儲汽罐控制方案的設(shè)計

【摘 要】對工業(yè)鍋爐的儲汽罐控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，明確儲氣罐控制方案的確定，最后通過計算機進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)鍋爐，儲汽罐，控制

對于工業(yè)蒸汽鍋爐而言，其主要生產(chǎn)工藝是產(chǎn)生一定壓力的蒸汽以供生產(chǎn)或生活用。由于剛從鍋爐出來的蒸汽的壓力一般都較大，多采用壓力容器進(jìn)行中間儲存和分壓，以產(chǎn)生生產(chǎn)中所需的壓力。有時生產(chǎn)中需要多種標(biāo)準(zhǔn)壓力，為了滿足這種需求，可采用多個儲汽罐進(jìn)行中間存儲分壓。

一. 壓力控制對象的特性

壓力控制對象，通常變化速度都較快，要求相應(yīng)的檢測采樣頻率高。同時容易出現(xiàn)高頻干擾，需要采用特定的濾波手段來確保其控制精度。

本文所涉及的控制設(shè)備，為產(chǎn)生工業(yè)生產(chǎn)所需的12千克和7千克壓力，所使用的儲汽罐，共兩個，一個為100噸，另一個為50噸，分別提供12千克和7千克的壓力。儲汽罐控制系統(tǒng)如圖1所示。儲氣罐壓力分布明細(xì)表如表1所示。

P1， 為100噸儲氣罐進(jìn)氣管道，接工業(yè)鍋爐汽包蒸汽輸出管道；

P2， 為100噸儲氣罐直接輸出到指定車間的管道；

P3， 為50噸儲氣罐直接輸出到指定車間的管道；

V1， 為100噸儲氣罐進(jìn)氣管道蒸汽流量控制閥門；

V2， 為100噸儲氣罐出氣管道蒸汽流量控制閥門；

V3， 為50噸儲氣罐進(jìn)氣管道蒸汽流量控制閥門；

V4， 為50噸儲氣罐出氣管道蒸汽流量控制閥門；

Q1， 為100噸儲氣罐；

Q2， 為50噸儲氣罐；

設(shè)備的控制對象為兩個儲氣罐中的壓力。對于從鍋爐汽包輸送出來的蒸汽，其壓力大約為25千克，通過控制閥V1調(diào)節(jié)，蒸汽進(jìn)入100噸儲氣罐Q1，并保證100噸容器Q1的內(nèi)壓為23千克，在100噸儲氣罐Q1的輸出端，蒸汽通過控制閥V2調(diào)節(jié)，輸出后調(diào)整為12千克，12千克蒸汽一部分用以供給生產(chǎn)工藝中的需要，另一部分，通過控制閥V3調(diào)節(jié)后進(jìn)入50噸的儲汽罐Q2，通過調(diào)節(jié)閥V3調(diào)節(jié)，50噸儲汽罐Q2的內(nèi)壓被控制在11千克，在50噸儲汽罐Q2的輸出端，蒸汽通過V4被減壓到7千克，供生產(chǎn)工藝需要。

二.儲氣罐控制方案的確定

（一）控制閥門V1，主要控制100噸儲汽罐Q1的壓力檢測信號，通過控制系統(tǒng)計算形成單回路控制系統(tǒng)。當(dāng)100噸儲汽罐Q1中的壓力比要求的壓力大時，控制閥門V1開度減小，100噸儲汽罐Q1的內(nèi)壓相應(yīng)減?。环粗?dāng)100噸儲汽罐Q1中的壓力比要求的壓力小時，控制閥門V1開度減大，100噸儲汽罐Q1的內(nèi)壓相應(yīng)增大。

（二）控制閥門V2，主要控制去指定車間的蒸汽12千克壓力檢測信號，通過控制系統(tǒng)計算形成單回路控制系統(tǒng)。當(dāng)12千克壓力比要求的壓力大時，控制閥門V2開度減小，12千克壓力相應(yīng)減小；反之，當(dāng)12千克壓力比要求的壓力小時，控制閥門V2開度減大，12千克壓力相應(yīng)增大。

（三）控制閥門V3，主要控制50噸儲汽罐Q2的壓力檢測信號，通過控制系統(tǒng)計算形成單回路控制系統(tǒng)。當(dāng)50噸儲汽罐Q2的壓力比要求的壓力大時，控制閥門V3開度減小，50噸儲汽罐Q2的壓力相應(yīng)減?。环粗?，當(dāng)50噸儲汽罐Q2的壓力比要求的壓力小時，控制閥門V3開度減大，50噸儲汽罐Q2的壓力相應(yīng)增大。

（四）控制閥門V4，主要控制去指定車間的蒸汽7千克壓力檢測信號，通過控制系統(tǒng)計算形成單回路控制系統(tǒng)。當(dāng)7千克壓力比要求的壓力大時，控制閥門V4開度減小，7千克壓力相應(yīng)減??；反之，當(dāng)7千克壓力比要求的壓力小時，控制閥門V4開度減大，7千克壓力相應(yīng)增大。

儲汽罐控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

三. 工業(yè)控制計算機的程序設(shè)計

工業(yè)鍋爐計算機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理程序流程圖如圖3-22所示。

目前，模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器和數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換器都已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，適配器板卡的制造工藝和水平也達(dá)到一定水平。通常，模擬信號輸入通道，包含以下幾個部分。

（一）傳感器，將工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)現(xiàn)場生產(chǎn)過程中的被控量的參數(shù)檢測到，并轉(zhuǎn)化為電信號，但此信號比較弱，屬于低電平信號，容易受到干擾。

（二）變送器，將現(xiàn)場傳感器得到的低電平信號，通過放大等處理，變成統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)信號即4～20mA， 1～5V

（三）I/V變換器，將變送器送來的標(biāo)準(zhǔn)電流信號4～20mA， 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號1～5V。一般情況，可以通過利用電阻來實現(xiàn)無源I/V變換，并設(shè)置電容來濾波，設(shè)置二極管來限幅，使得變換有保護(hù)措施。也有，通過利用有源運算放大器配以適當(dāng)電阻，實現(xiàn)有源I/V變換。

（四）多路開關(guān)，將各個模擬輸入信號依次或按需接通共用放大器和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器上。

（五）采樣開關(guān)，按一定時間間隔，即采樣周期TS，把模擬連續(xù)信號，轉(zhuǎn)換成一連串脈沖信號。實際應(yīng)用中，采樣頻率是信號頻譜的最高頻率的五到十倍，甚至更高。

（六）模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，就是采用一組二進(jìn)制數(shù)碼來逼近剛才采樣的一連串離散的模擬信號，將離散模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。

（七）采樣保持器，為適應(yīng)一些隨時間變化較快的信號，使用采樣保持器能提高模擬信號輸入通道的信號頻率范圍。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換需要時間，在此期間，若輸入信號變化較大，容易引起轉(zhuǎn)換誤差，故一般都，將采樣信號用保持器保持信號，保持到模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換結(jié)束。

同樣，模擬信號輸出通道的包含反之的幾個部分，數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換器、多路開關(guān)、模擬信號采樣保持器、電壓/電流轉(zhuǎn)換器、自動/手動切換裝置等等一些部分組成。

Microsoft Visual Basic 6.0編制的程序與轉(zhuǎn)換適配器之間的連接。

本文涉及的工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)所使用的工業(yè)控制計算機，采用PCI-8320模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換適配卡。制造商通常提供必須的驅(qū)動程序和完整的動態(tài)鏈接庫來驅(qū)動和使用轉(zhuǎn)換適配器。大大方便了用戶，使用戶可以用板卡的接口程序來進(jìn)行程序設(shè)計。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉德昌，鍋爐改造技術(shù)，北京，中國電力出版社，2001

[2]張亮明，工業(yè)鍋爐自動控制，北京，中國建筑工業(yè)出版社，1987

作者簡介：

王迪，男，19770604，本科學(xué)歷，山東萊州人，上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院.