锅炉液位的PID控制

至下降管联箱再回到水冷壁受热面继续受热。锅炉连续排污的连通管和加药
管的连通管布置在汽包正常水位线下不远的地方。
内部结构图
内部结构图
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锅炉汽包水位测量对象的动态特性

当由于给水流量扰动，造成给水流量与蒸汽流量不平衡时，汽包水位响应特 性如图2-2。 现代大型锅炉，汽包水位的飞升速度是非常快的，对于1025t/h锅 炉，当给水产生100%扰动时，一般15秒左右汽包水位就会到达事故停炉值。
锅炉液位的PID控制
学生：高腾龙、戴孛丰 2015年5月12日
工业现场常见锅炉
引言

锅炉是工业过程中不可缺少的动力设备,其作用就是有效地把燃料中的化学能
转换为热能,或再通过相应设备将热能转化为其它生产和生活中所需要的能量 形式。随着工业生产规模不断扩大,生产过程不断强化,生产设备不断更新,锅炉

给水流量扰动下水位的阶跃响应曲线

锅炉汽包水位测量对象的动态特性

当由于蒸汽流量扰动时，汽包水位响应特性

蒸汽流量扰动下水位的阶跃响应曲线
虚假水位的形成

正常情况下，水冷壁上升管内和汽包内上升管区的水容积中的汽包含量较多
，而水冷壁下降管内和汽包内下降管区的水容积中的汽泡含量很少。 汽包压力将随之快速降低，对应的饱和水温度降低，于是汽包水平面以下的
水容积中的 一部分水会汽化而生成汽泡，造成汽包水位抬高，由于炉水汽化
造成的水位抬高速度快于汽水不平衡造成的水位下降速度，因而出现“假水 位”现象。


“假水位”实际上是汽包内实实在在的真水位，人们称之谓“假水位”是因
为，它不是由于汽水不平衡引起的持续的飞升变化，而是由于汽包压力急剧 变化，使炉水中汽泡含量瞬间增减而造成的汽包水位瞬间变化。
PID控制系统比较,用仿真例子证明了自适应模糊PID控制优于常规PID控制。
控制框图
PID算法流程图
方案的实现

西门子PLC控制系统组态开环采集数据辨识出经验公式再以其参考闭环控制
软硬件设计及其实现
软硬件设计及其实现
十分复杂。锅炉水冷壁的上升管经联箱汇集后，通过较少的管路沿汽包长度 方向均匀分布地与汽包相联，而下降管则直接沿汽包长度方向均匀分布地与
汽包相联,两侧端头处不联接上升管和下降管。汽包内装有旋风分离器，从上
升管来的汽水混合物送入旋风分离器，分离出来的蒸汽通过汽包顶部的蒸汽 导管引出至过热器，余下的水落入汽包内，再通过与汽包底部联接的下降管
量对象十分复杂，而汽包水位测量采用的联通管式或差压式测量原理，使得
汽包压力和测量参比条件变化时会造成远远超出上述要求的非常大的误差。 所以长期以来，保证汽包水位测量准确性一直是摆在我们面前的一个难点和

关键问题。
锅炉内部构造

现代大型锅炉汽包内部结构如图下图所示。汽包长达20m左右，汽包内部结构
锅炉水位观测的方法

1.差压式锅炉汽包水位计
2. 联通管式锅炉汽包水位计
解决方案

采用以给水流量、蒸汽流量、锅炉汽包水位作为调节信号的串级三冲量控制
方案,以克服“虚假水位”的影响以及各种干扰对水位的影响为目的,研究自适 应模糊PID控制在锅炉控制中的应用,同时将自适应模糊PID控制系统与常规
也向着大容量、高参数、高效率方向发展。
在锅炉的几个调节系统中,锅炉水位的控制是保证锅炉安全运行的必要条件,是 锅炉正常运行的主要标志之一。
水位观测的难点

锅炉汽包水位相对主蒸汽压力、温度这类参数而言，并不是需要精确控制的
参数，一般情况下，二个汽包水位测量示值偏差在30mm以内是可以接受的。 而在正常条件下保持这样的精确度不是十分困难的。但是，由于汽包水位测