!锅炉控制系统中三冲量的应用及仪表选型!要点

1、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、弓I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 31.1 锅炉汽包工艺流程图 . 31.2 锅炉生产使用中常见问题 . 31.3 三冲量控制的概念及具体含义 .

2、 41.4 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 62.1 三冲量控制系统构成 . 62.1.1 三冲量控制原理 62.1.2 系统控制方框图 . 62.1.3 方框图点描述 72.1.4 三冲量控制的构成与控制关系 72.2 调节阀的选择与调节器正反作用的确定 . 82.2.1 调节阀的选择 . 82.2.2 副调节器的选择 . 82.2.3 主调节器的选择 . 82.3 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 113.1 三冲量控制 DCS系统控制图 113.1.1DCS 功能块描述 113.1.2 DCS 系统控制描述 123.2

3、 DCS系统PID参数设置与调节规律 143.2.1 PID 的含义 143.2.2 PID 参数的调节规律 143.2.3 常用的调节方法：临界比例法 153.2.4 PID 参数在 DCS上的设置 16第 4 章仪表的选型 174.1 双室平衡容器的工作原理 174.2 差压的计算 184.3 电动浮筒与调校 194.3.1 电动浮筒 194.3.2 电动浮筒“零位”及“量程”调整 204.3.3 电动浮筒的优点 20第 5 章常见故障问题和处理措施 215.1 常见故障问题 215.1.1 蒸汽负荷扰动对水位的影响 215.1.2 炉膛热负荷的扰动对水位的影响 215.2 处理措施 22

4、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低压除氧亦FI10029999.99 kq/hpnnm l _ _9999.99 MPa"1 199999 _J:H甌压饱和蒸汽至F-2U1：9999.99FIC1001 gggg.gg9999.999999.99"mm% st聘th ooi9999,99 乜iljsaidm ip°蒸汽发生系统卜；rjii 丄LI1001E.蚓 LI1001AI ! A)9999,99 %r9999,999999,9999.99UC1001石心 9999,99%'%1.2锅炉生产使用中

5、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。汽包液位过高会造成蒸汽带水影响过热器 运行，影响汽水分离效果，使蒸汽产生带液现象，不仅降低蒸汽的产量和质量， 而且，还会使过热气结垢，或使汽轮机的叶片损坏；汽包水位过低会造成锅炉水 循环的破坏，影响省煤器运行，容易使水全部汽化，影响水蒸汽平衡，出现烧干锅 炉现象，更严重时会导致锅炉爆炸；因此要克服影响汽包液位的因素， 影响汽包 液位的因素除了加热汽化这一因素外 ,还有蒸汽负荷和给水流量的波动，当负荷 突然增大 ,汽包压力突然降低 ,水就会急剧汽化 ,出现大量气泡 ,形成了“虚假液位

6、”。 如果使用简单的锅炉汽包液位控制系统 ,一旦负荷急剧变化 ,虚假液位出现 ,调节 器就会误以为液位升高而关小供水阀门，造成锅炉汽包内液位达不到工艺操作要 求液位值，轻则影响水蒸汽平衡，重则造成烧干锅现象，更严重时会导致锅炉爆 炸，直接危及员工的人身安全，造成重大设备等事故，因此锅炉汽包液位是表征 生产过程的主要工艺指标，也是保证锅炉安全运行的主要条件之一， 锅炉汽包液 位控制的好坏是制约工艺安、稳、长、满、优生产的一大 “瓶颈”问题。所以就要 求锅炉汽包液位在一定范围内 ,能适应各种工况的运行，所以我们要选择合理的 控制系统对锅炉汽包液位与除氧水给水流量进行调节控制， 并且要考虑克服蒸汽

7、量突然产生变化后对液位测量与调节控制带来的影响， 在仪表选择与控制方案中 都要对上述问题进行处理，所以我们选择控制策略已经相当成熟的三冲量控制系 统对锅炉汽包液位与除氧水给谁流量进行调节控制。1.3 三冲量控制的概念及具体含义所谓“冲量”实际就是“变量”，多冲量控制中的“冲量”，是指引入系统的 测量信号。在锅炉控制系统这中，三冲量是指锅炉汽包液位、蒸汽流量、和除氧 水给水流量这三个测量信号，其中锅炉汽包液位是主要冲量，蒸汽流量和除氧水 给水流量是辅助冲量。三冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串 级控制系统。锅炉汽包液位控制器与除氧水给水流量控制器构成串级控制系统， 其中锅炉锅炉汽包

8、液位控制器为主调节器，除氧水给水流量控制器为副调节器， 汽包液位是主变量、除氧水给水流量是副变量，蒸汽流量为前馈控制系统的前馈 控制测量信号，它也为副变量，当蒸汽流量产生波动后，系统根据蒸汽流量的变 化，在内部做出相应的计算，之后对干扰量的变化进行补偿控制， 这种控制就是 前馈控制；系统通过前馈控制与串级控制相结合，就组成三冲量控制系统。1.4 引入三冲量的主要原因汽包液位、蒸汽流量、和除氧水流量三个测量信号，经过一定运算后，共同 控制一个给水阀；汽包液位是被控变量，是反映锅炉工作状态的主要指标，也是 保证锅炉安全运行必要指标； 除氧水流量是操控变量， 引入除氧水流量信号的目 的是将除氧水流量

9、信号作为 “副变量 ”，利用串级控制系统中副回路克服干扰快速 性来及时地克服给水压力变化对汽包液位的影响， 通过调节控制除氧水流量， 来 改变被控变量汽包液位； 因为蒸汽流量波动对汽包液位有影响， 所以我们在该控 制系统中加入了前馈控制， 前馈控制的作用就是当蒸汽流量发生变化后， 就立刻 根据偏差大小产生调节这种调节为前馈控制调节， 它的调节比反馈控制调节有超 前性，因为反馈控制调节是属于当液位产生变化出现偏差后才对给水流量产生调 节，而前馈控制是属于当副变量蒸汽流量受到干扰， 与原设定值产生偏差后， 调 节器就会在液位还未产生变化时就可根据副变量蒸汽流量受到干扰后， 所长产生 偏差的大小来发

10、出前馈信号，去消除副变量蒸汽流量的变化对系统内部的干扰， 使调节过程稳定， 起到稳定给水流量的作用。 所以通过引入在这个前馈加反馈控 制，在这个前馈加反馈控制系统的调节控制下， 它能有效地克服汽包液位过高时， 造成的蒸汽带水现象 ,克服汽水分离效果不好的现象， 使蒸汽不会产生带液现象， 这样不仅能提高蒸汽的产量和质量， 而且，还会克服过热气结垢， 以防止汽轮机 的叶片损坏；三冲量控制系统还能克服汽包水位过低造成的锅炉水循环破坏的现 象,它能使水蒸汽量平衡，以防止出现烧干锅炉现象；三冲量控制系统中通过引 入前馈控制可以有效的克服 “假液位 ”现象，以防止“虚假液位”出现 ,让调节器 误以为液位升

11、高而关小供水阀门， 使汽包液位达不到工艺操作要求液位值， 甚至 造成烧干锅或导致锅炉爆炸等现象。第2章 三冲量控制系统构成与作用形式选择2.1三冲量控制系统构成2.1.1三冲量控制原理三冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。 三冲 量是指锅炉汽包液位、蒸汽流量、和除氧水给水流量这三个测量信号，其中锅炉 汽包液位是主要冲量，蒸汽流量和除氧水给水流量是辅助冲量。 锅炉汽包液位控 制器LIC1001与除氧水流量控制器FIC1001构成串级控制系统。锅炉汽包液位 是主变量、除氧水流量是副变量。副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强 的克服能力。蒸汽流量的波动是引起汽包液位变化的

12、因素，因此在蒸汽波动时， 通过引入前馈控制，当蒸汽流量产生变化时，马上对控制回路产生调节，使除氧 水流量作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，通过把蒸汽流量信号作为前 馈信号引入到汽包液位与除氧水给水流量的串级控制，就组成了三冲量控制。2.1.2系统控制方框图2.1.3 方框图的点描述LT1001A： 锅炉汽包液位显示变送器 ALT1001B： 锅炉汽包液位显示变送器 BLISA1002 ： 锅炉汽包低报液位开关FT1001： 除氧水给水流量变送器FV1001：除氧水给谁流量调节阀（气关阀）FT1002： 蒸汽流量变送器TT1001：蒸汽温度变送器（用于给蒸汽流量做温度补偿）PT1001：蒸

13、汽压力变送器（用于给蒸汽流量做压力补偿）LIC1001： 锅炉汽包液位调节器（反作用）FIC1001： 除氧水给水流量调节器（正作用）2.1.4 三冲量控制的构成与控制关系锅炉汽包液位调节器LIC1001与除氧水给水流量调节器FIC1001,和除氧水 给水流量调节阀 FV1001 构成串级控制系统，其中主变量为锅炉汽包液位，它的 信号由锅炉汽包液位变送器 LT1001A 与 LT1001B 测量得出,之后两个信号经低 选器 OVERDSEL 选择出低信号值,这个低信号值去作为液位的真实测量值,参 与系统计算；副变量为除氧水给水流量它的信号由除氧水给水流量变送 FT1001 测得；蒸汽流量也为副

14、变量,它的信号由蒸汽流量变送器 FT1002 测量得出,当 蒸汽流量FT1002产生波动后系统出现偏差后时，系统会把蒸汽流量FT1002的测量值变送给系统计算块AUXCALC，在计算块内蒸汽流量FT1002的测量值与 锅炉汽包液位调节器 LIC1001 的输出值,经计算块 AUXCALC 计算后的出的输 出值作为， 除氧水给水流量调节器 FIC1001 的设定值， 之后除氧水给水流量变送 器 FT1001 测得的测量值与除氧水给水流量调节器 FIC1001 的设定值经偏差比较 计算后得出的输出值去调节除氧水给水流量调节阀 FV1001。2.2 调节阀的选择与调节器正反作用的确定2.2.1 调节

15、阀的选择首先我们先确定调节阀为气关阀， 目的是为了当气源故障或系统机柜断电的 情况下让调节阀能够全部打开， 来保证锅炉汽包的除氧水给水流量， 以防治气源 故障或系统机柜断电的情况下锅炉汽包烧干锅炉现象， 所以在这三冲量控制系统 中我们选择了气关阀。2.2.2 副调节器的选择在确定调节阀为气关阀的前提下，我们才可以推算出汽包液位 LIC1001 和 除氧水流量 FIC1001 的调节器的正反作用形式，首先我们可以把汽包液位 LIC1001 和除氧水流量 FIC1001 看成一个串级控制系统，把汽包液位 LIC1001 看成主调节器， 把除氧水流量 FIC1001 看成副调节器， 根据串级控制系统

16、的规律 我们立刻推算出副调节器的作用形式， 因为在串级控制系统中， 如果副调节器所 控制的调节阀为气开阀， 那么调节器的作用形式一定为反作用； 如果副调节器所 控制的调节阀为气关阀， 那么调节器的作用形式一定为正作用； 因为在三冲量控 制系统中我们的副调节器选择控制的是气关阀，所以我们可以确定副调节器 FIC1001 为正作用。2.2.3 主调节器的选择在确定调节阀为气关阀、 副调节器为反作用的前提下， 我们就可以推算出汽 包液位 LIC1001 调节器的作用形式；根据串级控制系统的规律我们立刻推算出 主调节器的作用形式， 在串级控制系统中副变量与主变量有如下关系， 副变量的 变化直接影响主变

17、量的变化， 当副变量增大时主变量也增加我们则说它们的动作 方向一致，当副变量与主变量动作方向一致时， 我们就可以说主调节器为反作用； 当副变量增大时主变量减小我们则说它们的动作方向相反， 当副变量与主变量动 作方向相反时， 我们就可以说主调节器为正作用； 在这个三冲量控制系统中的副 变量除氧水给水流量增加时， 主变量锅炉汽包增加， 所以副变量与主变量动作方向一致，因此主调节器 LIC1001 为反作用。2.3 三冲量控制的调节过程当汽包液位由于扰动而升高时，因为 LIC1001 反作用，所以输出信号减小， 所以当 LIC1001 输出信号减小与蒸汽流量（值未变）经计算后所得值减小，因 主调节器

18、的输出是副调节器的给定，所以副调节器FIC1001的SP值减小，PV减SP偏差增大，即信号增大，因为副调节器FIC1001为正作用，所以输出增大， 因为调节阀 FV1001 为气关阀，所以调节阀的开度减小，使给水流量减小，水位 下降，保持汽包液位在设定值上。当汽包液位由于扰动而降低时，因 LIC1001 反作用，所以输出信号增大， 所以当 LIC1001 输出信号增大与蒸汽流量（值未变）经计算后所得值增大，因 主调节器的输出是副调节器的给定，所以副调节器FIC1001的SP值增大，PV减SP偏差减小，即信号减小，因为副调节器FIC1001为正作用，所以输出减小， 因为调节阀 FV1001 为气

19、关阀，所以调节阀的开度开大，使给水流量增大，水位 升高，保持汽包液位在设定值上。当蒸汽流量增加时， 即蒸汽瞬时值增大， 经公式计算后所得的值增大， 因主 调节器的输出是副调节器的给定，所以副调节器 FIC1001的SP值增大，PV减 SP偏差减小，即信号减小，因为副调节器 FIC1001为正作用，所以输出减小， 因为调节阀 FV1001 为气关阀，所以调节阀的开度开大，使给水流量增大，保证 水、蒸汽平衡，使水位保持在设定值不变。当蒸汽流量增加时， 即蒸汽瞬时值减小， 经公式计算后所得的值减小， 因主 调节器的输出是副调节器的给定，所以副调节器 FIC1001的SP值减小，PV减 SP偏差增大，

20、即信号增大，因为副调节器 FIC1001为正作用，所以输出增大， 因为调节阀 FV1001 为气关阀，所以调节阀的开度关小，使给水流量减小，保证 水、蒸汽平衡，使水位保持在设定值不变。当锅炉汽包上的液位开关报警时，把信号传给 FIC1001 除氧水流量调节器， 当收到联锁信号的 FIC1001 除氧水流量调节器， 会立刻将联锁信号传出， 此时除 氧水流量调节阀 FV1001 接收到联锁信号，强制让除氧水流量调节阀 FV1001 全 开，因为除氧水流量调节阀 FV1001 的阀门开度增大，使给水流量增大，水位上 升，低报的液位开关，恢复正常，此时液位开关报警恢复正常，给 FIC1001 除氧 水

21、流量调节器与除氧水流量调节阀 FV1001 的联锁信号自动解除，之后 FIC1001 除氧水流量调节器与除氧水流量调节阀 FV1001 继续受控制回路调节。第3章 三冲量控制在DCS系统中的应用3.1三冲量控制DCS系统控制图3.1.1 DCS系统功能块描述DACA :线性功能块，它把现场变送器传过来的0100%的值转换成线性值。FLOWCOMP :温压补偿块，通过蒸汽温度 TT1001与蒸汽压力PT1001在温压补偿块计算之后给蒸汽流量FT1002做温度压力补偿。公式如下：璐( + 101325) + 27345)1 耳( + 101325)(7+ 273.15)式中：Fi :测量流量F0

22、:补偿后的流量P:测量压力（KPa Pb :参比压力（Kpa）T:测量温度（0C） Tb参比温度（0C）OVRDSEL :低选块，它把现场液位仪表 LT1001A与LT1001B传送来的液位信号 做低选处理，把低信号的液位值当成真实液位值。PID （主）：汽包液位LT1001的调节器。PID （副）:给水流量FT1001的调节器，它的输出信号去调节除氧水给谁流量调节阀 FV1001。AUXCALC :计算块，在这个计算块中实现了如下的计算：副回路的给定值二液位控制器的输出+（蒸汽瞬时值知蒸汽流量满量程值）蒸汽流童满量程值NUMERIC :常数功能块，在此功能块中可以手动输入K值。3.1.2 D

23、CS系统控制描述三冲量控制是由锅炉汽包液位、蒸汽流量、和除氧水流量三个冲量组成的控制系统；由上图可知三个主要冲量为锅炉汽包液位LT1001A与LT1001B、蒸汽流量FT1002、和除氧水给水流量 FT1001;其中锅炉汽包液位 LT1001A与 LT1001B的低选信号所选出的液位值是主要冲量， 蒸汽流量和除氧水给水流量是 辅助冲量。三冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈控制的串级控制系统。由上图可知，锅炉汽包液位控制器LIC1001与除氧水给水流量控制器 FIC1001构成串级控制系统，锅炉汽包液位是主变量、除氧水给水流量是副变量，当主变 量受到干扰产生波动后，主调节器锅炉汽包液位控制

24、器LIC1001会立刻根据变送过来的测量值与原设定值进行偏差比较得出输出值，之后输出值对副变量进行调节；副变量的引入是为了对除氧水给水流量调节阀FV1001进行调节，它的调节方式是接收上主调节器与蒸汽流量在计算块AUXCALC的计算值为副调节器的设定值，之后除氧水给水流量控制器 FIC1001会立刻根据测量值与设定值进行 偏差比较得出输出值，通过输出值控制除氧水给水流量调节阀FV1001的开度，通过除氧水给水流量调节阀FV1001开度的变化，控制除氧水给水流量使系统在 产生波动后，能够恢复工艺原设定值。在三冲量控制中我们加入了蒸汽流量的前 馈控制，因为蒸汽流量的波动会引起汽包液位变化的现象，我

25、们通过引入前馈控制，使系统对除氧水给水流量做出相应调节，让蒸汽流量受到干扰扰动后，能立刻根据扰动产生偏差的大小，准确的控制除氧水给水流量。由上图可知前馈控制 在DCS系统中的调节过程是当蒸汽流量受到干扰产生偏差后，系统立刻根据偏 差扰动的变化，让蒸汽流量的偏差值与锅炉汽包液位 LIC1001 的输出值在计算 块 AUXCALC 计算，之后求得出一个前馈控制信号值，之后这个前馈控制信号 值去作为除氧水给谁流量调节器 FIC1001 的设定值，之后除氧水给水流量 FT1001 测得的测量值与除氧水给谁流量的设定值，在除氧水给水流量控制器 FIC1001 中经过偏差比较计算后的得出输出值， 去控制除

26、氧水给水流量调节阀的开度， 之 后用开度的变化来调解除氧水给水流量， 使锅炉汽包液位真实值能达到工艺设定 要求值范围内。TI1001的输出值和PI1001的输出值与FT1002的输出值在FLOWCOMP（温 压补偿功能块 ）里进行计算，最终得到蒸汽流量的真实值，作为LIC1001 的前馈输入；LI1001A、LI1001B两个液位显示经低选器选择最低液位为真实液位值； 之后液位值与蒸汽流量值和手动输入值 K值，它们经过“AUXCALC ”计算功能 块的计算得出FIC1001除氧水流量调节器的SP值。经计算器计算得出FIC1001除氧水流量调节器的SP值；FT1001除氧水流量 经 DACA 线

27、性块恢复线性，其线性值作为 FIC1001 给水流量调节器的 PV 值， 之后经FIC1001给水流量调节器计算得出FIC1001除氧水流量调节器的OP值， 通过 OP 值的变化来控制除氧水调节阀的开度。在这个锅炉汽包液位控制系统中还引入了联锁控制， 我们在 FIC1001 除氧水 流量调节器中设置联锁后阀门强制输出值100，当锅炉汽包上的液位开关报警时，把信号传给 FIC1001 除氧水流量调节器，当收到联锁信号的 FIC1001 除氧 水流量调节器，会立刻将联锁信号传出，此时除氧水流量调节阀 FV1001 接收到 联锁输出值 100后，除氧水流量调节阀 FV1001 全开，因为除氧水流量调

28、节阀 FV1001 的阀门开度增大，使给水流量增大，水位上升，低报的液位开关，恢复 正常，此时液位开关报警恢复正常， 给 FIC1001 除氧水流量调节器与除氧水流量 调节阀 FV1001 的联锁信号自动解除， 之后 FIC1001 除氧水流量调节器与除氧水 流量调节阀 FV1001 继续受控制回路调节控制。3.2 DCS系统PID参数设置与调节规律321 PID 的含义PID是比例，积分，微分的缩写。比例调节作用：它是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调 节立即产生调节作用以减少偏差。比例作用很大 ，它可以加快调节，减少误差， 但是过大的比例，会使系统的稳定性下降，甚至造成系统的

29、不稳定。积分调节作用：它是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱 取决与积分时间常数Ti，如果Ti越小，积分作用就越强。反之如果 Ti越大则积 分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率， 具有预见性，能预见 偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微 分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下， 可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加 微分调节，对系统抗干扰不利。此外

30、微分反应的是变化率，而当输入没有变化时， 微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合组 成PID控制器。3.2.2 PID参数的调节规律PID参数调节的方法：先把微分作用取消掉，只保留比例作用与积分作用， 之后先调整比例（P）参数，使得动态性能满足要求；然后调整积分（I）参数， 使得稳态性能满足要求。最后调整微分（D）参数，使得系统符合控制要求。在调节过程中，如果出现曲线的振荡的很频繁的现象时， 我们要先把比例参 数放大一些；如果出现曲线漂浮、绕大弯的现象时，我们要先把比例参数减小一 些，以符合控制要求；如果出现曲线偏离回复慢的现象时， 我们要先把积分时间 往下降一些

31、，如果出现曲线波动周期长的现象时， 我们要先把积分时间往上增加 一些，以符合控制要求；如果出现曲线振荡频率过快的现象时， 我们要先把微分时间往下降一些，如果出现曲线跟踪波动过慢的现象时，我们要先把微分时间往下降一些；以符合控制要求。323常用的调节方法：临界比例法使用临界比例法进行PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作； 仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时 的比例放大系数和临界振荡周期；(3) 在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而 调整

32、PID的大小。(4) PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中PID参数经验数据以下可参照： 温度 T: P=2060%,T=180600s,D=3-180s压力 P: P=3070%,T=24180s,液位 L: P=2080%,T=60300s,流量 L: P=40100%,T=660s。324 PID参数在DCS上的设置kg/hPeriod:O211FIC1O0180.060.040.C20.00.02J2JTuning - GeneralControl EquationControl Action：Integ ra 1 Time T1 (min utes ；EQAREVERSEO.O

33、CHi Limit |1440.00 Lo Lrnit0+Werrvitive Time T2 i minutes)OuDdHi Limit I1440,00 Lo Limit03Filter Time (minutes)Gain OptionsGain OptionUNOverall GainHi Limit240hOO Lo Limit0.00Linear Gain FactorGap Gain FactorNnNHi LimitNaN La LimitNaNMon Lin&arity FarmNorii Linear Gain FactorNaN在DCS系统中我们可以在电脑显示画

34、面中看到所要调节控制回路的测量值与设定值的趋势变化，我们可以根据测量值与设定值的趋势变化在画面下方对PID参数进行设置，设置基本如下：在Overall Gain 后面输入比例参数在Integral Time T1( minutes )后面输入积分时间参数在Derivitive Time T2(minutes)后面输入比例时间参数在控制回路投自动时，比例、积分、微分的参数可以参照上文中提到的：“PID参数的调节规律”、“临界比例法”、“P.I.D参数经验数据表”等资料对三冲量控制回路进行设置调节，已满足工艺控制要求第4章仪表的选型对于汽包而言，其流入量为给水流量，其流出量为蒸汽流量。两者的平衡和

35、 否直接影响泡包液位的高低，反之汽包水位对给水流号，蒸汽流量并无影响。因 此水位调解对象是没有自平衡能力的，另外包水位还受汽包水溶间中蒸汽体积影 响，而蒸汽体积和锅炉蒸发受热面的负荷及锅炉的工作压力等变量有关。所以在锅炉运行中汽包水位时经常变化的，引起变化的原因有两个；一是物质平衡遭到破坏当给水量与蒸发量不为时，必然会引起水位的变化。其二工质状态发生改 变时即能保持物质平衡水位应可发生变化， 例如当炉内放热改变时将蒸汽压力饱 和温度变化从而使水和蒸汽的体积比及水量积中汽泡数量发生变化都将引起水 位变化。双室平衡容器可以克服这些因素的变化，使液位测量更为准确。4.1双室平衡容器的工作原理双室平衡

36、容器是一种结构巧妙，具有一定自我补偿能力的汽包水位测量装 置。它的主要结构如图1所示。在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双 室平衡容器分隔成上下两个部分，为了区别于单室平衡容器。0图10图1（汽包）凝汽室双宰平衡容器IOOOSM、连通器基准杯溢流室下降管凝结水管0图14.2 差压的计算通过前面的介绍可以知道， 凝汽室、基准杯及其底部位于容器内部的导压管 中的介质温度与汽包中的介质温度是相等的，即YW=y' , Y=y'。故而不难得到容器所输出的差压。以量范围为 ±300mm 双室平衡容器为例加以介绍。通过 图 1可知，容器正压侧输出的压力等于基准杯口所在水平面以

37、上总的静压力，加上基准杯口至 L 形导压管的水平轴线之间这段垂直区间的凝结水压力， 再加上 L 形导压管的水平轴线至连通器水平轴线之间， 位于容器的外部的这段垂直管段中 的介质产生的压力。 显而易见， 其中的最后部分压力， 由于其中的介质为静止的 且距容器较远，因此其中的介质密度应为环境温度下的密度称为双室平衡容器。 因此P+= PJ +320 丫 w+(580- 320) 丫c式中 P+ 容器正压侧输出的压力丫 W容器中的介质密度(丫 W= 丫、W )丫 C 环境温度下水的密度PJ 基准杯口以上总的静压力负压侧的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力， 加上基准杯口水平 面至汽包中汽水分界

38、面之间的饱和水蒸汽产生的压力， 再加上汽包中汽水分界面 至连通器水平轴线之间饱和水产生的压力，即P = PJ+(580 hw) 丫 s + hw 丫 w式中P容器负压侧输出的压力hw 汽水分界线至连通器水平管中心线之间的垂直高度汽包中饱和水蒸汽的密度因此差压 P=P P =320 丫 w+260 丫 c (580 hw) 丫 s hwy w即 P=260 丫 c + 320 丫 w 580 丫s ( 丫 w丫 s)hw(1)这里有一点需要说明，(1)式中环境温度下水的密度 丫 c,通常情况下它会 随着季节的变化而变化，它的变化将会影响汽包水位测量的准确性。 就本例中的 容器而言，当环境温度由2

39、5C升高到50E时，由于密度的变化对于差压产生的 影响为 2.3mm 水柱，经过补偿系统补偿后对最终得到的汽包水位的影响将为 +2.35.5mm之间。通常情况下这样的误差是可以忽略的，也就是说可以认为这 里的温度是恒定的。但是为了尽量减小误差，必须恰当地确定这里的温度。确定 温度可以遵循这样一条原则，就高不就低，视当地气候及冬季伴热等因素确定。比如此处的环境温度一年当中通常在 050C之间变化，平均温度为25r，则可 以令这里的温度为35r。这是因为水的密度随着温度升高它的变化梯度越来越 大，确定的温度高些，将会使环境温度变化对整个系统的影响更小。 就本例中的 容器而言，当温度从0r升高到25

40、r时，温度的变化对测量系统的最终结果影响 只有1mm左右，而环境温度从25r升高到50r所带来的影响却为+2.35.5mm 之间。故而，确定温度应就高不就低。平衡器的正，负压测与差压变送器的正，负压测相连接。4.3 电动浮筒与调校4.3.1 电动浮筒LT-1001B的测量采用电浮筒液位计，它是由制能控制器进口原装DLC3000系列智能液位控制器与浮筒测量室。测量机构。浮筒。扭力管等组成。浮筒浸没在测 量室内的液体中，与扭力管系统刚性连接。扭力管系统钢性连接。扭力管系统承 受的力量是浮筒自重减去浮筒所受的液体浮力的净值， 在这种合力作用下的扭力 管扭转一定角度。被测液体的位置。密度。或液位高低的

41、变化引起浮筒位置的变 化，该变化被传递到扭力管组件， 使其产生旋转。 扭力管的旋转远动传递到智能 液位控制器杠杆组件上， 使固定在杠杆组件上的磁铁发生位移， 改变了由霍尔效 应传感器检测的磁场。该传感器将磁场信号转换为电信号。 DLC3000 系列智能 控制器与相关的电子线路测量过程变量， 提供电流输出，驱动液晶显示器【LCD】 及提供 HART 通信能力。微控制器接受经环境温度变化而引起的液体密度的变 化。数模【D、A】输出线路接受微控制器的输出并提供 4至20MA电流输出信 号。LCD可显示模拟量输出，过程变量【液位。界面高低或密度】过程温度【若 安装了RTD】扭力管旋转角度及显示变量的百

42、分数范围等。4.3.2 电动浮筒“零位”及“量程”调整当实验室没有条件用水试验时，可采用挂法码的办法校验，也就是用砝码来代替浮筒在被校点时的重量来进行校验。 仪表调校前，用户根据测量条件需要计算出浮力或浮力差， 以供调校仪表挂重用。 筒重出厂前已在浮筒上端打有参考筒重的字样 kg。根据所测量介质的比重按下 式计算后，进行校验。浮筒浮力计算公式：F= p .g.h 式中：F 浮力（g）h 浮筒长度（cm （测量范围） p 介质比重（ g cm3） 测液位挂重调校：1、按所测介质比重由浮筒浮力计算公式计算出浮力 F。2、挂砝码，（挂筒重）调整“零位”电位器，输出为 4mA当减去相当于浮力重 量的砝

43、码（挂筒重浮力F）时，仪表输出应为20mA这样重复几次，直到“零 位”“量程”校准为止。4.3.3 电动浮筒的优点容易设置与标定、 液位与温度报警、 比重表、 标定调整及趋势显示都很容易 组态；反应过程变化小， 精确与高增益的模转换仪表能测量过程变量的微小变 化；减小温度的影响、 内部设置的温度传感器确保了环境温度的变化不影响数字 式液位控制器的性能；坚固的结构、容易维修、应用面广，适用性强。第 5 章 常见故障问题和处理措施5.1 常见故障问题5.1.1 蒸汽负荷扰动对水位的影响当锅炉的负荷突然增加时， 表面上看， 由于负荷大于给水量， 汽包水位应当 下降，但是实际情况却不是这样简单。 锅炉

44、负荷增加时， 炉膛热负荷并未来的及 增加，这时蒸发量的增加是靠锅炉内所储蓄的能量， 因此随负荷的增加汽水系统 中的压力将响应下降。 压力的降低使汽水混合物中的蒸汽所占的容积增大， 结果 使整个汽水混合物的体积增大， 其表现是汽包水位上升。 同时压力的降低， 相应 的也降低了饱和温度， 使在相同的热负荷下， 蒸发速度加快了， 即在单位时间内 产生的蒸汽量增加了， 其结果也是使汽水混合物的总容积增加， 使汽包水位上升。 从上述情况看，当负荷增加时，水位不是下降而是上升的现象，我们称为“假水 位”。虚假水位的存在，给自动调节带来了一定困难。5.1.2 炉膛热负荷的扰动对水位的影响 燃料量的突然增加，

45、使炉膛热负荷受到扰动。随蒸发速度的提高，汽水混 合物的压力响应提高。 因为蒸汽母管压力基本不变， 所以使该炉的蒸汽量增加了， 这时给水量并未变化， 出现了流入量与流出量的不平衡， 水位应当下降。 但是由 于蒸汽容积的增加比蒸汽量的增加要快， 所以水位开始是上升的。 直到蒸汽量与 燃烧相适应时，水位才开始下降。5.1.3 给水量扰动对水位的影响当锅炉需要增加给水量时， 开大了给水阀门， 水位是否会立即上升呢？这个 问题在运行中具有重要意义。 假定锅炉采用沸腾式省煤器， 当给水量突然增加时， 如果热负荷未变， 则省煤器的沸腾度减小了， 即气泡所占的容积变小了， 于是进 入省煤器中的给水首先必须填充由于气泡减少所让出的空间， 然后才能增加省煤 进入到汽包里的水量。 这样一来水位开始时稍有下降， 经过一段延迟时间后， 才 开始上升。非沸腾式省煤器的情况要好些，延迟时间较短。5.2 处理措施三冲量控制系统从结构上来说， 是一个带有前馈信号的串级控制系统。 通过 蒸汽流量作为前馈信号， 用蒸汽流量信号来克服假液位的现象。 如果没有蒸汽信 号，当负荷发生变化时，调节器将接受假水位信号，产生错误的动作（例如负荷 增加时，要求给水相应增加， 但是由于假水位是上升的， 所以发出“关小”信号， 是阀门关小，增加了质量的不平衡） 。如果采用蒸汽信号，则当负荷增加时，调 节