【正文】 I0″小于（ FFK3），HSE2 阻止 I0″通過(guò)，此時(shí)通過(guò) HSE2 的信號(hào)為（ FFK3），空氣量暫時(shí)還不能減少。 3） 當(dāng)負(fù)荷大幅度增（減）時(shí)， I0 變化幅度很大，為了避免空氣量或燃料量先行提（減）量過(guò)大，分別設(shè)置了 HSE1 與 LSE2 模塊相應(yīng)完成 K2 與 +K4 運(yùn)算模塊。 爐溫、空氣溫度測(cè)量信號(hào)都經(jīng) TBL 線性化處理，空氣流量測(cè)量信號(hào)經(jīng)溫度補(bǔ)償東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 T 2）氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 氣壓調(diào)節(jié)回路包括兩個(gè)副回路及燃燒量調(diào)節(jié)接送風(fēng)量調(diào)節(jié)回路。 東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第五章 鍋爐溫度和換熱器前饋反饋控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? （ 1） 學(xué)習(xí)前饋 反饋控制的原理。 、實(shí)驗(yàn)原理 （ 1） 控制原理 前饋控制器在測(cè)出擾動(dòng)之后，按過(guò)程的某種物質(zhì)或能量平衡條件計(jì)算出校正值?？刂颇繕?biāo)是料液的出口溫度。但是前饋控制是開(kāi)環(huán)控制。 這個(gè)前饋輸出到調(diào)節(jié)器的輸入，從而得到一個(gè)前饋控制系統(tǒng)。在控制通道中增加前饋控制系統(tǒng)，類似于串級(jí)控制。 、實(shí)驗(yàn)要求 （ 1） 設(shè)計(jì)前饋－反饋控制系統(tǒng)。 （ 2） 按照測(cè)量與控制列表進(jìn)行連線： 在 A3000CS 上，電磁流量計(jì)（或 2渦輪流量計(jì)）輸出端連接到 AI0；渦輪流量計(jì)輸出端連接 AI2；鍋爐水溫連接到 AI1；換熱器熱出端連接到AI3； AO0 連接到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥（ FV101）。關(guān)閉手閥 JV104。 東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 （ 6） 啟動(dòng)鍋爐的加熱器，可以讓外給定的智能調(diào)節(jié)儀手動(dòng)給出 20mA 電流加熱。 思考問(wèn)題 分析前饋－反饋控制與串級(jí)控制的區(qū)別，優(yōu)缺點(diǎn)。 這樣就實(shí)現(xiàn)了鍋爐的節(jié)能控制，它不僅為我們節(jié)省了大量的能源，而且，更重要的是減少了鍋爐燃燒時(shí)所排出的殘留氣體，對(duì)大氣無(wú)疑是起到了巨大的保護(hù)作用，是造福億萬(wàn)人民的工作。如在鍋爐控制系統(tǒng)中，真正體現(xiàn)無(wú)人操作，偌大的一個(gè)廠房，沒(méi)有一個(gè)工人，全都由計(jì)算機(jī)控制。 在這次編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告中，由于時(shí)間的緊促和編寫(xiě)者的專業(yè)知識(shí)的有限，再加上我們?nèi)鄙賹?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)使得所寫(xiě)的畢業(yè)論文的知識(shí)覆蓋面有很大的局限性，而且報(bào)告中難免有很多不妥之處，所以我懇請(qǐng)各位指導(dǎo)老師能夠給予批評(píng)指正?？梢哉f(shuō)這絕對(duì)是一個(gè)展望自我，實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的好機(jī)會(huì)。這樣就 使整個(gè)系統(tǒng)的快速性得到了很大的提高。 （ 2） 給出最佳控制參數(shù)。 （ 7） 啟動(dòng)上位機(jī)，設(shè)置控制器參數(shù)，設(shè)置前饋系數(shù)，記錄其實(shí)時(shí)曲線。減小手閥 JV105 開(kāi)度，使得熱水流量大約為 179。 （ 3） 打開(kāi) A3000 電源。 、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 （ 1） 在 A3000FS 上，打開(kāi)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥 JV10 JV105，使用 DO0 數(shù)字輸出端口，或直接打開(kāi)電磁閥 XV101。 首先實(shí)現(xiàn)前饋控制，通過(guò)測(cè)量換熱器熱水流量、溫度，控制調(diào)節(jié)閥，使得換熱器冷水流量變化跟蹤換熱器熱水流量與 溫度變化。 通過(guò)一個(gè) PI 調(diào)節(jié)，使得熱水流量增大到需要的補(bǔ)償值。 我們按照參考書(shū)上的內(nèi)容，進(jìn)行了部分簡(jiǎn)化。在這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中要直接測(cè)量負(fù)載干擾量的變化，當(dāng)干擾剛剛出現(xiàn)而能測(cè)出時(shí)，調(diào)節(jié)器就能發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)使調(diào)節(jié)量作相應(yīng)的變化， 使兩者抵消與被調(diào)量發(fā)生偏差之前。 工業(yè)上，使用換熱器對(duì)料液進(jìn)行加熱，加熱使用蒸汽。 （ 3） 掌握前饋 反饋控制的設(shè)計(jì)。 3）爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 用引風(fēng)執(zhí)行機(jī) 構(gòu)作為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以爐膛負(fù)壓作為調(diào)節(jié)量，送風(fēng)變化為前饋，當(dāng)送風(fēng)量隨鍋爐負(fù)荷量改變時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)改變引風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而將鍋爐爐膛負(fù)壓控制在額定值。 雙交叉控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，有較好的爐溫控制品質(zhì)，而且負(fù)荷增、減 時(shí)，都能防止煙囪冒黑煙，當(dāng)負(fù)荷大幅度變化時(shí)，也能防止空氣大量過(guò)剩，α值過(guò)大。增設(shè)了 LSE2 模塊和完成 +K4 運(yùn)算模塊，就能限制先行提量過(guò)度，因?yàn)椋?I0 大增，結(jié)果使 I0 大于 K4FF， LSE2 模塊阻止了通過(guò)I0，使 I0 信號(hào)加到 FIC2 上，從而限制了空氣量的增大。當(dāng)燃料流量減少后，（此時(shí)燃料流量為 FF″），使（ FF″ K3）小于 I0″， I0″通過(guò) HSE2 加到 FIC2，此時(shí)才是空氣流量相應(yīng)地減少，可見(jiàn)設(shè)置 HSE2 是保證附和減少時(shí)，燃料先行減量，而后空氣再減量，這是為了在減量過(guò)程中避免煙囪冒黑煙。設(shè)置 HSE1 對(duì)負(fù)荷正常波動(dòng)范圍不起限制作用。 （ 2） 負(fù)荷在正常范圍波動(dòng)時(shí)： 1） 當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，爐溫下降，主控制信號(hào) I0 增加（記為 I0′），此時(shí) I0′通過(guò) HSE1，但不通過(guò) LSE1，此時(shí)通過(guò) LSE1 的信號(hào)為（ FA/F6K5+K1），由于空氣流量信號(hào) FA 尚未增加，所以燃料量暫時(shí)還不能增加。它的主要作用是當(dāng) 爐子負(fù)荷變化，以維持爐溫在給定值上，而且使燃燒工況始終處于低過(guò)?？諝庀禂?shù)的經(jīng)濟(jì)合理狀況。輸送至爐排執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)信號(hào)，通過(guò)變頻器來(lái)改變進(jìn)入鍋爐的燃料量，輸送至給水執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)信號(hào)通過(guò)改變電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變給水調(diào)節(jié)閥門(mén)的位置，從而改變進(jìn)入鍋爐的給水量，輸送至送風(fēng)至送風(fēng)執(zhí)行 機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)信號(hào)通過(guò)改變電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（或變頻調(diào)速裝置）改變送風(fēng)入口調(diào)節(jié)檔板開(kāi)度（調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速），從而改變進(jìn)入鍋爐的送風(fēng)量，輸送至引風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（變頻調(diào)速電機(jī)）的調(diào)節(jié)信號(hào)通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（變頻調(diào)速電機(jī)）改變引風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)板或碟閥（調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速），從而改變鍋爐輸出的煙汽流量，使?fàn)t膛煙壓保持相應(yīng)的負(fù)值。隨著控制理論和微機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，傳統(tǒng)的 DDC系統(tǒng)功能也不斷擴(kuò)大 ,相應(yīng)的控制規(guī)律和控制算式不斷出現(xiàn) .根據(jù)控制對(duì)象的不同 ,目前的微機(jī) DDC控制方式 ,有簡(jiǎn)單 ,有復(fù)雜 ,從單參數(shù)的定值控制到多參數(shù)的相關(guān)控制 ,以至最優(yōu)最佳控制等等，其控制功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了早期的 PID 控制范圍 ,盡管如此 ,PID 控制的一些基本理論仍然是分析 DDC 系統(tǒng)控制規(guī)律的基礎(chǔ) ,PID 控制規(guī)律仍然在相當(dāng)多生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用并能得到較為滿意的效果 ,所以直到現(xiàn)在 ,PID 仍是一中最基本的控制規(guī)律 . 東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 隨著生產(chǎn)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化的提高 ,較簡(jiǎn)單的單回路參量的 PID 閉環(huán)已不能滿足更高要求系統(tǒng)需要，所以，在微機(jī) DDC 系統(tǒng)中常用到多參量控制如串級(jí)控制、比值控制、選擇性控制、前饋控制等控制方式。 圖 42 控制圖 圖 41 直接數(shù)字控制系統(tǒng)硬件組成圖 東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 由直接數(shù)字控制系統(tǒng)方框圖 (圖 所示 ),先由測(cè)量變送器測(cè)取工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程參數(shù) ,經(jīng)過(guò)輸入接口轉(zhuǎn)換成數(shù)字量作為計(jì)算機(jī)的輸入信號(hào) ,計(jì)算機(jī)根據(jù)確定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算 ,并發(fā)出信號(hào) ,再以輸出接口轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器 . DDC 系統(tǒng)不僅可對(duì)一個(gè)回路進(jìn)行控制 ,而且通過(guò)采樣實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)回路的控制 .另外 ,DDC 系統(tǒng)只要改變程序還能實(shí)現(xiàn) 串級(jí) ,前饋等復(fù)雜的控制 ,直接數(shù)字控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)常規(guī)的 PLD(比例、積分、微分 )調(diào)節(jié) ,也可實(shí)現(xiàn)其它復(fù)雜或先進(jìn)的調(diào)節(jié)規(guī)律 ,調(diào)節(jié)規(guī)律的改變只需控制軟件 .不同的是硬件部分除按需適當(dāng)增減通道的數(shù)量外 ,一般不需作大的變動(dòng) ,所以使用比較靈活 ,DDC 系統(tǒng)是一個(gè)“在線”的時(shí)實(shí)的半環(huán)控制系統(tǒng) 。 另外，在控制過(guò)程中，我們還利用前饋控制過(guò)程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，其補(bǔ)償過(guò)程的曲線如下圖所示。 東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 33 前饋 反饋控制系統(tǒng)方框圖 圖 34 前饋 — 串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖 在實(shí)際工作中，如果對(duì)象的主要干擾頻繁而又劇烈，而生產(chǎn)過(guò)程對(duì)被控參數(shù)的控制精度要求又很高，這時(shí)則可采用前饋 — 串級(jí)控制 。由于對(duì)前饋控制精度的要求降低，為工程上實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單的控制創(chuàng)造了條件。 （ 2） 前饋與反饋控制相結(jié)合的系統(tǒng)，前饋控制作用與反饋?zhàn)饔孟喑恕? （ 2） 前饋調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律是由對(duì)象特性決定的。 所謂可測(cè)，主要是指擾動(dòng)可直接測(cè)量，也不排斥可間接測(cè)量的，擾動(dòng)不可測(cè)量，前饋無(wú)法實(shí)施。 （ 4） 控制器防止積分飽和的措施。最大偏差仍能縮小到 1/3~1/5，因此，必須十分重視串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。 （ 1） 用于時(shí)滯大的對(duì)象。 （ 1） 改善主控制器的廣義對(duì)象的特性。換句話說(shuō)，在任意給定時(shí)刻，只能有一個(gè)獨(dú)立的設(shè)定值，這就是主設(shè)定值 R1。 HM HM2 分別為主，副被控變量的檢測(cè)變送單元。 GC（ S）， GV（ S）， GM（ S）分別是控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象、測(cè)量變送單元的傳遞函數(shù)。有多個(gè)控制系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程，還要考慮各個(gè)控制系統(tǒng)之間的相互關(guān)聯(lián)有何影響，并按可能使每個(gè)控制系統(tǒng)對(duì)其它控制系統(tǒng)的影響為最小的原則來(lái)建立各個(gè)控制系統(tǒng)。 單回路控制系統(tǒng) 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，易于調(diào)整和投運(yùn)，能滿足一般生產(chǎn)過(guò)程的控制要求，尤其適用于被控對(duì)象時(shí)滯和時(shí)間常數(shù)都較小，負(fù)荷和干擾變化比較平緩，或者對(duì)被控變量要求不太高的場(chǎng)合。 微機(jī)鍋爐控制技術(shù)具有良好實(shí)用前景，既可節(jié)能又可提高鍋爐的運(yùn)行管理水平，減輕環(huán)境污染，目前國(guó)內(nèi)只有幾百臺(tái)鍋爐采用微機(jī)控制，占總數(shù)的很小一部分，所以推廣應(yīng)用該技術(shù)就顯得十分繁重。 汽包水位控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是維持鍋爐進(jìn)出水量平衡的系統(tǒng)。該儀表編程方式采用模塊化，容易掌握。 鍋爐控制系統(tǒng)的硬件配置，目前有幾種，功能較好首推可編程序控制器 PLC，適合于多臺(tái)大型鍋爐控制，由于 PLC 具有輸入輸出光電隔離、停電保護(hù)、自診斷等功能，所以抗干擾能力強(qiáng)，能置于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，故障率低 。 鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、一次儀表、微機(jī)、手自動(dòng)切換操作、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥、滑差電機(jī)等部分組成