液位控制技術(shù)作為鍋爐系統(tǒng)控制中較為重要的一項(xiàng)技術(shù),也成為了鍋爐制造企業(yè)技術(shù)含量的衡量點(diǎn)。鍋爐液位是通過操縱進(jìn)流量或出流量來控制的,因此其液位被認(rèn)為是比較容易控制的回路。但是, 在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中, 鍋爐的液位控制直接影響了鍋爐是否正常運(yùn)行及運(yùn)行的安全。鍋爐液位控制技術(shù)在鍋爐的設(shè)計(jì)制造中占有重要地位, 為了增強(qiáng)鍋爐產(chǎn)品的市場競爭力, 各個(gè)鍋爐廠家正在通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新來對(duì)鍋爐液位的控制技術(shù)增加技術(shù)含量。就我國鍋爐液位控制技術(shù)進(jìn)行了簡要的論述。
 
　　1 鍋爐液位控制的難點(diǎn)
液位的控制技術(shù)是通過控制進(jìn)水或出水閥門的開度, 改變水流量來實(shí)現(xiàn)的, 而水溫的控制是通過調(diào)節(jié)加熱的功率來實(shí)現(xiàn)的。鍋爐液位的控制是鍋爐控制系統(tǒng)較為重要和比較難于控制得一向。由于在鍋爐運(yùn)行過程中存在進(jìn)水量和出水量的變化, 所以很難通過調(diào)整PID 控制器參數(shù)來滿足所有的運(yùn)行條件, 獲得理想的控制效果。調(diào)整過量會(huì)導(dǎo)致流量回路動(dòng)作頻繁, 從而給下游設(shè)備帶來了額外的干擾。這樣就導(dǎo)致液位控制器通常處于欠調(diào)正狀態(tài)允許液位在一定范圍內(nèi)波動(dòng), 以減小出水量的變化。然而, 欠調(diào)正的PID 不能及時(shí)抑制大擾動(dòng), 這就可能引起鍋爐運(yùn)行的安全問題。另外, 液位的波動(dòng)也會(huì)破壞鍋爐運(yùn)行過程的穩(wěn)定, 使得蒸汽輸送等不易控制。影響鍋爐液位的關(guān)鍵變量有給水流量,蒸汽出口流量和混合燃料的進(jìn)料量。各變量都有各自不同的擾動(dòng)。較冷的給水造成相應(yīng)的純滯后。蒸汽流出量的突然增加造成了典型的“ 假水位”現(xiàn)象, 使得過程暫時(shí)改變了方向, 容易產(chǎn)生誤操作而導(dǎo)致發(fā)生事故。
 
　　2 鍋爐液位控制技術(shù)重要性及其新技術(shù)
　　2.1 鍋爐液位控制技術(shù)的重要性
在鍋爐液位控制系統(tǒng)中鍋爐汽包液位的控制需要控制在中間位置, 以防止鍋爐水管上產(chǎn)生熱應(yīng)力( 液位過低) 或水管腐蝕( 液位過高) 。這就使得鍋爐液位控制精度要求必須提高, 以保證鍋爐運(yùn)行的安全性。如果液位控制不當(dāng)可能會(huì)引起系統(tǒng)停車, 能源浪費(fèi)以及設(shè)備壽命的縮短。
 
　　2.2 魯棒MFA 控制器技術(shù)簡析
魯棒MFA 控制技術(shù)是鍋爐液位控制中較為的控制技術(shù), 使用魯棒MFA 控制器來控制液位能平滑鍋爐內(nèi)的進(jìn)水量及出水量, 以及能量的傳輸, 同時(shí)也避免了在不正常的工況條件下出現(xiàn)過高或過低的液位。一般在鍋爐中應(yīng)用3 沖量MFA 控制系統(tǒng)來對(duì)鍋爐也未進(jìn)行控制。3 沖量MFA 控制系統(tǒng)能有效地控制汽包液位。MFA 液位控制器和給水控制器組成了一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)汽包液位加以調(diào)節(jié), 并補(bǔ)償了給水和流出蒸汽的擾動(dòng)。MFA 控制器解決了液位控制回路大而變化的時(shí)滯問題。MFA 控制器保持了給水量和蒸汽需求變化之間的平衡。而且使用MFA 控制器可以有效地解決“ 收縮和膨脹”問題, 克服汽壓大負(fù)荷變化和其他設(shè)備的擾動(dòng), 將液位控制在高限和底限范圍內(nèi)。同時(shí)MFA 控制器可以避免液位過高或過低、防止蒸汽系統(tǒng)停車、控制蒸汽溫度等優(yōu)點(diǎn)。提高了蒸汽系統(tǒng)的安全性, 同時(shí)節(jié)約了大量的能源。
 
　　2.3 AT89S51 計(jì)算機(jī)芯片控制技術(shù)
AT89S51 計(jì)算機(jī)芯片控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、控制顯示報(bào)警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)輸出控制系統(tǒng)組成。系統(tǒng)的核心部分是一片AT89S51微處理器。AT89S51 微處理器是一種與MCS- 51 系列芯片兼容, 帶有4KB 閃速可擦除只讀存儲(chǔ)器的低功耗、高性能CMOS 結(jié)構(gòu)的8位微處理器。這種處理器除正常工作外還可工作于低功耗的閑置和掉電模式, 進(jìn)一步減少了芯片的功耗。而且這種基于AT89S51 微處理器的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)十分緊湊。緊湊的結(jié)構(gòu), 有助于降低功耗、提高系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)系統(tǒng)通過連接一個(gè)2×4 的鍵盤來分別實(shí)現(xiàn)液位上、下限顯示、液位上、下限的設(shè)定等功能。顯示器是由4位LED 組成, 用于實(shí)時(shí)顯示各個(gè)液位的高度,以及顯示液位的上、下限值。并且該系統(tǒng)集成的報(bào)警功能可以衡好的對(duì)液位的高度超出設(shè)定值范圍時(shí)進(jìn)行聲、光報(bào)警增加系統(tǒng)的安全。
 
系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分由液位變送器、放大電路和A/D 轉(zhuǎn)換器組成。液位變送器的輸出為4～20mA 的電流信號(hào), 經(jīng)過轉(zhuǎn)換放大電路轉(zhuǎn)換成A/D0809 所能接收0 ～5V 電壓信號(hào)。在AT89C51 單片機(jī)的控制下, 實(shí)時(shí)采集液位數(shù)據(jù), 并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。輸出控制部分根據(jù)PID算法所的結(jié)果, 通過步進(jìn)電機(jī)對(duì)流量閥進(jìn)行控制, 實(shí)現(xiàn)液位控制的目的。這種鍋爐液位控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于通過計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)減少人工操作, 同時(shí)對(duì)于控制系統(tǒng)的安全性也有所提高。
 
　　2.4 外置超聲波液位控制技術(shù)
外置式超聲波液位控制技術(shù)是一種新型液位測量控制報(bào)警技術(shù)。主要用于監(jiān)測和控制鍋爐液面, 實(shí)現(xiàn)上下限報(bào)警或監(jiān)測控制管道中是否有液體存在( 干態(tài)保護(hù)) 。這種技術(shù)對(duì)于鍋爐壁厚的大測量控制厚度為50mm。較適用于中小型制造企業(yè)生產(chǎn)及供熱鍋爐。這種技術(shù)不受介質(zhì)密度、介電常數(shù)、導(dǎo)電性、反射系數(shù)、壓力、溫度、沉淀等因素的影響。其基本工作原理是: 液位控制器的探頭通過耦合劑, 將其產(chǎn)生的高頻超聲波脈沖耦合到容器外壁。這個(gè)脈沖會(huì)在容器壁和液體中傳播, 還會(huì)被容器內(nèi)表面反射回來。通過對(duì)這種反射特性的檢測和計(jì)算, 就可以判斷出液位是否達(dá)到了液位控制器安裝的位置。液位控制器輸出繼電器信號(hào), 來完成對(duì)液位的監(jiān)控。然后將接受到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信號(hào), 通過單片機(jī)的計(jì)算后反饋至控制系統(tǒng), 對(duì)鍋爐液位進(jìn)行補(bǔ)水、防水等操作。該技術(shù)具有重復(fù)性誤差小、滯后時(shí)間短、探測控制溫度較高等特點(diǎn)。因此, 其更適用于需要高熱能的工作。
 
　　3 鍋爐液位控制的發(fā)展前景
通過上述的分析和論述, 我們可以很清楚的認(rèn)識(shí)到鍋爐液位控制技術(shù)正在緊跟科技的發(fā)展。不斷地將新的技術(shù)引入的鍋爐液位控制技術(shù)中來。這就為鍋爐控制技術(shù)的發(fā)展提供有力的技術(shù)后盾。我國現(xiàn)擁有的鍋爐設(shè)備四十多萬臺(tái), 這些鍋爐是工業(yè)、農(nóng)業(yè)及民用上不可缺少的動(dòng)力設(shè)備, 也是用于各行業(yè)及民用采暖中的重要設(shè)備。鍋爐現(xiàn)代化的管理不但需要安全、自動(dòng)化的控制方案, 還需考慮到高效、節(jié)能、無污染、無噪音等方面的因素。
 
所以, 對(duì)于鍋爐的研究仍是一個(gè)需要探索、研究和學(xué)習(xí)的領(lǐng)域。而隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展, 自動(dòng)化控制技術(shù)在鍋爐液位控制方面應(yīng)用的案例也越來越多。自動(dòng)化控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄、故障報(bào)警及故障點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測等技術(shù)也將不斷地應(yīng)用到鍋爐控制系統(tǒng)中, 為鍋爐液位控制技術(shù)提供更多、更為有效的支持。


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