基于PLC的鍋爐加藥自動(dòng)控制系統

2 pH值控制方法的研究
2．1 常規PID控制
PID控制是按偏差的比例(P―Proportional)、積分(I―Integral)和微分(D―Derivative)線(xiàn)性組合的控制方式。圖1為常規的PID控制系統。其中，r為參考輸入信號；PID為控制器；P為被控對象模型；d為干擾量；e(k)為系統誤差；u(k)為控制量；pH(k)為被控過(guò)程輸出量。由圖可見(jiàn)，常規PID控制中的比例作用實(shí)際上是一種線(xiàn)性放大或縮小作用，很難適應酸堿中和過(guò)程中被控對象非線(xiàn)性的特點(diǎn)。

2．2 變增益三區段非線(xiàn)性PID控制
將pH值變化按拐點(diǎn)分為：一個(gè)高增益區和兩個(gè)增益系數不同的低增益區。高增益區控制器采用較低增益；低增益區控制器采用不同的高增益，以滿(mǎn)足系統期望的性能指標。此外為防止積分飽和，采用帶死區和輸出限幅的PID控制算法。
2. 3 模糊控制
模糊控制算法概括為：根據本次采樣得到的系統輸出值，計算出輸入變量；將輸入變量的精確量變?yōu)槟：?；根據輸入變?模糊量)及模糊控制規則，按模糊推理合成規則計算控制量(模糊量)；由上述得到的控制量(模糊量)計算精確的控制量。

3 電廠(chǎng)鍋爐給水加藥控制系統
某發(fā)電廠(chǎng)共有4臺300 MW的發(fā)電機組，分為兩個(gè)單元，一單元為1#、2#機組，二單元為3#和4#機組。每個(gè)單元加藥計量泵包括鍋爐補給水(生水經(jīng)各種水處理方式凈化后．用于補充火力發(fā)電廠(chǎng)的汽水損失)和爐水兩種用水?，F以二單元為例，加藥系統采用兩用一備共3臺加藥計量泵，即3#和4#機組各用l臺加藥計量泵，當其中l臺出現故障時(shí)切換到備用泵。在該系統中通過(guò)檢測pH值來(lái)控制爐水中磷酸鹽的加入量，pH值要求控制在914～9．78，當其中1臺機組的pH值低于9.4時(shí)，啟動(dòng)相應機組的加藥泵。此時(shí)，磷酸鹽加藥箱內的磷酸鹽溶液經(jīng)過(guò)管道(管道上的閥門(mén)都為手動(dòng)閥，正常時(shí)為打開(kāi)狀態(tài))被泵入相應機組的除氧器出水管加藥點(diǎn)。若3#機組的加藥計量泵出現故障，則打開(kāi)備用泵與其相連管道上的閥門(mén)，備用泵接替3#機組的加藥計量泵，為3#機組的爐水加藥；4#機組亦然。由于爐水中加入了適當的磷酸鹽及氫氧化鈉，可提高爐水的緩沖性能，并有利于維持爐水pH值的穩定性，從而防止鍋爐水冷壁的結垢和腐蝕。
該系統將爐水水樣經(jīng)過(guò)減溫減壓裝置引入磷酸表及pH表探頭進(jìn)行測量，經(jīng)過(guò)模擬量轉換，再經(jīng)控制系統PID運算后控制變頻器輸出，控制加藥泵轉速，從而實(shí)時(shí)控制爐水的加藥量，使爐水的磷酸根濃度與pH較好地保持在合格的范圍內。圖2給出其控制流程圖。該控制分為調節器、執行器、被控對象及變送器4部分。其中，調節器由S7-200 PLC和相應控制軟件組成；執行器由變頻器、電機和計量泵組成；被控對象為爐水；變送器采用分析儀表，即pH表。