【正文】 后送入單片機，經(jīng)單片機分析計算后輸出控制信號，通過控制給水流量來控制鍋爐水位，使鍋爐水位維持在正常的范圍內(nèi)。設計內(nèi)容是以鍋爐水位為主控信號，蒸汽流量為前饋信號給水量為控制器的反饋信號來控制給水量?？傊龥_量汽包水位控制系統(tǒng)，由于引進蒸汽流量和給水流量信號作為控制信號，系統(tǒng)動作及時，有較強的抗干擾能力，在較大的階躍擾動時都能有效地控制水位的變化，因而得到了廣泛的引用。從三沖量水位控制系統(tǒng)的可以看出，它由兩個閉合回路組成：（1）是由給水量，調(diào)節(jié)閥，控制器組成的內(nèi)回路；（2）由汽包水位對象和內(nèi)回路構(gòu)成的主回路，蒸汽流量和分流器均在閉合回路之外，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。如給水流量減少，控制器立即根據(jù)給水流量減少的信號，開大給水閥門，使水流量保持不變。[1] 圖21 三沖量框圖工業(yè)鍋爐采用三沖量控制系統(tǒng)時，當蒸汽負荷突然發(fā)生變化，蒸汽流量信號使給水調(diào)節(jié)閥一開始就向正確方向移動，即蒸汽流量增加，給水調(diào)節(jié)閥開大，抵消了由于“虛假水位”引起的反向動作，因而減小了水位和給水流量的波動幅度。在雙沖量水位調(diào)節(jié)中，對于給水量這種自發(fā)性變化不能及時反映出來，要經(jīng)過一定的延遲時間之后，給水量的擾動才能通過汽包水位的變化而被發(fā)覺，此后在克服擾動時，幾臺鍋爐的水位控制又互相影響，使得控制過程非常復雜。鍋爐的給水量在運行生產(chǎn)中經(jīng)常有自發(fā)性變化，當幾臺鍋爐并列運行時，還可能發(fā)生幾臺鍋爐的汽包水位控制互相干擾的現(xiàn)象。如果給水中斷，可能在10~30s就會發(fā)生危險水位；如僅是給水量與蒸汽量不相適應，在一分鐘到幾分鐘內(nèi)也將發(fā)生缺水或滿水事故。因此，如果給水母管壓力經(jīng)常波動，給水調(diào)節(jié)閥前后壓差不易保持正常時，不宜采用雙沖量控制。在給水壓力比較平衡時，采用雙沖量控制是能夠達到控制要求的。因而大大減小了給水和水位的波動，能夠改善控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性，提高控制質(zhì)量。[1]2. 2 雙沖量水位控制系統(tǒng)在單沖量汽包水位控制的基礎上，引進蒸汽流量作為前饋信號構(gòu)成雙沖量水位自動控制系統(tǒng)。從給水擾動下的情況看。對于中小型鍋爐在蒸汽負荷變化不大的情況下，水位受到擾動后的反應速度比較慢，“虛假水位”現(xiàn)象也不嚴重，采用單沖量控制系統(tǒng)，一般采用比例調(diào)節(jié)就能滿足生產(chǎn)上的要求，如果采用PI調(diào)節(jié)器，將得到更滿意的效果。 單沖量水位控制系統(tǒng)單沖量水位控制系統(tǒng)是以汽包水位測量信號為唯一的控制信號即水位測量信號經(jīng)變送器送到水位調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器根據(jù)汽包水位測量值與給定值的偏差去控制給水調(diào)節(jié)閥，改變給水量來保持汽包水位在容許的范圍內(nèi)。該系統(tǒng)自動化程度較高，大大降低了操作者勞動強度，降低了成本，綜合性強，實用性好，保障鍋爐正常運行。其目的是通過單片機的控制，使鍋爐汽包水位維持在正常的范圍內(nèi)，當水位超過上限或下限時，能及時報警并采取相應的措施。此外，是鍋爐能以地制宜地有效地燃用地方燃料，并為滿足環(huán)境保護的要求而努力解決煙塵污染問題，以提高操作管理水平，減輕勞動強度，保證鍋爐額定運行及運行效率，安全可靠地供熱等問題。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，鍋爐日益廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領域，成為發(fā)展國民經(jīng)濟的重要熱力設備之一。例如它難以實現(xiàn)多變量控制，復雜控制規(guī)律的控制，最優(yōu)控制，自適應控制，以及時變控制等；模擬控制屏越來越長，難以實現(xiàn)集中控制；各條系統(tǒng)之間不便進行通訊聯(lián)系，難以實現(xiàn)多級控制；控制方案的修改比較麻煩。由常規(guī)儀表和調(diào)節(jié)儀表構(gòu)成的模擬控制系統(tǒng)，雖然具有可靠性高，成本低，易于維護和操作等優(yōu)點，并在大中小企業(yè)中得到了廣泛的應用，解決了不少自動化方面的問題。在雙沖量水位自動調(diào)節(jié)的基礎上，為解決給水壓力不穩(wěn)而造成調(diào)節(jié)性下降的問題，引入給水流量作為調(diào)節(jié)器的反饋信號。前饋控制的主要特點是根據(jù)擾動的大小直接調(diào)節(jié)，使調(diào)節(jié)作用在擾動發(fā)生的同時起作用，從而減小擾動造成的被控參數(shù)的變化。水位變送器將水位信號送到調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器根據(jù)實測水位和給定值的偏差，經(jīng)過運算放大后輸出調(diào)節(jié)信號，驅(qū)動執(zhí)行器改變調(diào)節(jié)閥開度，改變鍋爐上水量，使水位控制在容許范圍內(nèi)。單沖量控制系統(tǒng)以鍋爐鍋筒水位為唯一信號的鍋爐給水連續(xù)調(diào)節(jié)。因此，掌握微型計算機應用系統(tǒng)的設計和研制技術，是開發(fā)微型計算機應用的一個重要課題。微型機算機控制系統(tǒng)的特點是，其控制功能要通過內(nèi)部的控制程序來實現(xiàn)，人們只需要改變這些程序，就可以更改鍋爐設備的控制功能，以適應新的控制要求而不需要改動硬件系統(tǒng)。目前國內(nèi)外隨便科學技術技術的發(fā)展，都采用三沖量水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該控制引進蒸汽流量和給水流量信號作為控制信號，系統(tǒng)動作及時，有較強的抗干擾能力，因此得到廣泛的應用。 應解決的主要問題本設計主要解決傳感器的選擇（溫度，壓力，水位）、輸出道的設計和軟件程序的設計。汽包水位控制系統(tǒng)，實質(zhì)上是維持鍋爐進出水量平衡的系統(tǒng)。造成這一原因是由于負荷增加時，導致汽包壓力下降，使汽包內(nèi)水的沸點溫度下降，水的沸騰突然加劇，形成大量汽泡，而使水位抬高。鍋爐控制的被調(diào)量是汽包水位，而調(diào)節(jié)量則是給水流量，通過對給水流量的調(diào)節(jié),隨著科學技術的發(fā)展，計算機的逐步普及，工業(yè)鍋爐開始采用微型機算計控制。s industrial in boiler operation production, resulting in many lost a lot of shows that the industrial boiler controlled by microputer is not only a major undertaking in the boiler safety in production, increase thermal efficiency, energy conservation, but also for the production of boilers opened up a broad prospect.This design uses the control system of threevolume water level, the boiler water level as main control signal, the steam flow as the feedforward signal, the water supply flow as feedback signalwater level by the Single Chip Machine control, to maintain the normal range of boiler. when the water level exceeds the limit or under the limit, it can be timely warning and take corresponding measures.Keywords: Three elements control Steam drum water level boiler temperature 1 引言 設計的目的和意義工業(yè)鍋爐是能源轉(zhuǎn)換和能源消耗的重要設備。通過單片機控制，使鍋爐水位維持在正常的范圍內(nèi)，當水位超過上限或下限時，能及時報警并采取相應的措施。由于我國工業(yè)鍋爐生產(chǎn)操作水平落后，造成很多大量的熱能丟失，實踐證明，工業(yè)鍋爐實現(xiàn)微型計算機控制，是鍋爐安全生產(chǎn)，提高熱效率，節(jié)約能源的一大創(chuàng)舉，也為鍋爐生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。 摘 要 鍋爐計算機控制是近年來開發(fā)的一項新技術，它是微型計算機軟、硬件、自動控制和鍋爐節(jié)能等幾項技術緊密結(jié)合的產(chǎn)物，作為鍋爐控制裝置，其主要任務是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的運行，減輕工作人員的勞動強度。采用微計算機控制，能對鍋爐進行自動檢測、自動控制等多項功能。 本設計采用三沖量水位控制系統(tǒng)，以鍋爐水位為主控信號，蒸汽流量為前饋信號，給水流量為控制器的反饋信號。關鍵詞： 三沖量控制 汽包水位 鍋爐溫度Abstract：In recent years ,puter control of boiler was a new is a union product with the close connection of microputer hardware and software, automatic control and the energy of boilersaving technology. As a boiler control devices, their main task is to ensure that the boiler security, stability and economic operate, ease the labor intensity of of microputer control, the boiler can automatically detect,automatic control, and so the backward of our contry39。由于我國工業(yè)鍋爐生產(chǎn)操作水平落后，造成大量的熱能丟失，經(jīng)濟效益很低。實踐證明，工業(yè)鍋爐實現(xiàn)微型計算機控制，是鍋爐安全生產(chǎn)，提高熱效率，節(jié)約能源的一大創(chuàng)舉，也為鍋爐生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。使汽包內(nèi)部的物料達到動態(tài)平衡，變化在允許范圍之內(nèi)，雖然鍋爐汽包水位對蒸汽流量和給水流量變化的響應呈積極特性，但是在負荷(蒸汽流量)急劇增加時，表現(xiàn)卻類似逆響應特性，即所謂的虛假水位。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標，通過調(diào)整進水量的多少來達到進出平衡，將汽包水位維持在汽水分離界面最大的汽包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發(fā)效率，保證生產(chǎn)安全。其所能達到的技術指標為（1）可以對鍋爐水位，蒸汽量和給水量分別采集（2）通過單片機控制，使鍋爐汽包水位維持在正常的范圍內(nèi)（3）具有鍵盤顯示功能（4）具有報警功能當水位超過上限或下限時，能及時報警。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀目前在國內(nèi)外主要用微型機算機控制系統(tǒng)來控制鍋爐。這種靈活性在硬聯(lián)邏輯系統(tǒng)中是沒有的。在國內(nèi)主要有，單、雙、三沖量控制系統(tǒng)來控制鍋爐汽包水位。該系統(tǒng)由水位變送器，伺服放大器，執(zhí)行器和給水調(diào)節(jié)閥組成。在單沖量水位自動調(diào)節(jié)的基礎上，加入蒸汽流量作為前饋信號，便構(gòu)成所謂的雙沖量水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。引入蒸汽流量前饋信號可以消除虛假水位對水位控制的不良影響，減小或抵消由于虛假水位現(xiàn)象而造成的調(diào)節(jié)誤動作。它采用蒸汽流量作為前饋信號，克服負荷變化引起的外擾動，減少假水位引起的調(diào)節(jié)器誤動作；用給水流量作為反饋信號，克服內(nèi)擾影響，穩(wěn)定給水量，可以進一步改善給水調(diào)節(jié)質(zhì)量。但是隨著生產(chǎn)向大型化連續(xù)化發(fā)展，對自動化技術的要求越來越高，模擬自動控制系統(tǒng)越來越表現(xiàn)出它的局限性。如果采用計算機作為自動化工具的過程控制系統(tǒng)，就能很好地解決模擬控制系統(tǒng)存在的上述問題。在現(xiàn)代化的建設中，能源的需求量非常大的，然而我國的能源利用率極低，所以提高鍋爐的熱效率，有這極為重要的實際意義。 指導思想采用三沖量水位控制系統(tǒng)，以鍋爐水位為主控信號，蒸汽流量為前饋信號，給水量為控制器的反饋信號來控制給水量。充分體現(xiàn)三沖量控制系統(tǒng)的優(yōu)越性，系統(tǒng)功能完善，結(jié)構(gòu)先進合理，能耗小，擴展靈活，便于維護，并且可靠性高，而且還極大地提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。2 設計方案 工業(yè)鍋爐汽包水位的自動控制，根據(jù)鍋爐容量大小，供給蒸汽（或熱水）的使用要求不同，通常有單沖量自動控制系統(tǒng)、雙沖量自動控制系統(tǒng)和三沖量自動控制系統(tǒng)三種形式。單沖量水位自動控制系統(tǒng)，是汽包水位自動控制中最簡單最基本的一種形式。單沖量水位存在的問題是：當鍋爐蒸汽負荷變化很大時，由于“虛假水位”現(xiàn)象的影響，在調(diào)節(jié)過程一開始，調(diào)節(jié)器根據(jù)水位先上升去關小調(diào)節(jié)閥，減少給水量，這個錯誤動作擴大了汽包進出流量的不平衡，使汽包水位和給水量的波動幅度增大，降低了調(diào)節(jié)質(zhì)量。由于給水總管壓力改變等原因所造成的給水量變動時，調(diào)節(jié)器要等到水位改變后才能動作，而調(diào)節(jié)器動作后又要經(jīng)過一段延遲時間才能影響到水位，因此將導致汽包水位發(fā)生較大的變化，調(diào)節(jié)時間長。這種水位控制的特點是：引入蒸汽流量前饋信號可以消除“虛假水位”對控制的不良影響，當負荷蒸汽變化時，就有一個使給水量與蒸汽量同方向變化的信號，可以減小或抵消由于“虛假水位”現(xiàn)象而使給水量與蒸汽流量向相反方向變化的誤動作，使調(diào)節(jié)閥一開始就向正確的方向移動。雙沖量汽包水位控制，能在負荷變化頻繁的工況下比較好的完成水位控制任務。雙沖量汽包水位控制存在的問題是：控制作用不能及時反映給水方面的擾動，當給水量擾動時，控制系統(tǒng)等于單沖量的控制。[1] 三沖量水位控制系統(tǒng)近代工業(yè)鍋爐都向大容量高參數(shù)的方向發(fā)展，一般講鍋爐容量越大，汽包的容水量就越小，容許波動的蓄水量就更少。這樣對汽包水位控制要求就更高了。當某一臺鍋爐負荷和給水量改變時，引起給水母管壓力波動而使其他鍋爐的給水量受到擾動。針對上述情況，為了把水位控制平衡，在雙沖量水位控制的基礎上引入了給水流量信號，這時調(diào)節(jié)器接受三個輸入信號：汽包水位是被調(diào)量，是主沖量信號，蒸汽流量是前饋信號，給水流量是反饋信號，這就是汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)。當由于水壓干擾使給水流量改變時，控制器能迅速消除干擾。另外，給水流量信號也是控制器動作后的反饋信號，能使控制器及早知道調(diào)節(jié)的效果，所以三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制器動作快，還可以避免調(diào)節(jié)過頭，減少波動和失調(diào)，這樣汽包水位就很少受到影響。所以三沖量控制的實質(zhì)是前饋加反饋的控制系統(tǒng)。 設計方案的確定