模糊控制在 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com第4l卷第l期鍋爐技術(shù)VoI．4l，NO．12010年1月BOILERTECHN0LOGYJan．，20l0文章編號(hào)：CN31—1508(2010)01—002705模糊控制在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用婁偉，劉向東(1．山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械電子與工程學(xué)院，山東泰安271018；2．武漢凱迪電力環(huán)保工程有限公司，湖北武漢437000)關(guān)鍵詞：模糊控制；PID；汽包水位；三沖量摘要：汽包水位是影響鍋爐安全運(yùn)行的重要參數(shù)。通過(guò)對(duì)鍋爐汽包水位動(dòng)態(tài)特性的探討，分析了汽包水位的幾種控制方案，采用了一種模

2、糊控制器，將該控制器應(yīng)用于鍋爐汽包水位三沖量控制系統(tǒng)，仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)PID控制器相比，該控制器取得了良好的動(dòng)靜態(tài)性能和魯棒性能。中圖分類號(hào)：TK223．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B內(nèi)汽水分離效果，使汽包出口的飽和蒸汽帶水增0前言多，蒸汽帶水會(huì)使飽和蒸汽中含鹽量增高，降低鍋爐是一種受壓又直接受火的特種設(shè)備，是過(guò)熱蒸汽品質(zhì)，增加在過(guò)熱器管壁上的結(jié)垢；水工業(yè)生產(chǎn)中的常用設(shè)備。對(duì)鍋爐生產(chǎn)如果操作位過(guò)低，則可造成水的急速蒸發(fā)，汽水自然循環(huán)不合理，管理不善，處理不當(dāng)，往往會(huì)引起事故，破壞，局部水冷壁被燒壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成爆炸因此，鍋爐的安全問(wèn)題

3、是一項(xiàng)非常重要的問(wèn)題，事故。必須引起高度重視。鍋爐的汽包及蒸發(fā)管系中貯藏著蒸汽和水，汽包水位是影響鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要貯藏量的多少是以被控制水位表征的，汽包的流指標(biāo)_1]，同時(shí)鍋爐汽包水位高度關(guān)系著汽水分離人量是給水量，流出量是蒸汽量，當(dāng)給水量等于蒸汽量時(shí)，汽包水位就恒定不變。引起水位變動(dòng)的速度和生產(chǎn)蒸汽的質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的飛的主要擾動(dòng)是蒸汽流量的變化和給水流量的變速發(fā)展，現(xiàn)代鍋爐要向蒸發(fā)量大，汽包容積相對(duì)化。如果只考慮主要擾動(dòng)，那么，汽包水位對(duì)象減少的方向發(fā)展。這樣，要使鍋爐的蒸汽量隨時(shí)的動(dòng)態(tài)特性可用方程式表示：適應(yīng)

4、負(fù)荷設(shè)備的需要量，汽包水位的變化速度必T1Td2h十,』然很快，稍不注意就容易造成汽包滿水，或者燒@----(T警+~成干鍋。在現(xiàn)代大容量鍋爐操作中，即使是缺水(Td學(xué)+KdVd)(1)事故，也是非常危險(xiǎn)的，這是因?yàn)樗贿^(guò)低，就會(huì)影響自然循環(huán)的正常進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使個(gè)別上水式中：丁丁2——時(shí)間常數(shù)；管形成自由水面，產(chǎn)生流動(dòng)停滯，致使金屬管壁丁——給水流量項(xiàng)時(shí)間常數(shù)；局部過(guò)熱而爆管。無(wú)論滿水或缺水都會(huì)造成事T——蒸汽流量項(xiàng)時(shí)間常數(shù)；故。因此，必須對(duì)汽包水位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，將水K——給水流量項(xiàng)的放大系數(shù)；K——蒸汽流量項(xiàng)的放大系數(shù)。

5、位嚴(yán)格控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。^一1汽包水位的動(dòng)態(tài)特性式中：H?！€(wěn)定狀態(tài)下的水位；維持鍋爐汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)，是保證△H——水位高度的變化。鍋爐安全生產(chǎn)運(yùn)行的必要條件，也是鍋爐正常生V=產(chǎn)運(yùn)行的主要指標(biāo)之一。水位過(guò)高，會(huì)影響汽包收稿日期：2008—09一l1；修回日期：2009—02—28作者簡(jiǎn)介：婁偉(1974)，男，山東省泰安市人，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械電子與工程學(xué)院自動(dòng)化系講師，碩士。主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)控制與檢測(cè)技術(shù)。學(xué)兔兔www.xuetutu.com28鍋爐技術(shù)第4l卷式中：△叫——給水流量的變化；DD廣最大蒸汽

6、負(fù)荷量。Vd--式中：△D——蒸汽負(fù)荷量。HI—————一1．1汽包水位在給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性，＼日0給水流量對(duì)水位的影響，即控制通道的動(dòng)態(tài)特性。給水量是鍋爐的輸人量，如果蒸汽負(fù)荷不＼＼＼變，那么在給水量發(fā)生變化時(shí)，汽包水位對(duì)象的圖2蒸汽流量擾動(dòng)下的水位特性曲線微分方程式可以表示為：TITdZh~dh+(2)?_下汽泡容積變化過(guò)程逐漸平靜時(shí)，汽包水位才由于儲(chǔ)水量的增加而逐漸上升。當(dāng)水面下汽泡容經(jīng)過(guò)拉斯變換后得到：積不再變化，完全穩(wěn)定下來(lái)時(shí)，水位變化就隨著丁12S。H(s)+T1SH(s)一貯水量的增加而直線上升。SVw(

7、s)+KVw()(3)1．2汽包水位在蒸汽流量作用下的動(dòng)態(tài)特性從而可得到汽包水位在給水流量作用下的在鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然增加傳遞函數(shù)：時(shí)，單從物料不平衡考慮，汽包中蒸發(fā)量大于給G：齋㈩水量，水位應(yīng)下降。但因蒸汽流量與給水流量產(chǎn)生不平衡的初始階段，水位下降存在時(shí)間上的延T的數(shù)值一般很小常?？梢院雎圆挥?jì)，對(duì)于遲，所以實(shí)際上，當(dāng)蒸氣負(fù)荷增加時(shí)，雖然鍋爐的一些鍋爐，在給水量增加時(shí)，在較長(zhǎng)一段時(shí)間里，給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，有一段較長(zhǎng)的起始慣性段，迅速上升，這是由于汽水混合物中蒸汽的容積迅

8、這類鍋爐用下面近似計(jì)算公式：速增加造成的。這種現(xiàn)象常稱為“虛假液位”現(xiàn)Go1㈦一=兩而(5)象]。造成“虛假液位”的原因有2個(gè)：根據(jù)以上公式，在給水流量階躍輸人作用(1)鍋爐蒸汽負(fù)荷增加使?fàn)t管和汽包中汽水下，汽包水位的反映特性曲線如圖所示，從圖l混合物的汽、水比例發(fā)生變化(汽容積增加)而引