【正文】 內(nèi)的水或蒸汽。通常管殼式余熱鍋爐只是水的蒸發(fā)，沒有過熱段和省煤段。水管余熱鍋爐有雙套式（俗稱刺刀形）、立式 U 形管式等形式；火管余熱鍋爐有一段式結(jié)構(gòu)和二段式結(jié)構(gòu)。 水管余熱鍋爐是沸水流過管內(nèi)，高溫氣體流經(jīng)關(guān)外。②強(qiáng)制循環(huán)式，在下降管路中安裝循環(huán)泵，借以提高管內(nèi)沸水流速，防止汽包停滯惡化傳熱。其特點(diǎn)是；各受熱面組件的管子是水平的，受熱面之間是沿高度方向布置，可節(jié)省地面的面積，并使出口處的煙囪高度縮短。給水進(jìn)入省煤器吸熱后，進(jìn)入汽包。當(dāng)水吸收煙氣熱量就有部份水變成蒸汽，由于蒸汽的密度比水的密度要小得多，所以直立管內(nèi)汽和水混合物的平均密度要小于下降管中水的密度，兩者密度差形成了水的循環(huán)。其特點(diǎn)是：省去循環(huán)泵，使運(yùn)行和維修簡單。 轉(zhuǎn)爐熔煉的主要原料是：主料（電爐粗煉出的低品位冰銅）、冷料（用以調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度的固態(tài)冰銅）、熔劑 (石英砂，用于造渣 )。風(fēng)壓約為約 ~ 風(fēng)量為 20xx0~46000 立方米 /小時(shí)。 余 熱鍋爐生產(chǎn)工藝過程 余熱鍋爐是專門用于與轉(zhuǎn)爐配套的熱能利用轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括熱交換、鍋筒、除氧水箱等三部分。同時(shí)，鍋簡內(nèi)的水通過循環(huán)泵循環(huán)流經(jīng)熱交換器，吸取熱交換器中煙氣的熱量，以獲得能量。 維持汽包水位在給定范圍內(nèi)是保證鍋?zhàn)o(hù)和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件，也是鍋爐正常運(yùn)行的主要指標(biāo)之一。這些后果都是十分嚴(yán)重的。因此，影響水位變化的因素很多，其中 主要是鍋爐蒸發(fā)量即蒸汽流量和給水流量。水位測量信號(hào)經(jīng)變送器送到水位調(diào)節(jié)器，水位調(diào)節(jié)器根據(jù)水位測量值與給定值的偏差去控制給水閥門，改變給水量來保持汽包水位在允許的操作范圍內(nèi)。 雙沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng) 對于存在擾動(dòng)的系統(tǒng) ,可以 直接按照擾動(dòng)進(jìn)行控制 ,稱作前饋控制 ,在理論上 ,它可以消除擾動(dòng)引起的偏差。(2)引入了蒸汽流量前饋信號(hào)，能夠改善調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的靜特性，提高調(diào)節(jié)質(zhì)量如調(diào)節(jié)器選用純比例調(diào)節(jié)規(guī)律。由于慣性和純滯后，擾動(dòng)作用到系統(tǒng)上，被控量尚未發(fā)生變化，前饋調(diào)節(jié)器就進(jìn)行了了補(bǔ)償，可以使被控量不會(huì)因擾動(dòng)作用而產(chǎn)生偏差。如果給水中斷，可能在 1030 秒內(nèi)就會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)水位，如僅是給水量與蒸發(fā)量不相適應(yīng)，在一分鐘到幾分鐘內(nèi)也將發(fā)生缺水或滿水事故。在雙沖量水位調(diào)節(jié)中 ,對于給水量這種自發(fā)變化不能及時(shí)反映出來，要經(jīng)過一定的遲延時(shí)間τ之后，給水量的擾動(dòng)才能通過汽包水位的變化而被發(fā)覺，此后在克服擾動(dòng)時(shí)，幾臺(tái)鍋爐的水位調(diào)節(jié)又互相影響，使得調(diào)節(jié)過程非常復(fù)雜。如蒸汽流量 D，當(dāng) D＞ W 時(shí)，水位 H 降低，要使水位 H 不變就必須在原有給定值上加上由于蒸汽流量加大而引起水位下降的值 ,所以 D 引入系統(tǒng)的符號(hào)為“ +”。蒸汽流量 D、分流器α D、對象 GF2 均在閉合回路之外它的引入可以改善調(diào)節(jié)質(zhì)量，但不影響閉合回路工作的穩(wěn)定性。 110T 銅轉(zhuǎn)爐生產(chǎn) 余熱鍋爐水位控制系統(tǒng) PLC 軟件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和總體方案 在余熱鍋爐水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，控制系統(tǒng)需要完成三個(gè)組成部分 的過程參數(shù)檢測以實(shí)現(xiàn)水位的自動(dòng)控制。 近年來，隨著可編程控制器技術(shù)的不斷發(fā)展完善，其可靠性高、組態(tài)靈活、編程簡易、系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝和調(diào)試周期短的優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)鍋爐水 位控制的設(shè)計(jì)、調(diào)試提供了有利條件。 其中，上位機(jī)負(fù)責(zé)接收來自管理層的生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度命令，完成整個(gè)生產(chǎn)過程的調(diào)度與監(jiān)控，并對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史曲線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，形成相應(yīng)的報(bào)表。余熱鍋爐控制站和其它子站之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，各子系統(tǒng)的并網(wǎng)和單個(gè)系統(tǒng)切斷互相不受影響，使全套系統(tǒng)的安全性得到充分保證。應(yīng)用軟件模塊結(jié)構(gòu)如圖 7 所示。系統(tǒng)啟動(dòng)上電 PLC自檢完成后，對系統(tǒng)硬件進(jìn)行檢查，如有故障，采取報(bào)警、禁止啟動(dòng)或者系統(tǒng)停車等措施。 改 進(jìn)三沖量控 制子程序 改進(jìn)三沖量控制予程序框圖如圖所示。 （ 2）在降溫過程中，首先要根據(jù)穩(wěn)定工況時(shí)鍋筒 的壓力設(shè)定一個(gè)閥值，閥值的設(shè)定方法是： SPs=PV— K1 式中 SPs 為壓力設(shè)定值 PV 為閥門全開時(shí)鍋筒壓力 K1 為設(shè)定差值 當(dāng)鍋筒壓力開始下降時(shí)，蒸汽流量調(diào)節(jié)閥便能及時(shí)動(dòng)作，減緩鍋筒壓力的變化速度，達(dá)到消除假水位的目的；當(dāng)鍋筒壓力下降，調(diào)節(jié)閥開始關(guān)斷時(shí)，設(shè)定值維持最高值，不再進(jìn)行變化；當(dāng)鍋筒壓力持續(xù)下降到基準(zhǔn)值 SPh 時(shí)，將基準(zhǔn)值作為壓力回路的沒定。 6. 控制規(guī)律界面的主要功能是實(shí)現(xiàn) SPs、 PV、 K1 三個(gè)過程參數(shù)的記錄和設(shè)定，保證系統(tǒng)工作狀態(tài)下手動(dòng)設(shè)定的有效。 PID控制程序通過上位機(jī)監(jiān)控軟件中的 FUZZY指令完成 ,計(jì)算結(jié)果通過 Ether 賦值到下位機(jī)寄存器中 ,進(jìn)行 PID 運(yùn)算。但是由于 PLC 控制系統(tǒng)中普遍采用與模擬控制器并無本質(zhì)差別的 PID 作為控制策略，對于某些特殊鍋爐的控制回路（如本文所述的小型余熱鍋爐控制系統(tǒng)等）來說已不能滿足要求，無法投入自動(dòng)或難以達(dá)到滿意的控制效果。該控制規(guī)律增加了鍋筒壓力為新的控制量，通過調(diào)節(jié)蒸汽流量達(dá)到部分消除因?yàn)闊煔鉁囟?、流量不穩(wěn)定對鍋筒水位造成的影響，并且取得良好的效果。在不增加硬件投資的情況下，提供了一個(gè)在 PLC 控制系統(tǒng)中應(yīng)用先進(jìn)智能控制策略取代傳統(tǒng)常規(guī)控制的思路。系統(tǒng)在擾動(dòng)較小的情況下，控制器采用模糊自適應(yīng) PID 控制策略；系統(tǒng)在發(fā)生較大擾動(dòng)時(shí)，通過附加的并聯(lián) Fuzzy 控制器施加較強(qiáng)的控制作用，以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。本文所述的小型余熱鍋迫切需要一種先進(jìn)的控制策略，在不改變系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的前提下，利用 PLC 系統(tǒng)提供的強(qiáng)大功能以取得更好的性能，來滿足生產(chǎn)過程對熱工自動(dòng)控制不斷提出的越來越高的要求。 算法界面的功能是對模糊控制器進(jìn)行在線監(jiān)控，并且允許在線手動(dòng)修改參數(shù)查詢表。程序說明如下： 余熱鍋爐水位具有大慣性大滯后的特點(diǎn)，采用常規(guī) PID 控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)會(huì)存在較大的超調(diào)，需對 PID 控制算法 進(jìn)行改進(jìn)，并聯(lián) FUZZY 控制器。 4. 在 STEP1中的三沖量控制和單沖量控制是根據(jù)蒸汽流量調(diào)節(jié)閥 PVD的閥位反饋?zhàn)鳛榕袛鄺l件 。 ，鍋筒壓力設(shè)定需要跟隨溫度變化曲線。在控制規(guī)律的執(zhí)行中，調(diào) 用控制器計(jì)算子程序計(jì)算輸出。由于本系統(tǒng)軟件包含了子程序，所以在主程序中包含了一系列轉(zhuǎn)移指令，這些指令使主程序 分別轉(zhuǎn)向到不同的子程序。主要包括監(jiān)視模塊、數(shù)據(jù) 管理模塊、控制算法模塊、控制規(guī)律模塊、在線故障診斷模塊、控制輸出模塊等模塊。 控制系統(tǒng)采用可編程控制器結(jié)合上位機(jī)監(jiān)控的設(shè)計(jì)方案，所有的模擬量經(jīng)采集過以后都轉(zhuǎn)化成整型數(shù)進(jìn)行處理，開方器、加法器、阻尼器和分流器都可以通過程序計(jì)算實(shí)現(xiàn)，節(jié)約了大量的硬件成本。因此，在考察原有設(shè)備、儀表和生產(chǎn)條件后，設(shè)計(jì)并開發(fā)一套基于 PLC 控制的汽包水位控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)還需要能夠在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對整個(gè)生產(chǎn)過程的控制和管理。 在這個(gè)系統(tǒng)里，內(nèi)回路相當(dāng)于串級(jí)調(diào)節(jié)的副環(huán)，當(dāng)給水流量產(chǎn)生擾動(dòng)時(shí) (給水流量的擾動(dòng)也稱內(nèi)擾 )，由于副回路的快速調(diào)節(jié)作用，將對水位影響較小。由于三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)抗干擾能力和調(diào)節(jié)品質(zhì)都比單沖量、雙沖量調(diào)節(jié)要好，因此應(yīng)用也最多。在這個(gè)系統(tǒng)里，汽包水位 H 是被調(diào)量，是主沖量信號(hào)，蒸汽流量 D、給水流量 W 是兩個(gè)輔助沖量信號(hào)。鍋爐給水量在運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)有自發(fā)性的變化，當(dāng)幾臺(tái)鍋爐并列運(yùn)行時(shí) ,還可能發(fā)生幾臺(tái)鍋爐的水位調(diào)節(jié)互相干擾的現(xiàn)象。因此， 如果給水母管壓力經(jīng)常有波動(dòng)，給水調(diào)節(jié)閥前后壓差不易保持正常時(shí)，不宜采用雙沖量調(diào)節(jié)。 D蒸汽流量。這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)是 ： (1)引入蒸汽流量前饋信號(hào)可以消除“虛假水位”對調(diào)節(jié)的不良影響，當(dāng)蒸汽量變化時(shí)，就有一個(gè)使給水量與蒸汽量同方向變化的信號(hào)，可以減小或抵消由于“虛假水位”現(xiàn)象而使給水量與蒸汽量相反方向變化的誤動(dòng)作，使調(diào)節(jié)閥一開始就向正確的方向移動(dòng)。 單沖量汽包水位調(diào)節(jié)存在著一些缺點(diǎn)，主要有 (1)這種調(diào)節(jié)方案只根據(jù)水位調(diào)節(jié)給水量，在負(fù)荷變化時(shí)，由于“虛假水位”現(xiàn)象，在調(diào)節(jié)過程一開始，給水量的變化將與負(fù)荷變化的方向相反，擴(kuò)大了進(jìn)出流量的不平衡。 汽包水位調(diào)節(jié) 單沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng) 單沖量水位自動(dòng)調(diào)節(jié)如圖 4 所示。汽包水位不僅受汽包中儲(chǔ)水量的影響，亦受水位下汽泡容積的影響。同時(shí)會(huì)使飽和蒸汽中含鹽量增高，降低過熱蒸汽品質(zhì)，增加在過熱器管壁和汽輪機(jī)葉片上的結(jié)垢。從轉(zhuǎn)爐來的煙氣通過熱交換器后，溫度達(dá)到旋風(fēng)收塵和化工廠所能接受的數(shù)值，參與后續(xù)生產(chǎn)過程。余熱鍋爐工藝結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。銅轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中，爐內(nèi)溫度 1300 攝氏度左右，產(chǎn)生的煙氣溫度在 900 攝氏度左右，含有大量熱能，煙氣被密封煙罩收集送往余熱鍋爐進(jìn)行降溫并生產(chǎn)