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生产中的锅炉液位控制技术
发表时间：2019-05-29 点击次数： 技术支持：15601403222
液位控制技术作为锅炉系统控制中较为重要的一项技术,也成为了锅炉制造企业技术含量的衡量点。锅炉液位是通过操纵进流量或出流量来控制的,因此其液位被认为是比较容易控制的回路。但是, 在实际生产运行中, 锅炉的液位控制直接影响了锅炉是否正常运行及运行的安全。锅炉液位控制技术在锅炉的设计制造中占有重要地位, 为了增强锅炉产品的市场竞争力, 各个锅炉生产厂家正在通过不断的技术创新来对锅炉液位的控制技术增加技术含量。就我国锅炉液位控制技术进行了简要的论述。
1 锅炉液位控制的难点
液位的控制技术是通过控制进水或出水阀门的开度, 改变水流量来实现的, 而水温的控制是通过调节加热的功率来实现的。锅炉液位的控制是锅炉控制系统较为重要和比较难于控制得一向。由于在锅炉运行过程中存在进水量和出水量的变化, 所以很难通过调整PID 控制器参数来满足所有的运行条件, 获得理想的控制效果。调整过量会导致流量回路动作频繁, 从而给下游设备带来了额外的干扰。这样就导致液位控制器通常处于欠调正状态允许液位在一定范围内波动, 以减小出水量的变化。然而, 欠调正的PID 不能及时抑制大扰动, 这就可能引起锅炉运行的安全问题。另外, 液位的波动也会破坏锅炉运行过程的稳定, 使得蒸汽输送等不易控制。影响锅炉液位的关键变量有给水流量,蒸汽出口流量和混合燃料的进料量。各变量都有各自不同的扰动。较冷的给水造成相应的纯滞后。蒸汽流出量的突然增加造成了典型的“ 假水位”现象, 使得过程暂时改变了方向, 容易产生误操作而导致发生事故。
2 锅炉液位控制技术
2.1 锅炉液位控制技术的重要性
在锅炉液位控制系统中锅炉汽包液位的控制需要控制在中间位置, 以防止锅炉水管上产生热应力( 液位过低) 或水管腐蚀( 液位过高) 。这就使得锅炉液位控制精度要求必须提高, 以保证锅炉运行的安全性。如果液位控制不当可能会引起系统停车, 能源浪费以及设备寿命的缩短。
2.2 鲁棒MFA 控制器技术简析
鲁棒MFA 控制技术是锅炉液位控制中较为先进的控制技术, 使用鲁棒MFA 控制器来控制液位能平滑锅炉内的进水量及出水量, 以及能量的传输, 同时也避免了在不正常的工况条件下出现过高或过低的液位。一般在锅炉中应用3 冲量MFA 控制系统来对锅炉也未进行控制。3 冲量MFA 控制系统能有效地控制汽包液位。MFA 液位控制器和给水控制器组成了一个串**控制系统对汽包液位加以调节, 并补偿了给水和流出蒸汽的扰动。MFA 控制器解决了液位控制回路大而变化的时滞问题。MFA 控制器保持了给水量和蒸汽需求变化之间的平衡。而且使用MFA 控制器可以有效地解决“ 收缩和膨胀”问题, 克服汽压大负荷变化和其他设备的扰动, 将液位控制在高限和底限范围内。同时MFA 控制器可以避免液位过高或过低、防止蒸汽系统停车、控制蒸汽温度等优点。提高了蒸汽系统的安全性, 同时节约了大量的能源。
2.3 AT89S51 计算机芯片控制技术
AT89S51 计算机芯片控制系统计算机系统、控制显示报警系统、数据采集及数据输出控制系统组成。系统的核心部分是一片AT89S51微处理器。AT89S51 微处理器是一种与MCS- 51 系列芯片兼容, 带有4KB 闪速可擦除只读存储器的低功耗、高性能CMOS 结构的8位微处理器。这种处理器除正常工作外还可工作于低功耗的闲置和掉电模式, 进一步减少了芯片的功耗。而且这种基于AT89S51 微处理器的系统的结构十分紧凑。紧凑的结构, 有助于降低功耗、提高系统的可靠性。同时系统通过连接一个2×4 的键盘来分别实现液位上、下限显示、液位上、下限的设定等功能。显示器是由4位LED 组成, 用于实时显示各个液位的高度,以及显示液位的上、下限值。并且该系统集成的报警功能可以衡好的对液位的高度超出设定值范围时进行声、光报警增加系统的安全。
系统的数据采集部分由液位变送器、放大电路和A/D 转换器组成。液位变送器的输出为4～20mA 的电流信号, 经过转换放大电路转换成A/D0809 所能接收0 ～5V 电压信号。在AT89C51 单片机的控制下, 实时采集液位数据, 并对数据进行处理。输出控制部分根据PID算法所的结果, 通过步进电机对流量阀进行控制, 实现液位控制的目的。这种锅炉液位控制系统的优势在于通过计算机辅助系统减少人工操作, 同时对于控制系统的安全性也有所提高。
2.4 外置超声波液位控制技术
外置式超声波液位控制技术是一种新型液位测量控制报警技术。主要用于监测和控制锅炉液面, 实现上下限报警或监测控制管道中是否有液体存在( 干态保护) 。这种技术对于锅炉壁厚的**大测量控制厚度为50mm。较适用于中小型制造企业生产及供热锅炉。这种技术不受介质密度、介电常数、导电性、反射系数、压力、温度、沉淀等因素的影响。其基本工作原理是: 液位控制器的探头通过耦合剂, 将其产生的高频超声波脉冲耦合到容器外壁。这个脉冲会在容器壁和液体中传播, 还会被容器内表面反射回来。通过对这种反射特性的检测和计算, 就可以判断出液位是否达到了液位控制器安装的位置。液位控制器输出继电器信号, 来完成对液位的监控。然后将接受到的数据转换为信号, 通过单片机的计算后反馈至控制系统, 对锅炉液位进行补水、防水等操作。该技术具有重复性误差小、滞后时间短、探测控制温度较高等特点。因此, 其更适用于需要高热能的工作。
3 锅炉液位控制的发展前景
通过上述的分析和论述, 我们可以很清楚的认识到锅炉液位控制技术正在紧跟科技的发展。不断地将新的技术引入的锅炉液位控制技术中来。这就为锅炉控制技术的发展提供有力的技术后盾。我国现拥有的锅炉设备四十多万台, 这些锅炉是工业、农业及民用上不可缺少的动力设备, 也是用于各行业及民用采暖中的重要设备。锅炉现代化的管理不但需要安全、自动化的控制方案, 还需考虑到高效、节能、无污染、无噪音等方面的因素。
所以, 对于锅炉的研究仍是一个需要探索、研究和学习的领域。而随着计算机网络技术的快速发展, 自动化控制技术在锅炉液位控制方面应用的案例也越来越多。自动化控制、实时监控记录、故障报警及故障点自动监测等技术也将不断地应用到锅炉控制系统中, 为锅炉液位控制技术提供更多、更为有效的支持。
1 锅炉液位控制的难点
液位的控制技术是通过控制进水或出水阀门的开度, 改变水流量来实现的, 而水温的控制是通过调节加热的功率来实现的。锅炉液位的控制是锅炉控制系统较为重要和比较难于控制得一向。由于在锅炉运行过程中存在进水量和出水量的变化, 所以很难通过调整PID 控制器参数来满足所有的运行条件, 获得理想的控制效果。调整过量会导致流量回路动作频繁, 从而给下游设备带来了额外的干扰。这样就导致液位控制器通常处于欠调正状态允许液位在一定范围内波动, 以减小出水量的变化。然而, 欠调正的PID 不能及时抑制大扰动, 这就可能引起锅炉运行的安全问题。另外, 液位的波动也会破坏锅炉运行过程的稳定, 使得蒸汽输送等不易控制。影响锅炉液位的关键变量有给水流量,蒸汽出口流量和混合燃料的进料量。各变量都有各自不同的扰动。较冷的给水造成相应的纯滞后。蒸汽流出量的突然增加造成了典型的“ 假水位”现象, 使得过程暂时改变了方向, 容易产生误操作而导致发生事故。
2 锅炉液位控制技术
2.1 锅炉液位控制技术的重要性
在锅炉液位控制系统中锅炉汽包液位的控制需要控制在中间位置, 以防止锅炉水管上产生热应力( 液位过低) 或水管腐蚀( 液位过高) 。这就使得锅炉液位控制精度要求必须提高, 以保证锅炉运行的安全性。如果液位控制不当可能会引起系统停车, 能源浪费以及设备寿命的缩短。
2.2 鲁棒MFA 控制器技术简析
鲁棒MFA 控制技术是锅炉液位控制中较为先进的控制技术, 使用鲁棒MFA 控制器来控制液位能平滑锅炉内的进水量及出水量, 以及能量的传输, 同时也避免了在不正常的工况条件下出现过高或过低的液位。一般在锅炉中应用3 冲量MFA 控制系统来对锅炉也未进行控制。3 冲量MFA 控制系统能有效地控制汽包液位。MFA 液位控制器和给水控制器组成了一个串**控制系统对汽包液位加以调节, 并补偿了给水和流出蒸汽的扰动。MFA 控制器解决了液位控制回路大而变化的时滞问题。MFA 控制器保持了给水量和蒸汽需求变化之间的平衡。而且使用MFA 控制器可以有效地解决“ 收缩和膨胀”问题, 克服汽压大负荷变化和其他设备的扰动, 将液位控制在高限和底限范围内。同时MFA 控制器可以避免液位过高或过低、防止蒸汽系统停车、控制蒸汽温度等优点。提高了蒸汽系统的安全性, 同时节约了大量的能源。
2.3 AT89S51 计算机芯片控制技术
AT89S51 计算机芯片控制系统计算机系统、控制显示报警系统、数据采集及数据输出控制系统组成。系统的核心部分是一片AT89S51微处理器。AT89S51 微处理器是一种与MCS- 51 系列芯片兼容, 带有4KB 闪速可擦除只读存储器的低功耗、高性能CMOS 结构的8位微处理器。这种处理器除正常工作外还可工作于低功耗的闲置和掉电模式, 进一步减少了芯片的功耗。而且这种基于AT89S51 微处理器的系统的结构十分紧凑。紧凑的结构, 有助于降低功耗、提高系统的可靠性。同时系统通过连接一个2×4 的键盘来分别实现液位上、下限显示、液位上、下限的设定等功能。显示器是由4位LED 组成, 用于实时显示各个液位的高度,以及显示液位的上、下限值。并且该系统集成的报警功能可以衡好的对液位的高度超出设定值范围时进行声、光报警增加系统的安全。
系统的数据采集部分由液位变送器、放大电路和A/D 转换器组成。液位变送器的输出为4～20mA 的电流信号, 经过转换放大电路转换成A/D0809 所能接收0 ～5V 电压信号。在AT89C51 单片机的控制下, 实时采集液位数据, 并对数据进行处理。输出控制部分根据PID算法所的结果, 通过步进电机对流量阀进行控制, 实现液位控制的目的。这种锅炉液位控制系统的优势在于通过计算机辅助系统减少人工操作, 同时对于控制系统的安全性也有所提高。
2.4 外置超声波液位控制技术
外置式超声波液位控制技术是一种新型液位测量控制报警技术。主要用于监测和控制锅炉液面, 实现上下限报警或监测控制管道中是否有液体存在( 干态保护) 。这种技术对于锅炉壁厚的**大测量控制厚度为50mm。较适用于中小型制造企业生产及供热锅炉。这种技术不受介质密度、介电常数、导电性、反射系数、压力、温度、沉淀等因素的影响。其基本工作原理是: 液位控制器的探头通过耦合剂, 将其产生的高频超声波脉冲耦合到容器外壁。这个脉冲会在容器壁和液体中传播, 还会被容器内表面反射回来。通过对这种反射特性的检测和计算, 就可以判断出液位是否达到了液位控制器安装的位置。液位控制器输出继电器信号, 来完成对液位的监控。然后将接受到的数据转换为信号, 通过单片机的计算后反馈至控制系统, 对锅炉液位进行补水、防水等操作。该技术具有重复性误差小、滞后时间短、探测控制温度较高等特点。因此, 其更适用于需要高热能的工作。
3 锅炉液位控制的发展前景
通过上述的分析和论述, 我们可以很清楚的认识到锅炉液位控制技术正在紧跟科技的发展。不断地将新的技术引入的锅炉液位控制技术中来。这就为锅炉控制技术的发展提供有力的技术后盾。我国现拥有的锅炉设备四十多万台, 这些锅炉是工业、农业及民用上不可缺少的动力设备, 也是用于各行业及民用采暖中的重要设备。锅炉现代化的管理不但需要安全、自动化的控制方案, 还需考虑到高效、节能、无污染、无噪音等方面的因素。
所以, 对于锅炉的研究仍是一个需要探索、研究和学习的领域。而随着计算机网络技术的快速发展, 自动化控制技术在锅炉液位控制方面应用的案例也越来越多。自动化控制、实时监控记录、故障报警及故障点自动监测等技术也将不断地应用到锅炉控制系统中, 为锅炉液位控制技术提供更多、更为有效的支持。
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