液位控制技術作為鍋爐系統控制中較為重要的一項技術,也成為了鍋爐制造企業技術含量的衡量點。鍋爐液位是通過操縱進流量或出流量來控制的,因此其液位被認為是比較容易控制的回路。但是, 在實際運行中, 鍋爐的液位控制直接影響了鍋爐是否正常運行及運行的安全。鍋爐液位控制技術在鍋爐的設計制造中占有重要地位, 為了增強鍋爐產品的市場競爭力, 各個鍋爐廠家正在通過不斷的技術創新來對鍋爐液位的控制技術增加技術含量。就我國鍋爐液位控制技術進行了簡要的論述。

 

　　1 鍋爐液位控制的難點

液位的控制技術是通過控制進水或出水閥門的開度, 改變水流量來實現的, 而水溫的控制是通過調節加熱的功率來實現的。鍋爐液位的控制是鍋爐控制系統較為重要和比較難于控制得一向。由于在鍋爐運行過程中存在進水量和出水量的變化, 所以很難通過調整PID 控制器參數來滿足所有的運行條件, 獲得理想的控制效果。調整過量會導致流量回路動作頻繁, 從而給下游設備帶來了額外的干擾。這樣就導致液位控制器通常處于欠調正狀態允許液位在一定范圍內波動, 以減小出水量的變化。然而, 欠調正的PID 不能及時抑制大擾動, 這就可能引起鍋爐運行的安全問題。另外, 液位的波動也會破壞鍋爐運行過程的穩定, 使得蒸汽輸送等不易控制。影響鍋爐液位的關鍵變量有給水流量,蒸汽出口流量和混合燃料的進料量。各變量都有各自不同的擾動。較冷的給水造成相應的純滯后。蒸汽流出量的突然增加造成了典型的“ 假水位”現象, 使得過程暫時改變了方向, 容易產生誤操作而導致發生事故。

 

　　2 鍋爐液位控制技術重要性及其新技術

　　2.1 鍋爐液位控制技術的重要性

在鍋爐液位控制系統中鍋爐汽包液位的控制需要控制在中間位置, 以防止鍋爐水管上產生熱應力( 液位過低) 或水管腐蝕( 液位過高) 。這就使得鍋爐液位控制精度要求須提高, 以保證鍋爐運行的安全性。如果液位控制不當可能會引起系統停車, 能源浪費以及設備壽命的縮短。

 

　　2.2 魯棒MFA 控制器技術簡析

魯棒MFA 控制技術是鍋爐液位控制中較為的控制技術, 使用魯棒MFA 控制器來控制液位能平滑鍋爐內的進水量及出水量, 以及能量的傳輸, 同時也避免了在不正常的工況條件下出現過高或過低的液位。一般在鍋爐中應用3 沖量MFA 控制系統來對鍋爐也未進行控制。3 沖量MFA 控制系統能有效地控制汽包液位。MFA 液位控制器和給水控制器組成了一個串級控制系統對汽包液位加以調節, 并補償了給水和流出蒸汽的擾動。MFA 控制器解決了液位控制回路大而變化的時滯問題。MFA 控制器保持了給水量和蒸汽需求變化之間的平衡。而且使用MFA 控制器可以有效地解決“ 收縮和膨脹”問題, 克服汽壓大負荷變化和其他設備的擾動, 將液位控制在高限和底限范圍內。同時MFA 控制器可以避免液位過高或過低、防止蒸汽系統停車、控制蒸汽溫度等優點。提高了蒸汽系統的安全性, 同時節約了大量的能源。

 

　　2.3 AT89S51 計算機芯片控制技術

AT89S51 計算機芯片控制系統計算機系統、控制顯示報警系統、數據采集及數據輸出控制系統組成。系統的核心部分是一片AT89S51微處理器。AT89S51 微處理器是一種與MCS- 51 系列芯片兼容, 帶有4KB 閃速可擦除只讀存儲器的低功耗、高性能CMOS 結構的8位微處理器。這種處理器除正常工作外還可工作于低功耗的閑置和掉電模式, 進一步減少了芯片的功耗。而且這種基于AT89S51 微處理器的系統的結構十分緊湊。緊湊的結構, 有助于降低功耗、提高系統的可靠性。同時系統通過連接一個2×4 的鍵盤來分別實現液位上、下限顯示、液位上、下限的設定等功能。顯示器是由4位LED 組成, 用于實時顯示各個液位的高度,以及顯示液位的上、下限值。并且該系統集成的報警功能可以衡好的對液位的高度超出設定值范圍時進行聲、光報警增加系統的安全。

 

系統的數據采集部分由液位變送器、放大電路和A/D 轉換器組成。液位變送器的輸出為4～20mA 的電流信號, 經過轉換放大電路轉換成A/D0809 所能接收0 ～5V 電壓信號。在AT89C51 單片機的控制下, 實時采集液位數據, 并對數據進行處理。輸出控制部分根據PID算法所的結果, 通過步進電機對流量閥進行控制, 實現液位控制的目的。這種鍋爐液位控制系統的優勢在于通過計算機輔助系統減少人工操作, 同時對于控制系統的安全性也有所提高。

 

　　2.4 外置超聲波液位控制技術

外置式超聲波液位控制技術是一種液位測量控制報警技術。主要用于監測和控制鍋爐液面, 實現上下限報警或監測控制管道中是否有液體存在( 干態保護) 。這種技術對于鍋爐壁厚的大測量控制厚度為50mm。較適用于中小型制造企業及供熱鍋爐。這種技術不受介質密度、介電常數、導電性、反射系數、壓力、溫度、沉淀等因素的影響。其基本工作原理是: 液位控制器的探頭通過耦合劑, 將其產生的高頻超聲波脈沖耦合到容器外壁。這個脈沖會在容器壁和液體中傳播, 還會被容器內表面反射回來。通過對這種反射特性的檢測和計算, 就可以判斷出液位是否達到了液位控制器安裝的位置。液位控制器輸出繼電器信號, 來完成對液位的監控。然后將接受到的數據轉換為信號, 通過單片機的計算后反饋至控制系統, 對鍋爐液位進行補水、防水等操作。該技術具有重復性誤差小、滯后時間短、探測控制溫度較高等特點。因此, 其更適用于需要高熱能的工作。

 

　　3 鍋爐液位控制的發展前景

通過上述的分析和論述, 我們可以很清楚的認識到鍋爐液位控制技術正在緊跟科技的發展。不斷地將新的技術引入的鍋爐液位控制技術中來。這就為鍋爐控制技術的發展提供有力的技術后盾。我國現擁有的鍋爐設備四十多萬臺, 這些鍋爐是工業、農業及民用上不可缺少的動力設備, 也是用于各行業及民用采暖中的重要設備。鍋爐現代化的管理不但需要安全、自動化的控制方案, 還需考慮到高效、節能、無噪音等方面的因素。

 

所以, 對于鍋爐的研究仍是一個需要探索、研究和學習的領域。而隨著計算機網絡技術的快速發展, 自動化控制技術在鍋爐液位控制方面應用的案例也*來*多。自動化控制、實時監控記錄、故障報警及故障點自動監測等技術也將不斷地應用到鍋爐控制系統中, 為鍋爐液位控制技術提供更多、更為有效的支持。