LabVIEW開發(fā)鍋爐汽包水位的監(jiān)督控制和模擬

控制鍋爐汽包液位對于機械的安全和設備的保護至關重要。滾筒液位控制器的工作是將滾筒液位提高到指定的設定點，并保持在那里，同時保持一致的蒸汽負荷。鍋爐管可能會因該水平急劇下降而暴露，這會導致它們過熱并遭受損壞。此液位的升高可能會干擾汽包將水分與蒸汽分離的能力，從而降低鍋爐的效率并允許水分進入渦輪機。通常有兩種調節(jié)滾筒液位的方法。前面的控制方法在每種后續(xù)方法的基礎上都得到了改進。控制方法取決于測量和控制設備對負載變化程度的需求。在大多數(shù)操作情況下，雙元件系統(tǒng)可以很好地運行。

最簡單的鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)是單元件控制。這是效率最低的滾筒液位控制類型，因為它需要測量滾筒和給水控制閥中的水位。它主要推薦用于更換必要性低且給水條件相當穩(wěn)定的鍋爐。過程變量與由滾筒液位變送器提供的設定點之間的差值就是偏差值?？刂破鹘邮沾诵盘柌⑸捎糜谘a救措施的輸出。然后，鍋爐給水閥接收輸出并修改進入鍋爐汽包的給水流量。

?雙元件滾筒液位控制,蒸汽流量作為雙元件控制系統(tǒng)中的前饋信號添加到給水閥中。大多數(shù)雙元件控制用于中型鍋爐，因為由于“膨脹”，蒸汽和水系統(tǒng)的體積和容量將使基本的總液位控制無效。當由對密度變化不敏感的電導率型傳感器感測時，不需要總液位控制。從這個角度來看，位移和差壓類型的變送器傳感器受到青睞，因為它們對靜水壓力做出反應。對于負載可能快速、頻繁或顯著波動的小型鍋爐，雙元件系統(tǒng)也是必要的。

將在不受控制的情況下模擬鍋爐汽包水位的控制策略，并在實施控制方法后，同時使用LABVIEW軟件模擬所有情況。

下圖是單元素鍋爐汽包水位控制策略的非受控模型仿真。

將單位步長應用于不受控制的單元素策略時，觀察到水位響應在很長一段時間內(nèi)為零，然后變?yōu)檎袷?。因?#xff0c;必須將控制方法應用于系統(tǒng)，以確保具有適當規(guī)格的穩(wěn)定性?？梢詮腖abVIEW導出響應數(shù)據(jù)，以確定響應的規(guī)范。

帶PID控制器的單元策略：P和PI控制器最初用于單元素策略，但它們沒有產(chǎn)生預期的結果。P控制器無法改變建立時間，而PI控制器會產(chǎn)生過大的過沖。系統(tǒng)必須使用PID控制器，即使由于穩(wěn)態(tài)誤差、過沖和建立時間，它們也可以達到基本的性能標準。

使用Imc控制器的單元素策略：當用于控制典型流程時，內(nèi)部模型控制（IMC）調整規(guī)則已被證明是可靠的，并且可以產(chǎn)生可接受的性能。通常，近似過程模型和低維參考模型是匹配的，以便建立PI/PID補償器的分析IMC調諧規(guī)則。模型的復雜性和設計人員指定的性能要求決定了IMC控制器的結構。

基于Imc的PID控制器的單元策略:通過更多階段，基于IMC的PID技術與IMC程序相同。一個重要的區(qū)別是，基于IMC的過程通常不需要控制器來適用。此外，為了創(chuàng)建類似的PID型控制器，粗略估計進程死區(qū)時間。

使用LabVIEW的電路設計工具包，開發(fā)了單元件和雙元件鍋爐汽桶的液位控制策略。雙元件鍋爐汽包液位控制策略的數(shù)據(jù)記錄和控制系統(tǒng)的前面板由基于IMC的PID控制器控制，其中液位元件的變化充當反饋控制器，如IMC控制器，蒸汽流元件的變化充當前饋控制器。IMC和基于IMC的PID控制器分別針對基于水位的單元素和雙元素策略的單位步進響應顯示在上面的水位響應圖中。它們具有非常短的建立時間、零穩(wěn)態(tài)誤差和基于IMC的PID控制器，非常耐干擾。因此，基于IMC和IMC的PID控制器具有極快的整體性能。

由于基于IMC的PID控制器具有比其他控制技術更好的響應能力，由于其強大的跟蹤能力，最小的過沖，快速的建立時間和零的穩(wěn)態(tài)誤差，得出結論，它們是單元和雙元素控制策略中的最佳控制方法。

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