電廠鍋爐壓力控制原理與設(shè)計(jì)

摘 要：電廠鍋爐一般采用壓力控制原理，本文主要介紹這種壓力控制原理的設(shè)計(jì)，在對(duì)壓力的水位進(jìn)行一定要求后，我們主要運(yùn)用計(jì)算機(jī)與模糊控制技術(shù)來(lái)監(jiān)控整個(gè)壓力系統(tǒng)，在結(jié)合系統(tǒng)的整個(gè)硬件和軟件，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和研究。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐； 壓力控制原理；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

未來(lái)的30-50年，我國(guó)的一次能源的生產(chǎn)和耗費(fèi)還將主要依賴煤碳，我國(guó)電廠長(zhǎng)期依賴煤碳的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)不會(huì)改變， 此種結(jié)構(gòu)是由我國(guó)的特殊國(guó)情所決定的，即中國(guó)多煤少油少氣的能源資源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和現(xiàn)階段社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所決定的， 毫無(wú)疑問(wèn)我國(guó)的煤碳消耗量將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。這種能源結(jié)構(gòu)必將消耗大量煤碳，因此提高煤碳的利用率，改進(jìn)發(fā)電設(shè)備，擔(dān)高科技含量，充分的利用有限的煤碳顯的尤為重要。本文針對(duì)電廠鍋爐壓力控制進(jìn)行研究，給出其基本原理和設(shè)計(jì)思路，為相關(guān)企業(yè)提供參考。這樣可以提高我們的煤炭的利用率，為節(jié)約能源做出一番貢獻(xiàn)。

1.關(guān)于鍋爐壓力的監(jiān)控方法的理解

鍋爐壓力的監(jiān)測(cè)設(shè)備包括了水壓傳感器、水壓變送器及顯示指示儀等組成的下機(jī)和上位微機(jī)控制系統(tǒng)。水壓傳感器的輸出壓力差會(huì)經(jīng)過(guò)一種變送器的轉(zhuǎn)換成為與壓力差成正比地標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，從而指示被測(cè)量水壓和水位的實(shí)時(shí)值，并運(yùn)用以可編程序邏輯控制器為核心地中位機(jī)對(duì)輸入、輸出以及邏輯控制等功能進(jìn)行集成，PLC通信接口為通用標(biāo)準(zhǔn)借口，能夠順利與上位微機(jī)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并完成對(duì)相應(yīng)信號(hào)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)處理和直接控制。

鍋爐汽包的壓力從較小的值變化到鍋爐汽包額定的工作壓力，但是正常水位下水壓傳感器的輸出壓差是不變的。而當(dāng)水位逐漸偏離正常水位時(shí)，輸出 便會(huì)受到汽包壓力變化地影響。

2關(guān)于鍋爐壓力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程

對(duì)于鍋爐壓力系統(tǒng)而言，我們必須了解整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程才能對(duì)它進(jìn)一步加深了解。電廠鍋爐的壓力控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)上是其上位的監(jiān)控中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行的實(shí)時(shí)性監(jiān)控，這意味著對(duì)整個(gè)系統(tǒng)地可靠性、穩(wěn)定性和抗干擾能力均有較高地要求。

這個(gè)系統(tǒng)的核心部分是可編程序控制器（PLC）為核心。在這類系統(tǒng)中，首先，下位機(jī)必須能夠?qū)⒉杉降馗鞣N各樣的在線數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、及時(shí)并可靠的傳送至其上位工作控制機(jī)控制中心；同樣重要的是，上位機(jī)地控制指令需要即時(shí)準(zhǔn)確無(wú)誤的傳送至其各個(gè)下位機(jī)系統(tǒng)，而順利完成這兩個(gè)方面工作地關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)交換[2]。

以可編程邏輯控制器系統(tǒng)作為核心組件的計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)必須考慮到地問(wèn)題主要包含系統(tǒng)的硬件配置、特定系統(tǒng)下信號(hào)通訊程序的編寫(xiě)、通訊協(xié)議地確定及實(shí)現(xiàn)方法等。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要部件還包括電廠局域網(wǎng)、各種傳感器、各種控制欲報(bào)警設(shè)備、觸摸屏、各種連接線，通過(guò)系統(tǒng)的原理圖，我們可以看出系統(tǒng)各個(gè)部件的選擇也是非常重要的過(guò)程，要給予足夠重要，我們也應(yīng)該相當(dāng)重視。

完整的設(shè)計(jì)一個(gè)由PLC作為核心部件構(gòu)成的應(yīng)用控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其有許多步驟組成，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)始，包括系統(tǒng)構(gòu)成的確定， 點(diǎn)數(shù)的確定，確定控制方式，外圍電路設(shè)計(jì)， 分配，確定存儲(chǔ)器容量，選擇外段，選擇 模塊，控制回路設(shè)計(jì)，還有程序設(shè)計(jì)，最后還要進(jìn)行試運(yùn)行調(diào)試運(yùn)行，驗(yàn)收等，是一個(gè)科技含量較高的產(chǎn)品。

本文中的設(shè)計(jì)構(gòu)思與常用地繼電器控制邏輯設(shè)計(jì)思想相比，具有以下一些特點(diǎn)，例如單組件地選擇代替了原先部件的選取，還有用簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)代替了原來(lái)的復(fù)雜而成本高昂的硬件設(shè)計(jì)。

3.關(guān)于鍋爐壓力系統(tǒng)的控制

在電廠鍋爐運(yùn)行控制中，需要同時(shí)保證水位、壓力按照一定的規(guī)律變化，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，鍋爐的水位、壓力除了受到系統(tǒng)的控制作用以外，還會(huì)相互作用。當(dāng)傳感器將壓力信號(hào)傳輸給中央控制器后，壓力調(diào)節(jié)器會(huì)通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，使壓力向正常的范圍內(nèi)變動(dòng)，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)之后再次進(jìn)行壓力檢測(cè)，傳輸至PLC，如若不在正常范圍，將再次進(jìn)行調(diào)整，這個(gè)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，直至鍋爐壓力恢復(fù)至正常水平。鍋爐水位的調(diào)節(jié)與壓力調(diào)節(jié)類似，傳感器將鍋爐水位傳至PLC，然后PLC通過(guò)水節(jié)流裝置對(duì)水位進(jìn)行調(diào)整，傳感器檢測(cè)到實(shí)際水位的變化并傳至中央控制器（PLC），PLC判斷水位是否恢復(fù)至正常水位，如若不再正常水位，則重復(fù)上述過(guò)程直至恢復(fù)正常為止。

為了更好的發(fā)揮設(shè)計(jì)系統(tǒng)的效能，避免在鍋爐的水位和壓力監(jiān)控中響應(yīng)的延時(shí)性和非線性較嚴(yán)重的問(wèn)題，本文采用了模糊控制的思想， 根據(jù)對(duì)鍋爐水位、壓力的控制經(jīng)驗(yàn)，便可總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)性的模糊控制理論。

由于實(shí)際中系統(tǒng)地輸入輸出量都是連續(xù)的，因此有必要先把各變量轉(zhuǎn)換成一定地模糊性子集，重新定義其論域，給出所有模糊變量對(duì)應(yīng)的論域隸屬度，最后采用離散思維的計(jì)算方法算出相應(yīng)地模糊控制變量。

本文采用了正態(tài)頒對(duì)各模糊變量對(duì)應(yīng)的論域隸屬度進(jìn)行描述 [1]，則可根據(jù)模糊控制計(jì)算原理可首先求得模糊關(guān)系的矩陣：通過(guò)計(jì)算得到的 和 值按照從屬函數(shù)取最大值地原則編制成模糊控制附表，存入微機(jī)存儲(chǔ)器，而在實(shí)際控制時(shí)，只需按照檢測(cè)得到的壓力值、水位偏差值及其變化速率，便可從模糊控制附表中直接查取對(duì)應(yīng)的水位、壓力控制值。

我們可以由事先對(duì)水位、壓力的試驗(yàn)來(lái)確定實(shí)際的 的值，詳細(xì)的操作是：首先設(shè) 值為零，并對(duì)水位、壓力進(jìn)行測(cè)試，此時(shí)的控制可能會(huì)有較大的波動(dòng)，隨后可以逐漸增大 的值，使溫度和濕度的波動(dòng)逐漸減小，其一般位于0～1之間。可以通過(guò)解耦過(guò)程對(duì)上面求出的水位和壓力控制值 進(jìn)一步進(jìn)行控制解耦操作[3]，則可獲取控制儀地實(shí)際的輸出。

5.結(jié)束語(yǔ)

本文的設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)各大電廠鍋爐的水位、壓力監(jiān)控具有良好效果，經(jīng)受住各項(xiàng)嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)，能過(guò)保證鍋爐的安全、正常、可靠地進(jìn)行生產(chǎn)。改系統(tǒng)通過(guò)在某大型電廠發(fā)電鍋爐的應(yīng)用，取得了不錯(cuò)的運(yùn)行效果，得到了廠方的一致好評(píng)。另外，此系統(tǒng)的一大特色是可以兼具鍋爐的水位、壓力現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，并能夠在參數(shù)超限時(shí)啟動(dòng)聲光報(bào)警。此系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的點(diǎn)特使其很容易應(yīng)用于其他相關(guān)的控制場(chǎng)合。

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