基于PLC的鍋爐加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)

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

2．2 變?cè)鲆嫒齾^(qū)段非線性PID控制
將pH值變化按拐點(diǎn)分為：一個(gè)高增益區(qū)和兩個(gè)增益系數(shù)不同的低增益區(qū)。高增益區(qū)控制器采用較低增益；低增益區(qū)控制器采用不同的高增益，以滿足系統(tǒng)期望的性能指標(biāo)。此外為防止積分飽和，采用帶死區(qū)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(jù)本次采樣得到的系統(tǒng)輸出值，計(jì)算出輸入變量；將輸入變量的精確量變?yōu)槟：?；根?jù)輸入變量(模糊量)及模糊控制規(guī)則，按模糊推理合成規(guī)則計(jì)算控制量(模糊量)；由上述得到的控制量(模糊量)計(jì)算精確的控制量。

3 電廠鍋爐給水加藥控制系統(tǒng)
某發(fā)電廠共有4臺(tái)300 MW的發(fā)電機(jī)組，分為兩個(gè)單元，一單元為1#、2#機(jī)組，二單元為3#和4#機(jī)組。每個(gè)單元加藥計(jì)量泵包括鍋爐補(bǔ)給水(生水經(jīng)各種水處理方式凈化后．用于補(bǔ)充火力發(fā)電廠的汽水損失)和爐水兩種用水。現(xiàn)以二單元為例，加藥系統(tǒng)采用兩用一備共3臺(tái)加藥計(jì)量泵，即3#和4#機(jī)組各用l臺(tái)加藥計(jì)量泵，當(dāng)其中l(wèi)臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)切換到備用泵。在該系統(tǒng)中通過檢測(cè)pH值來控制爐水中磷酸鹽的加入量，pH值要求控制在914～9．78，當(dāng)其中1臺(tái)機(jī)組的pH值低于9.4時(shí)，啟動(dòng)相應(yīng)機(jī)組的加藥泵。此時(shí)，磷酸鹽加藥箱內(nèi)的磷酸鹽溶液經(jīng)過管道(管道上的閥門都為手動(dòng)閥，正常時(shí)為打開狀態(tài))被泵入相應(yīng)機(jī)組的除氧器出水管加藥點(diǎn)。若3#機(jī)組的加藥計(jì)量泵出現(xiàn)故障，則打開備用泵與其相連管道上的閥門，備用泵接替3#機(jī)組的加藥計(jì)量泵，為3#機(jī)組的爐水加藥；4#機(jī)組亦然。由于爐水中加入了適當(dāng)?shù)牧姿猁}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(wěn)定性，從而防止鍋爐水冷壁的結(jié)垢和腐蝕。
該系統(tǒng)將爐水水樣經(jīng)過減溫減壓裝置引入磷酸表及pH表探頭進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過模擬量轉(zhuǎn)換，再經(jīng)控制系統(tǒng)PID運(yùn)算后控制變頻器輸出，控制加藥泵轉(zhuǎn)速，從而實(shí)時(shí)控制爐水的加藥量，使?fàn)t水的磷酸根濃度與pH較好地保持在合格的范圍內(nèi)。圖2給出其控制流程圖。該控制分為調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、被控對(duì)象及變送器4部分。其中，調(diào)節(jié)器由S7-200 PLC和相應(yīng)控制軟件組成；執(zhí)行器由變頻器、電機(jī)和計(jì)量泵組成；被控對(duì)象為爐水；變送器采用分析儀表，即pH表。