20吨蒸汽锅炉 汽包液位控制系统的优化与设计

    20吨天然气蒸汽锅炉是冶炼分公司的主要动力设备,公司利用蒸汽进行萃取、蒸馏、干燥等化学反应过程。山东锅炉目前同时采用单冲量和三冲量的控制方法来对汽包液位进行控制,在锅炉负荷小于锅炉额定负荷的30%时,使用单冲量的控制方法;当锅炉负荷大于锅炉额定负荷的30%时,使用三冲量的控制方法。虽然三冲量控制系统可以有效的克服虚假水位的产生,但由于我公司钢炉负荷常常会发生较大波动,所以此控制方法在实际运行中不佳,因此本文将模糊PID控制引入液位控制系统中,对其进行优化,以达到对钢炉水位良好控制的目的。1 两种汽包液位控制方法比较 信汽包液位在锅炉运行的稳定与否取决于钢炉负荷与给水量的平衡。汽包液位偏高会造成蒸汽含水影响过热器寿命:水位偏低会对钢炉水循环有影响,容易形成汽化现象损坏锅炉。三冲量调书主要由汽包水位实际值、锅炉蒸汽流量和锅炉给水流量构成,其中以汽包水位为被控变量,给水流量为控制变量,蒸汽流量为前馈信号,同时组成了串级加前馈控制系统。 三冲量水位控制可以有效克服"假水位”影响,同时能抑制给水扰动。 

   模糊抱制相比俊统的PD抱制,在响虚速度、超调量、鲁棒性、抗干扰能力等方面都具有优势。特别是模糊控制无需建立精确的数学模型,因此,利用模糊控制的方法优化汽包液位对于解决像冶炼分公司的由子锅炉负荷运行不穆定导致水位控制效果不佳的情况是一种有效的逸径。2模糊自整定PID控制的设计及皮用抜照模糊控制器的设计步群,将公司20电蒸汽锅炉汽包液位抱制系统进行设计。

   山东锅炉采用二绯模糊控制器,将偏差e和偏差的变化量ec作为模糊控制器的输入变量。然后,按照e和ec模糊化的结果查询模糊控制表,得到模糊量。最后,20吨蒸汽锅炉经过解模糊化得到精确量调节控制执行机构。 在20吨蒸汽锅炉汽包液位三冲量控制系统中,以汽包液位的偏差值e和偏差值的变化量cc作为输入变量,以AK,,AK,和AK,作为输出量进行PID参数的校正。 一般的系统根据计箅结果将输出量赋值给PID控制器,对汽包液位控制系统进行调节。量化因子ke,kec作为模糊控制器的输入变量,它们的变化会引起模糊控制器控制精度的变化。ke 变大,上升速度变快,超调量增大,稳态误差变少;而kec 的大小不仅会影响对特性曲线的上升段,而且还对系统的过渡时间有影响。3利用Matlab进行仿真验证结果将模糊控制器的控制规则输入到 FIS的 Rule 编辚器中,输入模糊规则后,通过[View]菜单下的[Surface]子菜单得到经模糊决策矩阵运行并解模糊化后得到的三维坐标图,并将此文件保存为.fis 文件。建立锅炉汽包水位传统常规三冲量控制方式的系统模型和模糊自整定PID三冲量控制方式的系统模型。经过试验,我们得到给水流量对汽包液位的传递函数为G.(S)0.05。其中主控制器的参数为K.,K,K.值为S(15S+1)Q日BQ.120