【正文】 .............................................................. 20 主程序功能 ........................................................................................ 20 主程序框圖 ........................................................................................ 21 改進(jìn)三沖量控制子程序 .................................................................... 22 并聯(lián) FUZZY/模糊自適應(yīng) PID 子程序 ............................................. 23 結(jié)論及展望 ............................................................................................................ 25 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 26 緒 論 余熱鍋爐水位控制系統(tǒng)的意義 余熱鍋爐是將工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱 煙氣 (如 ：北方供暖鍋爐 產(chǎn)生的余熱煙氣，制磚廠生產(chǎn)過程產(chǎn)生的余熱 )轉(zhuǎn)化成蒸汽，為生產(chǎn)過程提供動(dòng)力、熱能或著通過熱電站汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化為電能。 汽包水位的穩(wěn)定性是余熱鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)，為了保證余熱鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，本文設(shè)計(jì)采用了性能先進(jìn)的 PLC、微型計(jì)算機(jī)、智能調(diào)節(jié)器等自動(dòng)設(shè)備組成的余熱鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，并且以三沖量調(diào)節(jié)方式對余熱鍋爐汽包液位進(jìn)行 控制。設(shè)計(jì)（論文）中引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料，均已在設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，除此之外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 （保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）在解密后適用本授權(quán)書） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 摘 要 節(jié)約能源， 提高生產(chǎn)工藝過程中的能量利用 率和開發(fā)研究新的節(jié)能技術(shù)已成為各國研究能源利用技術(shù)的主要課題。 three impulses。水位過高，會(huì)影響汽包內(nèi)汽水分離效果，使汽包出口的飽和蒸汽帶水增多，蒸汽帶水會(huì)使汽輪機(jī)產(chǎn)生水沖擊，引起軸封破損、葉片斷裂等事故。 余熱鍋爐的現(xiàn)狀和發(fā)展 余熱鍋爐的現(xiàn)狀 節(jié)約能源，提高生產(chǎn)工藝過程中的能量利用率和開發(fā)研究新的節(jié)能技術(shù)已成為各國研究能源利用技術(shù)的主要課題。 余熱鍋爐是一種理想的節(jié)能設(shè)備， 它不但能節(jié)約能源，而且對提高主流程的質(zhì)量，減輕公害和滿足某些工藝流程要求，都起著十分重要的作用。另外，美國能源研究開發(fā)中心開發(fā)了以甲苯為工質(zhì)，回收利用燒結(jié)機(jī)排煙余熱的發(fā)電系統(tǒng)。 目前國內(nèi)外 關(guān) 于鍋爐水位控制一般均采用三沖量控制 ， 有以下兩種常用的方案 ： 單級三沖量控制系統(tǒng) 。 余熱鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 余熱鍋爐的 分類及 結(jié)構(gòu) 余熱鍋爐的分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，余熱鍋爐可分為管殼式和煙道式余熱鍋爐。煙氣通過沖刷管子的外表面將熱量傳遞給管內(nèi)的水或蒸汽。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)。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。給水進(jìn)入省煤器吸熱后，進(jìn)入汽包。其特點(diǎn)是：省去循環(huán)泵，使運(yùn)行和維修簡單。風(fēng)壓約為約 ~ 風(fēng)量為 20xx0~46000 立方米 /小時(shí)。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。這些后果都是十分嚴(yán)重的。水位測量信號經(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)。(2)引入了蒸汽流量前饋信號，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。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。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)的符號為“ +”。 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。 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。應(yīng)用軟件模塊結(jié)構(gòu)如圖 7 所示。 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。 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。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。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。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。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。 ，鍋筒壓力設(shè)定需要跟隨溫度變化曲線。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。 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?？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。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。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。 D蒸汽流量。 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。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。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)蒸汽。 余熱鍋爐生產(chǎn)工藝過程簡介 銅轉(zhuǎn)爐生產(chǎn) 過程簡介 銅轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程主要是從進(jìn)料口送入原料至爐膛內(nèi)進(jìn)行高溫熔煉。汽包還與蒸發(fā)器的上聯(lián)箱相連。 余熱鍋爐的結(jié)構(gòu) 圖 1 強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋 爐 上圖所示的余熱鍋爐就是強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐。沸水從汽包經(jīng)下降管流入鍋爐底部，在管壁受熱，變?yōu)槠旌衔?，由上升管返回汽包? 管殼式余熱鍋爐是火管鍋爐，煙氣在受熱管管內(nèi)流動(dòng)，水在 管外的鍋殼中流動(dòng)。煙道式余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)與普通鍋爐的相似，有耐火磚砌成爐膛，爐膛內(nèi)裝設(shè)管束，高溫氣體通過爐膛，將管束內(nèi)流動(dòng)的水加熱汽化。 這兩種方案都有著或多或少的缺點(diǎn)，前者 如果系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不能確保物料平衡 ， 則負(fù)荷變化時(shí) ， 水位將有余差 。美國十分重視利用城市垃圾的能源資源，目前