．ＰＩＤ控制器的信号输入和输出的连接，具体步骤如下： ４．１绘制ＰＩＤ功能模块一样，绘制数据库输入变量和数据库输出变量，也可以绘制“变量”下的其 块，方法类同，这里仅以数据库变量为例，如图十三所示：
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锅炉汽包水位的三冲量控制设计
锅炉汽包水位的三冲量控制设计二重计量技术所郭静摘要热力车间的锅炉测控系统中，蒸汽流量计量系统和汽包水位测控系统是两大核心系统。
如何确保蒸汽流量计量准确可靠在于过热蒸汽密度补偿的准确性。
而确保汽包水位测控系统正常运行则是整个锅炉控制系统的重中之重。
关键词三冲量PID控制反馈控制前馈控制1、引言热力公司锅炉的汽包水位调节现场存在两种控制方式。
其一：水位测量、蒸汽流量、给水流量、三冲量控制仪表，从而实现汽包水位的三冲量调节；其二，测量的三个参数进入DCS系统，三冲量算法由软件编程来实现。
随着企业的发展，软件实现三冲量将成为必然趋势，所以准确的实现三冲量的算法很重要。
2、仪表三冲量与软件三冲量实现的分析2.1仪表三冲量分析热力车间锅炉汽包水位控制原理：差压变送器测量左汽包水位的水位计感受到的汽包液位的高度通过压力，输出4~20mA电流信号，通过DCS系统的模拟量输入模块进入到系统，组态软件trace mode 将测量到的水位信号、给水流量信号、蒸汽流量信号经过三冲量算法输出一个0~100%的信号，经模拟量输出信号来控制给水调节阀门的开度，从而精确控制汽包水位。
测量系统由水位测量、蒸汽温度、给水流量、三冲量控制仪表构成，原理是“【主PID（反馈）】–前馈–【副PID（反馈）】”控制，属于标准的三冲量控制。
其中主PID是水位测量数据，前馈调节因素为蒸汽流量测量数据，副PID是给水流量测量数据。
PID环节就是反馈控制，故存在比例、积分、微分控制；前馈环节包含静态前馈控制和动态前馈控制，经过分析，在锅炉控制中，此前馈控制属于静态前馈控制（原理不在叙述），静态前馈控制仅相当于一个比例控制，在锅炉控制中属于干扰因素，符号为负号（原理不在叙述），即负号比例控制。
蒸汽流量的突然增大和减小，所带来的干扰将会由前馈控制消除到最小。
所以三冲量控制的作用为了消除影响水位调节输出的外部干扰所带来的直接影响，即蒸汽流量的突变带来的影响。
三冲量给水调节
在三冲量给水调节系统中，调节器接受三个输入信号：主信号汽包水位H，前馈信号蒸汽流量D，和反馈信号给水流量W。
其中，蒸汽流量和给水流量是引起汽包水位变化的主要原因，当引起汽包水位变化的扰动一经发生，调节系统立即动作，能即使有效的控制水位的变化。
对锅炉的给水、燃烧等热工过程变量的自动调节。
实现锅炉的自动控制，对安全运行、节能具有重要的经济意义。
依锅炉的结构、运行方式和所用的燃料不同，控制系统也有差异。
一般小型锅炉只有水位调节系统，中型锅炉要有燃烧和炉膛压力调节系统，大型锅炉还要有氧量校正系统，而供应过热蒸汽的锅炉还需要增加过热蒸汽温度调节系统。
发电厂的高温高压汽包锅炉自动控制系统是典型的工业锅炉控制系统，它由给水自动调节系统、燃烧过程自动调节系统和过热蒸汽温度自动调节系统等组成。
锅炉给水自动调节系统为了确保锅炉安全运行，必须对锅炉的水位进行控制，使汽包的水位保持在一定范围。
图1是应用较多的三冲量给水调节系统。
三冲量是指汽包水位、给水流量和过热蒸汽流量。
其中水位是主信号,给水量是反馈信号,过热蒸汽量是前馈信号。
当过热蒸汽流量改变时调节器立即调节给水量，当给水流量受到扰动时则能使给水流量恢复到原来值。
因此，三冲量给水调节是一个前馈、反馈调节系统。
燃烧过程自动调节系统由燃烧、送风和炉膛负压三个调节回路组成(图2)。
图中PI1为过热蒸汽压力调节器(PI表示比例积分调节器)，其主信号是汽机前的过热蒸汽压力，当汽机负荷变化时，汽机前的蒸汽压力也随之变化。
调节器通过改变送入锅炉的燃料量，使其与变化后的负荷相适应，并将过热蒸汽压力恢复到额定数值。
PI2是送风调节器,它的作用是保持进入锅炉的空气量与燃烧量成比例关系，以保证锅炉的经济燃烧，提高锅炉热效率。
对于燃烧煤粉的锅炉，直接测量进入锅炉的煤粉量是困难的，因此引入热量信号，即用过热蒸汽流量加汽包压力的微分信号来间接地测量当时进入锅炉的燃料量。
根据反映燃料量的热量信号调节送风量。
三冲量控制原理和调节过程
三冲量控制原理和调节过程1. 引言大家好，今天我们聊聊一个听起来有点高大上的话题——三冲量控制原理和调节过程。
哎，别着急，听上去复杂，其实这就像我们日常生活中的调味品，调得好，味道鲜美，调不好，就得捏着鼻子吞下去。
就像咱们喝酒，有时候你得先闻一下，再慢慢品尝，才能知道这酒的好坏。
三冲量控制原理也差不多，咱们一起来看看吧！2. 三冲量控制原理2.1 什么是三冲量？好啦，先说说什么是三冲量。
简单来说，三冲量就是指在控制系统中，影响系统的三种主要力量。
这就像是一个小团体，大家都得齐心协力，才能把事情做好。
你想想，家里做饭的时候，火候、调料和食材缺一不可，才能做出美味的菜肴。
三冲量也是这样，分别是：输入冲量、输出冲量和反馈冲量。
2.2 输入、输出与反馈那么，输入冲量就好比是我们向系统里加的“原料”，比如说电压、温度或者是压力。
这些原料越多，系统的表现也可能越好，但可不能过量哦，不然就像炒菜时油倒多了，油烟四起，最后难以下咽。
接下来是输出冲量，就是你得到的结果，可能是电流、温度变化或者别的什么。
最后，反馈冲量就像是你品尝菜肴后的感受，告诉你要不要再加点盐，还是该降点火。
通过反馈，我们可以调整输入，达到最优的控制效果。
3. 调节过程3.1 调节的重要性说到调节，这可是重中之重！想想，如果你的饭煮过头了，那可真是欲哭无泪。
所以，调节过程就是为了确保我们的输出结果能够跟上我们的需求。
这就像你跟朋友约会，如果你们俩的步伐不一致，那可真是个尴尬。
控制系统也是一样，调节得当，系统运行得就稳稳的，反之则可能出现“失控”的局面。
3.2 调节方法说到调节，常用的方法可多着呢！比如说PID控制，这可是行业里的明星，像极了电影里的大明星，风头无二。
PID分别代表比例（P）、积分（I）和微分（D），就像是菜谱里的调料，三者搭配得当，才能让菜肴出彩。
比例控制就像是你对菜肴的直观判断，积分控制则是对过往经验的累积，而微分控制就好比是你对当前状况的快速反应。
阐述串级三冲量给水自动控制原理
串级三冲量给水自动控制原理1. 引言给水自动控制系统是现代工业生产过程中不可或缺的一部分，用于保证工业生产中给水的安全和稳定。
而串级三冲量给水自动控制原理就是其中的一种常用控制策略。
串级三冲量给水自动控制原理基于给水系统中的三个关键参数进行测量，分别是前冲量、后冲量和补充冲量。
通过控制系统对这三个参数进行动态调节，可以实现对给水流量的精确控制和调节。
本文将详细介绍串级三冲量给水自动控制原理的基本原理，包括系统组成、参数测量、控制策略等内容。
2. 系统组成串级三冲量给水自动控制系统由以下几个部分组成：•水箱：存储给水的容器，用于调节给水流量；•水泵：提供给水的动力，根据控制信号调节流量；•流量计：用于测量水流的流量；•压力传感器：用于测量给水系统的压力；•控制系统：根据测量结果和设定值，对水泵进行控制。
3. 参数测量为了实现对给水流量的精确控制，需要测量三个关键参数：前冲量、后冲量和补充冲量。
3.1 前冲量前冲量是指给水系统在开始给水前的瞬间冲入管道中的水量。
为了测量前冲量，可以在给水系统出口处安装一个流量计，通过测量流量计的输出信号来得到前冲量的数值。
3.2 后冲量后冲量是指给水系统在停止给水后，管道中的水仍然冲入设备中的水量。
为了测量后冲量，可以在水泵停止运行后，利用压力传感器测量给水管道中的压力变化。
根据压力变化的大小，可以推算出后冲量的数值。
3.3 补充冲量补充冲量是指在正常给水过程中，由于管道漏水或其他原因而需要额外补充的水量。
为了测量补充冲量，可以在给水系统入口处安装一个流量计，通过测量流量计的输入信号来得到补充冲量的数值。
4. 控制策略基于测量得到的前冲量、后冲量和补充冲量的数据，可以采用不同的控制策略来实现给水流量的精确控制。
4.1 基于PID控制器的控制策略一种常见的控制策略是基于PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器的控制策略。
PID控制器根据前冲量、后冲量和补充冲量的测量值和设定值之间的误差，进行比例、积分和微分运算，得到控制信号，调节水泵的运行状态。
水位三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法
水位三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法水位的三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法主要用于水位控制系统中，该方法可以在一定程度上提高系统的控制性能和稳定性。
以下是关于水位的三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法的详细介绍。
一、水位的三冲量调节控制策略在水位控制系统中，三冲量调节控制策略是一种常用的调节方法。
该策略通过对水位控制系统中的三个冲量（比例、积分、微分）进行调整，来实现对水位的稳定控制。
1.比例冲量控制：比例冲量控制是根据水位与设定值之间的偏差，按照一定的比例关系加大或减小输入信号。
比例系数的选择需要根据实际系统的特性进行调整，一般情况下可以通过试探法或经验法进行初步调整，然后再通过试验的方式进行优化。
2.积分冲量控制：积分冲量控制是根据水位偏差的积分值来调节系统的输出。
积分冲量可以减小稳态误差，提高系统的稳定性和鲁棒性。
积分冲量的选择需要结合系统的动态响应特性进行调整，一般情况下需要进行试验和优化。
3.微分冲量控制：微分冲量控制是根据水位变化的速率来调节系统的输出。
微分冲量可以提高系统的响应速度和抗干扰能力，但如果参数选择不当会导致系统的震荡。
微分冲量的选择需要结合系统的动态响应特性进行调整，一般情况下需要进行试验和优化。
串级控制是一种高级的控制方法，通过在系统内部增加一个或多个级联控制环，来进一步提高系统的控制品质。
下面介绍一种常用的串级调节参数整定方法，即Ziegler-Nichols法。
1.首先选择一个合适的比例系数Kp:-将系统设为比例控制模式，调节Kp的值，直到系统发生持续振荡。
-记录下持续振荡的周期Tp。
2.根据振荡周期Tp，计算出比例增益Ku:-Ku=4/(π*Tp)。
3.根据Ku的值，选择合适的控制器类型和相应的参数:-P控制器：Kp=0.5*Ku。
-PI控制器：Kp=0.45*Ku，Ti=Tp/1.2-PID控制器：Kp=0.6*Ku，Ti=Tp/2，Td=Tp/84.将调节器参数输入控制器，并进行参数整定:-根据系统的实际情况，通过试验和仿真的方式进行参数的优化。
基于三冲量PID控制的煤矿废水慢速脱碳改造
基于三冲量PID控制的煤矿废水慢速脱碳改造李东;侯媛彬;王超;何柳【摘要】为了保持煤矿井下疏干水处理过程中慢速脱碳的净化效果,稳定废水处理中间池的pH值,通过分析与探索中间池水位的影响因子,提出一种基于进料、出水、流量扰动的三冲量控制方法,另外还建立了中间池水位的系统模型以及Simulink中的三冲量仿真模型.仿真结果表明:基于三冲量PID的控制方法可以在10 s内完成扰动消除,较单冲量而言时间减少了290 s左右,水量扰动仅为几十毫升,较大程度上稳定了中间池的pH值.%In order to maintain the purification effect of slow decarburization in the process of the mine dewatering treatment and stabilize the pH value of wastewater intermediate treatment pool, thethree-impulse control method based on the feed, effluen and flow disturbance was proposed by analyzing and probing the influence factorsof the water level of the intermediate treatment pool, in addition, the system model of the water level of the intermediate treatment pool andthe three impulse simulation model in Simulink were established. The simulation results showed that the three-impulse PID control method can eliminate the disturbance within 10 s, the time was reduced by about 290 s as compared with the single impulse method, the disturbance of the water volume was just a few tens of milliliters, and the pH value of the intermediate pool was stabilized to a great extent.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2017(044)006【总页数】5页(P70-73,78)【关键词】煤矿废水;慢速脱碳;三冲量;PID控制;pH值【作者】李东;侯媛彬;王超;何柳【作者单位】西安科技大学电气与控制工程学院,陕西西安710054;西安科技大学电气与控制工程学院,陕西西安710054;西安科技大学电气与控制工程学院,陕西西安710054;陕西陕煤黄陵矿业煤矸石发电有限公司,陕西黄陵727307;西安科技大学电气与控制工程学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】X752在煤矿井下采煤过程中，通常煤层中会涌出污水，一般称这类废水为疏干水。
三冲量锅炉水位不完全微分PID_控制的研究
三冲量锅炉水位不完全微分PID 控制的研究摘要:锅炉汽包水位是衡量锅炉汽水系统物质是否平衡的标志,因此水位控制十分重要。
调速型液力偶合器作为动力传动装置的节能效果是很显著的。
本文对偶合器变速调节的锅炉汽包三冲量水位控制系统进行仿真研究,并针对系统的特性设计了不完全微分PID 控制器。
通过仿真结果分析,得到了较好的控制和节能效果,达到应用要求。
关键词:锅炉汽包水位;三冲量;PID 控制;仿真锅炉汽包水位是衡量锅炉汽水系统物质是否平衡的标志,是锅炉控制的一个重要参数。
偶合器作为锅炉给水系统的重要控制元件具有明显的节能效果。
但其动态特性非常复杂,参数不确定及增益的严重非线性,成为闭环控制需要解决的问题。
以某电厂的汽包锅炉为例,采用三冲量给水控制系统。
本文建立系统数学模型,采用不完全微分PID 控制器对锅炉给水调速系统进行仿真研究,并分析其结果。
1 三冲量给水控制系统工作原理及数学模型汽包水位三冲量控制系统如图1 所示。
所谓三冲量指的是三个测量信号:汽包水位、给水流量和蒸汽流量。
这个系统极大地提高了水位控制质量。
当图1 三冲量给水控制系统蒸汽量突然阶跃增大时,一方面由于假水位现象水位会暂时升高,它使调节器错误的指挥调节机构减小给水量;另一方面,耗汽量的增大又通过比值控制作用指挥调节机构增加给水量。
实际给水量是增大还是减小,取决于系统的参数整定。
当假水位现象消失后,水位和蒸汽信号都能正确地指挥调节机构动作。
只要参数整定合适,当系统恢复平衡状态以后,给水流量必然等于蒸汽流量,水位也就会维持在设定值。
采用调速型偶合器调节控制流量,给水控制系统使用三冲量控制方法。
其控制系统方框图如图2所示。
图2 调速型偶合器变速调节三冲量控制系统方框图其中γH、γW、γ D ———分别为水位、给水流量和蒸汽流量变送器系数;n H、n W、n D ———分别为水位、给水流量和蒸汽流量的分流系数;G c ( s) 、G P ( s) 、G D ( s) ———分别为流量调节机构、调节通道、扰动通道的传递函数。
基于plc锅炉三冲量给水控制系统设计
基于PLC的锅炉三冲量给水控制系统设计摘要锅炉三冲量给水控制系统在工业控制中是一个典型的控制系统。
在锅炉三冲量给水控制系统中，汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数,汽包水位过高或者过低的后果都非常严重,因此对汽包水位必须进行严格控制。
PLC技术的快速发展使得PLC广泛应用于过程控制领域并极大地提高了控制系统性能,PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。
本文从控制方案设计、PLC简介和系统软件设计几个方面进行介绍。
并且分析影响汽包水位的各种因素出发,重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”,提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。
本系统以西门子S7-300来实现锅炉汽包水位自动控制，按照工程整定的方法进行了PID参数整定,并进行了仿真研究。
根据仿真结果曲线来看，系统的性能指标都达到了要求。
关键词：PLC;锅炉;三冲量;汽包水位;PID控制Design of Three- impulse Water SupplyControl System of Boiler Based on PLCAbstractThe three-impulse water supply control system of boiler is a typical control system in industrial control. In the three- impulse water supply control system of boiler, the steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation. Both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore steam drum water level must be strictly controlled. With the rapid development of PLC technology, PLC is widely applied to the process control domain and makes the performance of control system enhance enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain. The control design, the introduction to PLC, and system software design are introduced in the paper. Also based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control scheme of steam drum water level control system is proposed. Siemens S7-300 is adopted to realize automatic control of steam drum water level in the system.PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the simulation results, system performance meets the requirements.Key words: PLC;Boiler; Three Impulses; Steam Drum Water Level; PID C ontrol目录摘要 (I)Abstract (II)1.绪论 (1)1.1课题背景及目的和意义 (1)1.2项目研究内容 (2)2.控制方案设计 (3)2.1汽包水位控制系统参数选择 (3)2.2控制方案设计结构选择 (3)2.2.1单冲量汽包水位控制系统 (3)2.2.2双冲量汽包水位控制系统 (3)2.2.3三冲量汽包水位控制系统 (3)2.3前馈串级控制系统 (4)2.3.1串级控制系统特点 (4)2.3.2串级控制系统回路的选择原则 (4)2.3.3前馈控制系统特点 (5)2.3.4前馈控制器设计 (5)2.4被控对象数学模型 (6)3.PLC简介 (8)3.1 S7-300硬件 (8)3.1.1 S7-300的物理结构 (8)3.1.2硬件组态 (9)3.1.3信号模块 (10)3.2 S7-300软件 (10)3.2.1组织块OB35 (10)3.2.2功能块FB41 (11)3.2.3功能块FB100 (12)3.2.4功能块FC105和FC106 (13)4. PLC控制系统的设计 (14)4.1程序设计 (14)4.2仿真步骤 (24)4.3仿真曲线 (27)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)1.绪论1.1课题背景及目的和意义蒸气锅炉是企业重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸气产品,以满足负荷的需要。
汽包水位串级三冲量非线性PID控制系统
h0 ; y = v1 - v + h0
v 2; a0 =
对于给定的输入信号 v, 经由 TD 后产生两路 信号, 一路是给定信号 v 的跟踪信号 v1, 一路是给 定信号 v 的微分信号 v2。对于任意给定的连续或 不连续信号 v, TD 都可以给出连续、 无超调的跟 踪信号。且跟踪的快慢取决于跟踪速度因子 r 的 值 , r 越大, 跟踪得越快; r 越小 , 跟踪得越慢。因 此 , TD 不仅可以对给定信号进行预处理 的信号中合理地提取连续可微的信号。 1. 2 非线性组合 由参考输入和系统输出产生的跟踪信号和微 分信号分别形成比例偏差信号和微分偏差信号, 并根据比例偏差信号构成比例偏差信号的积分信 号 , 如式 ( 3) 所示; 然后选取适当的非 线性函数, 根据这 3 个误差量来产生控制量 u。 e1 = v1 - y 1 e2 = v2 - y 2
参考文献 :
[ 1] 黄寅浩 . 水利 水电 工程 建设 安全 监理 工 作实 践与 探讨 [ J]. 中国农村水利水电 , 2006( 8 ) : 126 -127 . [ 2] [ 3] 刘如诺 . 浅议水电工程 施工安全 管理 [ J ]. 安 全与健康 , 2005( 12 ) : 41 -42. 何建良 . 浅谈 电力 施工 企业 安全 性评 价 的推 广与 应用 [ J]. 水利电力劳动保护 , 2002( 1 ) : 33 -34. [ 4] 王艳芳 . 基于 B / S体系结构开发应用系统研究 [ J] . 辽宁 行政学院学报 , 2007( 1 ): 114 -116 . 收稿日期 : 2009-03 -31 本文编辑 : 王延婷
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!锅炉控制系统中三冲量的应用及仪表选型!要点
锅炉控制系统中三冲量的应用及仪表选型摘要本文着重从工艺简介、锅炉生产使用中常见问题、三冲量控制的概念及具体含义、引入三冲量的主要原因、三冲量控制原理、系统控制方框图、三冲量控制的构成与控制关系、调节阀的选择与调节器正反作用的确定、三冲量控制的调节过程、三冲量控制在DCS系统中的应用、DCS系统PID参数设置与调节规律、PID参数在DCS上的设置、仪表的选型、常见故障问题和处理措施等方面对三冲量在锅炉中应用进行阐述。
关键词：冲量、前馈、反馈、干扰、调节。
目录第1章绪论 (3)1.1 锅炉汽包工艺流程图 (3)1.2 锅炉生产使用中常见问题 (3)1.3 三冲量控制的概念及具体含义 (4)1.4引入三冲量的主要原因 (4)第2章三冲量控制系统构成与作用形式选择 (6)2.1 三冲量控制系统构成 (6)2.1.1三冲量控制原理 (6)2.1.2 系统控制方框图 (6)2.1.3方框图点描述 (7)2.1.4三冲量控制的构成与控制关系 (7)2.2 调节阀的选择与调节器正反作用的确定 (8)2.2.1 调节阀的选择 (8)2.2.2 副调节器的选择 (8)2.2.3 主调节器的选择 (8)2.3 三冲量控制的调节过程 (9)第3章三冲量控制在DCS系统中的应用 (11)3.1 三冲量控制DCS系统控制图 (11)3.1.1DCS功能块描述 (11)3.1.2 DCS系统控制描述 (12)3.2 DCS系统PID参数设置与调节规律 (14)3.2.1 PID的含义 (14)3.2.2 PID参数的调节规律 (14)3.2.3 常用的调节方法：临界比例法 (15)3.2.4 PID参数在DCS上的设置 (16)第4章仪表的选型 (17)4.1 双室平衡容器的工作原理 (17)4.2 差压的计算 (18)4.3 电动浮筒与调校 (19)4.3.1 电动浮筒 (19)4.3.2 电动浮筒“零位”及“量程”调整 (20)4.3.3电动浮筒的优点 (20)第5章常见故障问题和处理措施 (21)5.1 常见故障问题 (21)5.1.1 蒸汽负荷扰动对水位的影响 (21)5.1.2 炉膛热负荷的扰动对水位的影响 (21)5.2 处理措施 (22)第6章结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)第1章绪论1.1 锅炉汽包工艺流程图1.2 锅炉生产使用中常见问题锅炉是化工生产中重要的动力设备，汽包液位是锅炉运行中的一个重要监控参数,它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系。
基于模糊PID的锅炉汽包水位三冲量控制系统的研究
基于模糊PID的锅炉汽包水位三冲量控制系统的研究【摘要】本文论述了汽包水位的动态特性，针对三种汽包水位控制方案进行分析，选择了三冲量汽包水位控制系统，并建立了汽包水位的数学模型，并提出了基于模糊数学的PID控制方法，并在Matlab/Simulink上进行传统PID控制、模糊自整定PID控制仿真，结果显示，模糊自调整PID 控制与传统PID 控制相比，其稳定性和自我调节能力增强，系统的响应速度变快，控制精度高，控制效果较好。
【关键词】三冲量；模糊控制；数学建模；Matlab仿真0.引言随着火电机组容量在不断的变大，参数的要求也在不断的变高，火电厂针对锅炉的安全与稳定性方面加大要求，而锅炉给水是一个重要的参数，以确保锅炉正常运行，其主要目的是使锅炉汽包水位保持在预定的范围，在这种情况下，其作用不仅是保证锅炉安全生产，而且还是作为衡量锅炉是否正常运作的因素之一，通常情况下，高水位与汽包内汽与水的分离效果有关，容易导致汽轮机产生冲击，而且在这种情况下很容易使轴封出现损坏，叶片出现断裂的现象；水位太低会导致水分蒸发过快，易造成局部水冷壁管的破坏，甚至引起爆炸现象[1-5]。
智能控制主要是用来解决解决复杂的控制系统，例如智能机器人系统，计算机集成制造系统，复杂的工业过程控制系统，航天航空控制系统，交通物流、商务、建设作业、农业等非制造业中的控制系统、环保能源系统等[7]。
近些年来，复杂系统的自学习和参数或规则自调整模糊系统方面的研究关注最高，如引入了自学习模糊控制策略，并用Matlba/Simulink进行仿真，结果显示模糊控制对汽包水位的控制效果较好。
1.锅炉汽包水位控制系统1.1锅炉汽包水位的数学模型通常情况下，高水位与汽包内汽与水的分离效果有关，容易导致汽轮机产生冲击，而且在这种情况下很容易使轴封出现损坏，叶片出现断裂的现象；水位太低会导致水分蒸发过快，易造成局部水冷壁管的破坏，甚至引起爆炸现象[3]。