【文章內(nèi)容簡介】 非常廣，可對低壓、微壓、中壓、高壓和負(fù)壓等進(jìn)行測量，由此可見其測量范圍之寬廣。，以滿足制造要求。因為爐膛壓力必須滿足5～20KPa的控制要求，而煤氣總管壓力范圍為30～150KPa以及空氣總管壓力范圍為20～130KPa。因此，本設(shè)計選用彈簧管壓力表和壓力變送器的組合。 執(zhí)行器的選擇調(diào)節(jié)器的控制信號由執(zhí)行器進(jìn)行接收，再經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)把它轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的直線位移或角位移，進(jìn)而對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行操作，將控制變量改變后，使控制參數(shù)滿足原先預(yù)想的要求。執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)二者構(gòu)成了執(zhí)行器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是產(chǎn)生位移或推力的裝置，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)就是可以對能量或物料輸送量直接進(jìn)行改變的裝置。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和液動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇就是從以上三者中進(jìn)行選擇的。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇不僅需要考慮以下幾點，包括經(jīng)濟(jì)效益、控制精度和現(xiàn)場狀況，還需要滿足介質(zhì)和能源的工藝要求。氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是工作可靠、價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)便捷，還可以預(yù)防火災(zāi)和爆炸。本設(shè)計之所以使用氣動執(zhí)行器，是因為焦?fàn)t煤氣極其容易燃燒、爆炸。氣動執(zhí)行器不但使用便捷，成本降低，還能對煤氣的燃燒和爆炸進(jìn)行有效地預(yù)防，以減少意外事故發(fā)生的概率[8]。來自電/氣轉(zhuǎn)換器的輸出氣壓信號被氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收，然后把它轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的推桿直線位移，實現(xiàn)對調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的推動。壓縮空氣是氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動力源泉，來自調(diào)節(jié)器的輸出信號被氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收，由膜片或氣缸對閥門連桿動作進(jìn)行驅(qū)動，進(jìn)而對被控介質(zhì)的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終把被控變量控制在此系統(tǒng)允許的范圍里?；钊胶捅∧な绞菤鈩訄?zhí)行機(jī)構(gòu)的兩種形式，而薄膜式中最常見的就是氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能夠直接對閥桿進(jìn)行驅(qū)動，價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、輸出行程偏小是氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點[9]?；钊揭蚱湫谐涕L，所以只能用于有特殊需要的場合，但其缺點是價格昂貴。本設(shè)計的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是屬于薄膜式的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。被控介質(zhì)在生產(chǎn)過程中的特性存在很大區(qū)別，有的是高粘度的，有的是強(qiáng)腐蝕的，還有的是高壓的；有的流量是合流，有的流量是分流，且流量大小各不相同，所以流體的流動狀態(tài)也都不一樣。所以其結(jié)構(gòu)形式的選取不僅需要考慮流體的流動狀態(tài)、被控介質(zhì)的特點、過程控制的要求和工藝要求，還需要考慮閥門的結(jié)構(gòu)特點及其經(jīng)濟(jì)性和合理性。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)又名調(diào)節(jié)閥，它無異于普通閥門，是一個可以改變局部阻力的節(jié)流元件。隨著閥芯在閥體內(nèi)的位置發(fā)生變化，閥座和閥芯間的流通面積也發(fā)生了改變，也就是閥的阻力系數(shù)發(fā)生了變化，與此同時，被控介質(zhì)的流量也發(fā)生了改變，最后實現(xiàn)對工藝變量進(jìn)行調(diào)節(jié)的目標(biāo)。調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式因不同的使用要求而有很多種，下面介紹主要的幾種: 角形閥、直通單座閥、三通閥、直通雙座閥、套筒閥、高壓閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、蝶閥。角形閥因其阻力小，流路簡單，且閥體呈現(xiàn)直角形，所以常被用于高粘度、高差壓、有顆粒或懸浮物物料流量控制的場合。調(diào)節(jié)閥使用底進(jìn)側(cè)出的方式會獲得很好的穩(wěn)定性。出于考慮閥芯使用壽命長久的考慮，高壓場合時調(diào)節(jié)閥使用側(cè)進(jìn)底出的方式會獲得良好的穩(wěn)定性。此設(shè)計的全部空氣閥和煤氣閥使用的都是角形閥。煙道百葉窗擋板利用轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)達(dá)到控制流體流量的目的。擋板軸、擋板、軸封和閥體共同構(gòu)成煙道窗口的擋板。因其成本微小、結(jié)構(gòu)緊密，且流通能力大的特性被應(yīng)用在大流量、大口徑、低差壓，且存在懸浮物流體的場合，但泄漏量偏大是其缺點。因本設(shè)計的控制爐膛壓力的煙道百葉窗壓差小，口徑大，流通量大，且存在一定的泄漏量對爐壓控制影響較小，所以選用煙道百葉窗。控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件就是控制閥，控制器發(fā)出的命令被控制閥接收并執(zhí)行。直接影響控制作用好壞的因素是看控制閥的選擇是否適當(dāng)。所以，就控制閥的選擇，一定要慎重。控制閥接收氣壓信號，隨著輸入壓力的變大，控制閥的開度也變大，這就是氣開閥；相反，控制閥接收氣壓信號，隨著輸入壓力的減小，控制閥的開度也變小，就是氣閉閥。就一個相對完整、具體的控制系統(tǒng)而言，具體的生產(chǎn)工藝決定了氣閉閥或者氣開閥的選擇。對于一般情況，氣閉閥或者氣開閥的選擇需要滿足一下幾點要求。第一，要考慮生產(chǎn)安全。如果發(fā)生信號中斷，首先應(yīng)該確保工作人員和生產(chǎn)設(shè)備的安全。換言之，控制器因故障而沒有輸出，氣源供氣停止，控制網(wǎng)的膜片因破裂而導(dǎo)致氣體外泄，若以上任一情況導(dǎo)致控制閥無法進(jìn)行正常的工作，因而導(dǎo)致氣閉閥變成全開，氣開閥變成全閉，也要保障人員和設(shè)備的安全，將發(fā)生事故的概率降到最低。第二，要確保產(chǎn)品的質(zhì)量。若控制閥因處于無能源狀態(tài)（即氣閉閥變成全開，氣開閥變成全閉）變回其起始位置時，也要確保產(chǎn)品的質(zhì)量。第三，要考慮動力、成品和原料的低損耗。要考慮介質(zhì)的特性。若控制閥處在失去能源的狀態(tài)時，也能盡量把產(chǎn)品和原料浪費降到最低。此外，當(dāng)產(chǎn)品和原料發(fā)生結(jié)晶、易凝或聚合后，盡量防止控制閥因失去能源而造成嚴(yán)重的后果[10]。就生產(chǎn)安全而言，若控制器因故障沒有信號輸出，或煤氣系統(tǒng)中斷沒有信號輸出時，執(zhí)行器的閥芯回到原始狀態(tài)，防止事故的發(fā)生?？紤]到異常情況下的爆炸，壓力調(diào)節(jié)閥選擇氣閉式是合理的，倘若因壓力過高而致使事故的發(fā)生，壓力執(zhí)行器全開，以防因壓力過高而造成嚴(yán)重的不良后果[11]。 控制器的選擇控制器是傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)的核心部分。負(fù)責(zé)整個控制系統(tǒng)的“命令”，控制器的正確選擇，不僅可以對控制品質(zhì)進(jìn)行改善，而且能夠提高系統(tǒng)的控制品質(zhì)。壓力控制器是此控制系統(tǒng)的控制器，因為控制器的選擇一定要符合實際工藝要求，所以有必要選擇合適的控制器?？刂埔?guī)律的選擇：比例控制、比例積分控制、比例積分微分控制是控制器的三種最基本的控制規(guī)律。 比例控制規(guī)律的特征是：控制器的輸入信號和輸出信號成比例，也就是閥門的變化和偏差變化有相應(yīng)的關(guān)系。它可以很好的避免擾動的影響，過渡時間快?？墒?，單一的比例控制器在整個過程結(jié)束后仍有余差存在，并且負(fù)荷的變化大，余差也大。三種控制規(guī)律中最基本的控制規(guī)律是比例控制規(guī)律，它可以獨立使用，也可以和其它規(guī)律結(jié)合使用。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、整定方便。該控制器適合調(diào)節(jié)通道滯后很小、負(fù)荷變化小、控制要求低、被控量可以有一定余差的場合。比如，可以使用比例控制器的場合有；冷凝器液面、一般的精餾塔塔底液面和次要的蒸汽壓力控制系統(tǒng)。比例積分控制規(guī)律的特征是：控制器的輸出信號不但和偏差的大小成一定比例，還和偏差有著一定的數(shù)學(xué)關(guān)系。同時具有比例和積分兩種控制規(guī)律的控制器叫做比例積分控制器。它的應(yīng)用最為廣泛。適用于調(diào)節(jié)的場合為。通道滯后很小、負(fù)荷變化小、被控的變量不能有余差。采用該控制器的控制系統(tǒng)有：管道的壓力控制系統(tǒng)和一些嚴(yán)格要求的液位控制系統(tǒng)。比例積分微分控制規(guī)律的特征是：較其它兩種增加了微分作用，因此控制器的輸出不但和偏差的存在時間和大小有關(guān)，并且還和偏差的變化快慢成比例，所以對于系統(tǒng)小的容量滯后可以起到提前補(bǔ)償作用，而且可以改善積分作用引起的系統(tǒng)不穩(wěn)定。三種控制規(guī)律都具備的控制器叫做比例積分微分控制器，還稱三作用控制器，其綜合和三種控制規(guī)律的優(yōu)點，所以是一種較理想的控制規(guī)律。適用于調(diào)節(jié)的場合有：容量滯后大、負(fù)荷變化不小、控制效果要求高的場合。根據(jù)控制規(guī)律的特征和工藝要求，單回路控制系統(tǒng)，選壓力作為其參數(shù)，為了保證穩(wěn)定，比例較大，可以加入積分，采用比例積分控制器，因此可增強(qiáng)控制作用；控制器不需要微分作用，如果要加微分作用，只有當(dāng)對象容量滯后大時才可以[12]。因此在單回路控制系統(tǒng)中控制器的控制規(guī)律采用PI控制規(guī)律。即爐膛壓力控制器、煤氣壓力控制器和空氣壓力控制器都是采用PI控制規(guī)律。 控制器的正反作用的選擇：正作用和反作用一般是工業(yè)控制器都具備的兩種工作方式。當(dāng)控制器的輸出信號跟著被控量的增大而增大時，此時控制器的工作方式為正作用；相反，當(dāng)控制器輸出信號跟著被控量的增大而降低時，控制器的工作方式為反作用。為了適應(yīng)不同的被控對象，實現(xiàn)閉環(huán)負(fù)反饋的控制要求，控制器設(shè)定了正作用和反作用。在一個閉環(huán)控制系統(tǒng)中，控制器、被控對象、變送器以及執(zhí)行器等各個環(huán)節(jié)都有它們各自的作用。如果各個部分的組合不妥，讓系統(tǒng)構(gòu)成正反饋，控制系統(tǒng)就起不到控制作用，并且生產(chǎn)過程的穩(wěn)定也會被破壞。由于不能隨意選定變送器、被控變量和執(zhí)行器的正反作用方向，所以要通過正確的選用控制器的作用方式來實現(xiàn)控制系統(tǒng)閉環(huán)負(fù)反饋特點。假如規(guī)定控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)作用方式如下：1．控制器工作于正作用為“—”，工作于反作用為“十”；2．執(zhí)行器的閥門氣開式為“十”；氣關(guān)式為“一”；3．被控變量隨操縱變量的增加而增加為“十”，隨操縱變量的增加而減小為“一”；4．測量變送器肯定為 “十”。判斷規(guī)則：控制系統(tǒng)中如果各環(huán)節(jié)規(guī)定符號的乘積為正，則為負(fù)反饋系統(tǒng)。首先考慮爐膛壓力控制系統(tǒng)，變送器的靜態(tài)放大系數(shù)Km通常為正，所以只需要調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kc，調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)Kv，被控過程放大系數(shù)KO相乘為正即可。根據(jù)調(diào)節(jié)閥正反作用的控制規(guī)律，因調(diào)節(jié)閥為氣閉形式，所以Kv為負(fù)，由于煙道百葉窗開度變大，煙囪吸力變大，其爐膛負(fù)壓變大，所以為反作用過程，即KO為負(fù)。因為根據(jù)單回路系統(tǒng)的各部分增益乘積應(yīng)為正的原則，即Kc*Kv*Ko*Km0,所以調(diào)節(jié)器的Kc應(yīng)為正，即反作用方式的調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器設(shè)置正反作用的目的是使控制系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)。依據(jù)上面分析的判斷規(guī)則，判斷出爐膛壓力控制系統(tǒng)的壓力控制器為反作用控制器。 同理，可判斷出3個單回路控制系統(tǒng)的壓力控制器均為反作用控制器。 PLC選型PLC(Programmable Logic Controller)是可編程序控制器的英文縮寫, 在我國的應(yīng)用非常廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線領(lǐng)域等都有應(yīng)用[13]。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)。它可以取代傳統(tǒng)的繼電器完成開關(guān)量的控制, 例如,將按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、無觸點開關(guān)或者敏感元器作為輸入信號, 輸出信號可控制電動閥門、電磁閥、開關(guān)和步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通過運用編程的存儲器, 在其內(nèi)部存儲, 并對其進(jìn)行邏輯的運算, 對計算進(jìn)行定時、運用順序控制、采用算術(shù)運算等操作的指令,對各種類型的工業(yè)儀表和生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化