【正文】 近些年來(lái)的實(shí)踐表明，除設(shè)備本身經(jīng)過(guò)合理改進(jìn)或采用先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備外，另一條節(jié)能的途徑就是通過(guò)對(duì)鍋爐的自動(dòng)控制。因此， 過(guò)熱蒸汽溫度 是鍋爐運(yùn)行中的一個(gè)重要參數(shù)， 直接影響鍋爐 、汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 2 對(duì)于工業(yè)鍋爐這個(gè)復(fù) 雜的系統(tǒng) ，鍋爐過(guò)熱蒸汽具有大慣性、大滯后的特點(diǎn) ,并且動(dòng)態(tài)特性隨機(jī)組負(fù)載變化而變化 ,運(yùn)行過(guò)程中擾動(dòng)多、難控制 ，由于其內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換機(jī)理過(guò)于復(fù)雜，難以達(dá)到理想的控制效果，因此，必須采用智能控制方式控制，才能獲得最佳控制效果。其可靠性高 ,穩(wěn)定性好 ,長(zhǎng)期工作維護(hù)量小。具有內(nèi)部計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自診斷、自校驗(yàn)等多種功能。 綜上所述，鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制在鍋爐設(shè)備控制系統(tǒng)中非常重要。要求通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集處理，在組態(tài)王中實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線和報(bào)表輸出等功能。鍋爐 通過(guò)煤、油或天然汽等燃料的燃燒過(guò)程釋放出化學(xué)能，并通過(guò)傳熱過(guò)程把能量傳遞給水，把水變成蒸 汽 或熱水，蒸汽或熱水直接供給工業(yè)、生活等生產(chǎn)中所需要的熱能。 爐子：是使燃燒從充 分燃燒并釋放出熱量的設(shè)備。 過(guò)熱器：是將氣鍋所產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為過(guò)熱蒸汽的換熱器。同時(shí)，由于提高了進(jìn)入氣包的給水溫度，所以減少了因溫差而引起的汽包壁的熱適應(yīng)力，從而延長(zhǎng)了氣包的使用壽命。 送風(fēng)設(shè)備：包括有鼓風(fēng)機(jī)和分道組成。省煤器出口煙溫度高，裝上空氣預(yù)熱器后，可以進(jìn)一步降低排煙溫度，也可改善燃料著火和燃燒條件，降低不完全燃燒所造成的損失，提高鍋爐機(jī)組的效率。 此外，除了保證鍋爐的正常工作和安全，蒸汽鍋爐還必須裝設(shè)安全閥，水位表，高低水位報(bào)警器，壓力表，主氣閥，排污閥，止污閥等。燃料一面燃燒，一面向后移動(dòng)，燃料所需要的空氣是由風(fēng)機(jī)送入爐排腹中風(fēng)倉(cāng)后，向上穿過(guò)爐排到達(dá)燃料層，進(jìn)行燃料反應(yīng)形成高溫?zé)煔?。鍋爐工作時(shí)氣鍋的工作介質(zhì)是處于飽和狀態(tài)的汽，水混合物。以及在鍋筒本身空間的重力分離力作用，是汽水混合物得到分離。 ： 由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高在爐膛的四周墻面上，都布置一排水管，俗稱水冷壁。煙氣流經(jīng)過(guò)過(guò)熱氣后掠過(guò)脹接在上、下 鍋筒間的對(duì)流管束，在管束間設(shè)置了折煙墻使煙氣呈“ S”型形成曲折地橫向沖刷，再次以對(duì)流換熱的方式將熱量傳遞給管束的工質(zhì)。 。 :包括蒸汽負(fù)荷、給水溫度、飽和蒸汽含濕量、減溫水量、減溫水焓值等。但由于蒸汽量是由機(jī)組負(fù)荷決定的，不能用來(lái)作為調(diào)節(jié) 過(guò)熱蒸汽溫度 的手段。 對(duì)于單元機(jī)組，給水溫度是隨著機(jī)組的出力而變化的。但在工況不穩(wěn)定和運(yùn)行不正常的條件下，例如，當(dāng)鍋爐負(fù)荷突增，汽包水位過(guò)高，以及爐水含鹽濃度太大而發(fā)生汽水沸騰時(shí)，將會(huì)使飽和蒸汽的含濕量大大增加，由于增加的水分在過(guò)熱器中汽化要吸收熱量，在燃燒工況不變的情況下，用于使干飽和蒸汽過(guò)熱的熱量相應(yīng)減少，因而將引起 過(guò) 6 過(guò)熱蒸汽溫度 下降 。 (1)煤質(zhì)的變化 燃煤中的水分和灰分增加時(shí)，燃煤的發(fā)熱量降低，為了保證鍋爐蒸發(fā)量，必須增加燃料消耗量。 (4)配風(fēng)工況的改變 在總風(fēng)量不變的情況下，由于配風(fēng)工況不同，也會(huì)造成火焰中心位置的變化而使 過(guò)熱蒸汽溫度 發(fā)生變化。蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)主要采用噴水減溫器，煙氣側(cè)調(diào)節(jié)主要采用改變?nèi)紵鹧嬷行奈恢玫姆椒?。一般設(shè)計(jì)的噴水量約為鍋爐容量的 4％～ 7％。所有本課題采用噴水減溫法來(lái)控制過(guò)熱蒸汽溫度。過(guò)程控制技術(shù)是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。 、控制儀表組成 過(guò)程控制是通過(guò)各種檢測(cè)儀表、控制儀表（包括電動(dòng)儀表和氣動(dòng)儀表，模擬儀表和智能儀表）和電子計(jì)算機(jī) (看作一臺(tái)儀表 )等自動(dòng)化技術(shù)工具，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)監(jiān)督和自動(dòng)控制。 、非電量的 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，工業(yè)過(guò)程很復(fù)雜。有 些機(jī)理復(fù)雜（如發(fā)酵、化生過(guò)程等）的過(guò)程至今尚未背人們認(rèn)識(shí)，所以很難用目前過(guò)程辨識(shí)方法建立其精確的數(shù)學(xué)模型，因此設(shè)計(jì)能適應(yīng)各種過(guò)程的控制系統(tǒng)并非易事。過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以被控過(guò)程的特性為依據(jù)的。 在石油、化工、電力、冶金、輕工、環(huán)保和原子能等現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，過(guò)程控制的主要目的在于消除或 減小外界干擾對(duì)被控量的影響，使被控量能穩(wěn)定在給定值上，使工業(yè)生產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低能耗的目的。 串級(jí)控制系統(tǒng)特點(diǎn) 串級(jí)控制系統(tǒng)是改善控制過(guò)程品質(zhì)極為有效的方法，因而得到了較為廣泛應(yīng)用。 在一般情況下 ， 采用 P調(diào)節(jié)器就足夠了 ， 如果主 、副回路頻率相差很大 ， 也可考慮采用 PI或 PID調(diào)節(jié)器 。從被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性來(lái)看，噴水?dāng)_動(dòng)下的汽溫動(dòng)態(tài)特性不如其他擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，為了克服控制通道的滯后和慣性，采用了導(dǎo)前汽溫信號(hào) 2? 。而過(guò)熱器出口汽溫 1? 的控制，則是通過(guò)主調(diào)節(jié)器 PI來(lái)校正副調(diào)節(jié)器工作，只要1? 未 達(dá)到給定值，主調(diào)節(jié) PI的輸出信號(hào)就不斷的變化，使副調(diào)節(jié)器不斷去控制減溫水噴水量 ?W 的變化，直到 1? 恢復(fù)到給定值為止。當(dāng)導(dǎo)前汽溫慣性較大時(shí)，也可選用比例微分調(diào)節(jié)器。從系統(tǒng)的框圖看，只有一個(gè)閉環(huán)回路。但就工藝要求而言，串級(jí)控制系統(tǒng)比單回路控制系統(tǒng)多了一個(gè)測(cè)量變送器和一個(gè)控制器，增加了成本，并且單回路控制質(zhì)量即可滿足一般的小型鍋爐，所以本課題選用單回路控制系統(tǒng)來(lái)控制過(guò)熱蒸汽溫度。 過(guò) 熱 器爐 膛汽 鼓水T CT T過(guò) 熱 蒸 汽減 溫 器1234 圖 26 控制流程圖 其中： 1―熱電阻； 2―溫度變送器； 3―溫度調(diào)節(jié)器； 4―調(diào)節(jié)閥 。具有內(nèi)部計(jì)算、數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)、自診斷、自校驗(yàn)等多種功能； 管理信息 ,可供用戶參考 。 美國(guó)的另一大儀表生產(chǎn)商 Honeywell 公司 20 世紀(jì) 80 代初也開(kāi)發(fā)出第一代智能式儀表 ,及與之配套的 ST2102 智能通訊器 ,可設(shè)定智能儀表的輸出模式 :模擬式 4～20mA 輸出或數(shù)字輸出模式 DE 模式 ,以便與 DCS 實(shí)現(xiàn)數(shù)字通訊 。 a)智能式儀表的參數(shù)選擇性強(qiáng) ,在參數(shù)設(shè)置時(shí)應(yīng)正確地檢查和設(shè)定信號(hào)輸出。 2）使用環(huán)境溫度和濕度考慮。在測(cè)量范圍一定的情況下，過(guò)高的耐壓范圍將導(dǎo)致儀表精度的降低；故應(yīng)合理選擇。功能特點(diǎn)是： 1) 適用范圍 適用于溫度控制、壓力控制、流量控制、液位控制等各種現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)備配套 。 3) 多種給定方式可選 本機(jī)給定方式（ LSP） 可通過(guò)面板上的增減鍵直接修改給定值，也可以加密碼鎖定不讓修改。外掛三相 SCR 觸發(fā)器。 智能儀表接線圖如下： 12 01 91 81 71 61 51 41 31 21 13 02 92 82 72 62 52 42 32 22 18963741 052XMA56U0FDRS485端子圖報(bào)警2V 或 m A+報(bào)警1+O U TR S 4 8 52 4 V D C+二 線制 變送 器2 4 V D C+ 圖 32 智能儀表接線圖 溫度傳感器 概述 及選型 A．溫度傳感器 概述 溫度是表征物體冷熱的物理量。 接觸式測(cè)溫是通過(guò)測(cè)量體與被測(cè)介質(zhì)的接觸來(lái)測(cè)量物體溫度的。同時(shí)測(cè)量體可能與被測(cè)元件產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；此外測(cè)量體還收到耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很多高溫度的測(cè)量。 當(dāng)測(cè)量低于 150℃是溫度是，由于熱 電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)很小，故常用熱電阻測(cè)量溫度。但是，在高溫時(shí)易受到還原性介質(zhì)玷污。 B． 溫度檢測(cè)儀表的選擇原則 ，正確選擇儀表的量程和精度，正常那個(gè)使用溫度范圍一般為量程的 30%到 90%。 ： 合理選用測(cè)溫點(diǎn)位置； 防止干擾信號(hào)引入； 保證儀表正常工作。 本課題采用的是接觸式測(cè)溫方法。型號(hào)為 T2Pt100AGS， 所代表的含義是： T2:基本型號(hào)； Pt100：分度號(hào)； A：精度等級(jí)； 17 G:溫度范圍（ 0～ 850℃）； S：三線制接法。 + 2 4 V D C +智 能 儀 表 + 2 4 V D C +量 程 調(diào) 整零 點(diǎn) 調(diào) 整4 ~ 2 0 m A測(cè) 溫 元 件 圖 ： 石油、化工、防止、冶金、機(jī)電、電力 ； 航空、食品加工、醫(yī)學(xué)工程等工業(yè)和科研領(lǐng)域 ； 其他自動(dòng)化溫度檢測(cè)、變松和控制 。 %℃ ； 電源輸出二線制： 24V DC、 420mA； 長(zhǎng)期穩(wěn)定性： 1176。在一個(gè)工程控制系統(tǒng)中，接受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)，并轉(zhuǎn)換 成 直線位移或角位移，來(lái)改變閥芯與閥座間的流通截面積以控制流入或流出被控過(guò)程的流體介質(zhì)的流量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程參數(shù)的控制。 本設(shè)計(jì)選用的是 Honeywell 的電動(dòng)執(zhí)行器，型號(hào)為 ML7420A3055E，其特點(diǎn)是：無(wú)需連桿，安裝方便快捷，標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)管式接線連接，無(wú)需調(diào)整，閥門(mén)定位準(zhǔn)確，低功耗，高的關(guān)斷壓力，終端推力限位開(kāi)關(guān)，同步馬達(dá)， 0～ 10V DC 或 2～ 10V DC 信號(hào)輸入，正反作用可選，防腐設(shè)計(jì)。在 PC 技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。隨著 其 快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、 SCADA、通信及聯(lián)網(wǎng)、開(kāi)放數(shù)據(jù)接口、對(duì) I/O 設(shè) 備的廣泛支持已經(jīng)成為 主要內(nèi)容。從這些不同之處，以及 PC 技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，可以看出組態(tài)軟件未來(lái)發(fā)展的方向。在支持 OPC 的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的提供者作為服務(wù)器（ Server），數(shù)據(jù)請(qǐng)求者作為客戶（ Client），服務(wù)器和客戶之間通過(guò) DCOM 接口進(jìn)行通信，而無(wú)需知道對(duì)方內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。 OPC 現(xiàn)在已經(jīng)得到了包括 Interllution、 Simens、 20 GE、 ABB 等國(guó)外知名廠商的支持。具體的實(shí)現(xiàn)方式可分為三種：一是內(nèi)置的類 C/Basic 語(yǔ)言；二是采用微軟的 VBA 的編程語(yǔ)言；三是有少數(shù)組態(tài)軟件采用面向?qū)ο蟮哪_本語(yǔ)言。由于 VisualBasic是解釋執(zhí)行的，所以 VBA 程序的一些語(yǔ)法錯(cuò)誤可能到執(zhí)行時(shí)才能發(fā)現(xiàn)。 隨著管理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的普及，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。 Inter 的支持程度 現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)已經(jīng)趨向國(guó)際化、分布式的生產(chǎn)方式。 21 隨著以工業(yè) PC 為核心的自動(dòng)控制集成系統(tǒng)技術(shù)的日趨完善和工程技術(shù)人員的使用組態(tài)軟件水平的不斷提高，用戶對(duì)組態(tài)軟件的要求已不像過(guò)去那樣主要側(cè)重于畫(huà)面，而是要考慮一些實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用功能，如軟件 PLC，先進(jìn)過(guò)程控制策略等。目前，國(guó)內(nèi)許多大企業(yè) 紛紛投資，在裝置自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)施先進(jìn)控制。 組態(tài)王 概述 組態(tài)王（ Kingview）由北京亞控自動(dòng)化軟件有限公司開(kāi)發(fā)的，該軟件由中國(guó)科技大學(xué)學(xué)士、清華大學(xué)碩士林偉總設(shè)計(jì)，經(jīng)數(shù)十位工程師歷時(shí) 五 年開(kāi)發(fā)成功，是最優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn)組態(tài)軟件，居全國(guó)同類軟件產(chǎn)銷量第一。 可以在整個(gè)生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部將各種系統(tǒng)和應(yīng)用集成在一起，實(shí)現(xiàn)“廠際自動(dòng)化”的最終目標(biāo)。尤其考慮三方面問(wèn)題：畫(huà)面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫(huà)。還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。 過(guò)熱蒸 過(guò)熱蒸汽溫度 度控制界面設(shè)計(jì) 根據(jù)上一章節(jié)工藝流程和控制方案的確定，設(shè)計(jì)如下的監(jiān)控界面： 繪制界面 ： 圖 41 監(jiān)控界面 定義數(shù)據(jù)變量（表 41） 表 41 定義的數(shù)據(jù)變量 序號(hào) 變量名 參數(shù)號(hào) 數(shù)據(jù)類型 讀寫(xiě)屬性 意義 1 減溫水調(diào)節(jié)閥 內(nèi)存整型 讀寫(xiě) 閥門(mén)開(kāi)度 2 過(guò)熱蒸汽溫度 內(nèi)存實(shí)型 讀寫(xiě) 過(guò)熱蒸汽溫度 3 P REAL1 I/O 實(shí) 型 讀寫(xiě) 比例值 4 I REAL2 I/O 實(shí) 型 讀寫(xiě) 積分時(shí)間 5 D REAL3 I/O 實(shí) 型 讀寫(xiě) 微分時(shí)間 6 SP REAL4 I/O 實(shí) 型 讀寫(xiě) 給定值 7 PV REAL4 I/O 實(shí) 型 只讀 過(guò)程值 23 選擇設(shè)備： 其相關(guān)設(shè)置如下：設(shè)計(jì)邏輯名稱： baite2； 選擇串口號(hào)： COM2； 設(shè)置設(shè)備地址： 2； 通信參數(shù)：默認(rèn)； 完成。 13 實(shí)時(shí)報(bào)表 彈起時(shí) ShowPicture(實(shí)時(shí)報(bào)表畫(huà)面 )。 組態(tài)王中的報(bào)警和事件主要包括變量報(bào)警事件、操作事件、用戶登陸事件和工作站事件。包括組態(tài)王的 SQL 訪問(wèn)管理器和 SQL 函數(shù)。表格模板和記錄體都是在工程瀏覽器中建立的。 即能反應(yīng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)情況，也能對(duì)長(zhǎng)期的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，使管理人員能夠?qū)崟r(shí)掌握和分析生產(chǎn)情況。另外，工程人員還可以制作各種報(bào)表模板，實(shí)現(xiàn)多次使用，以免重復(fù)工作。當(dāng) 被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握 ,或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí) ,控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí) ,系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定 ,這時(shí)應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。 比例（ P）控制 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng) ,如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差 ,則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng) 。因此 ,比例 +積分 (PI)控制器 ,可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)