雙交叉限幅控制過程.doc

所謂雙交叉就是煤氣折算流量Ig和空氣折算流量Ia通過一些環(huán)節(jié)，各自送入對方的主調(diào)節(jié)系統(tǒng)。煤氣流量Ig直接送入第二重比例積分(PI1)調(diào)節(jié)運算單元中去，作為煤氣流量的被調(diào)參數(shù)；此Ig還通過增量單元+K4或-K2，與空氣量調(diào)節(jié)的第三重比例積分(PI2)運算單元聯(lián)系起來，這就叫煤氣流量與空氣調(diào)節(jié)回路的交叉。同樣，空氣折算流量Ia直接與空氣回路的主調(diào)節(jié)器PI2相連，作為它的被調(diào)參數(shù)；此Ia的另一路，通過比值器2后，Ia=Ia，再連接于增量單元-K3或+K1后，與煤氣回路主調(diào)節(jié)器PI1聯(lián)系起來，這叫空氣流量與煤氣調(diào)節(jié)回路的交叉。所謂限幅就是通過增量單元，使閥門開度每一次的變化量限制在某一值范圍內(nèi)，目的是使爐溫較平緩的變化。圖中，-K3、+K1與+K4或-K2，就是增量值。高值選擇與低值選擇。進入高值選擇單元的兩參數(shù)，只允許大的參數(shù)值通過，小參數(shù)值不能通過。進入低值選擇單元的兩參數(shù)，只允許小參數(shù)通過，而大參數(shù)不能通過。 (1)爐溫穩(wěn)定狀態(tài)下信號的流向 在當SPPV0時，爐溫穩(wěn)定。此時，溫度PID輸出值I1是恒定值，PI1輸出值I1g和PI2輸出值I1a也是恒定值，兩個閥門的開度也是不變的，因而流量Ig和Ia也是恒值，并且IgIaIa/，I1Ig，I1=Ia。 I1g和I1a分別經(jīng)限幅單元后輸出為Igd和Iad。在升溫的最初階段，I1g和I1a的值很大，大大超過閥門的允許開度，因此需要限幅輸出。在溫度已基本穩(wěn)定，即SPPV的絕對值變化較小時，此限幅單元不起限幅作用。這時I1g=Igd,I1a=Iad。 (2)爐溫突然降低時信號的流向(以下分析的前提假設(shè)為K1K4,K20，溫度PID輸出的I1值增加，此刻Ig和Ia值尚未變化，還是上一個周期值。由于I1I2，經(jīng)H1后輸出IH1I1；如I1增加的值小于K1，此時IL1=I1+I1,K1的限幅不起作用；如I1增加的值大于K1(且大于K4)，則I4IH1，經(jīng)L1后輸出值IL1=I4=Ia+K1；偏差I(lǐng)L1-Ig=K1,此K1經(jīng)PI1運算后輸出為I1g，此刻的I1gI1g-1，煤氣閥門開度稍為增大一點。如SPPV較大，則I1-I1-1=I1，可能大偏差I(lǐng)1遠大于K1，但輸入PI1的偏差仍是K1，而不是I1，這就是增量單元的限幅作用。如I1增加的值小于K4，此時IL2=I1+I1,K4的限幅不起作用；由于I1I3，經(jīng)L2后輸出的IL2=I3=Ig+K4(此Ig為前次的值)；IL2I5，經(jīng)H2后輸出的IH2=IL2=Ig+K4;經(jīng)比值器1后為IH2=(Ig+K4);因Ig=Ia，故IH2-Ia=K4為PI2的輸入偏差，經(jīng)PI2運算后，輸出為I1a，閥門開度增加一點，而增加的開度是由偏差K4引起，而不是由大偏差I(lǐng)1所引起，這又體現(xiàn)了增量單元的限幅作用。經(jīng)第一循環(huán)的調(diào)節(jié)后，Qa、Qg都增加一點，但增加過后Qa/Qg是否還保持某個確定的比值?由于各閥門的開度與流量的非線性，閥門的機械零點和電氣零點不可能調(diào)整得很精確等原因，都會使Qa/Qg比值改變。采用雙交叉系統(tǒng)，就能基本保證Qa/Qg比值的穩(wěn)定。如第一次調(diào)節(jié)后，Qa/Qg比值變大，即空氣量相對多了一點，我們來分析第二次調(diào)節(jié)后會出現(xiàn)什么樣的情況?經(jīng)第一次調(diào)節(jié)后，爐溫增加一點，SPPV減少一點，但I1仍在增加。如I1仍大于I2，經(jīng)H1后IH1=I1；IH1仍大于I4，經(jīng)L1后，IL1=I4=Ia+K1；因Qa/Qg比值增大，故IaIg，偏差I(lǐng)L1-Ig=K1+(Ia-Ig)，而不是K1，此偏差經(jīng)PI1運算后輸出為一較大的I1g值，因偏差考慮了Ia-Ig之值，故煤氣閥門就會多開一點，煤氣流量就會更多一點。對空氣支路，因I3I1，經(jīng)L2后，IL2=I3=Ig+K4；IL2I5，經(jīng)H2后，IH2=IL2=Ig+K4；經(jīng)后，輸出的IH2=(Ig+K4)；輸入PI2的偏差為IH2-Ia=Ig+K4-Ia,由于Qa/Qg比值增大，故Ig-Ia0，即輸入PI2的偏差較小(與輸入PI1的相比)，故經(jīng)PI2后輸出的I1a增加較少，閥門開度增加較少。經(jīng)第二次調(diào)節(jié)后，Qa/Qg比值就變小一點。這就說明，雙交叉會提高Qa/Qg比值的穩(wěn)定性。為提高爐子的熱效率，普遍認為，如爐溫降低，希望空氣量多增加一點，而煤氣量少增加一點，讓煤氣在空氣過剩下燃燒。同理，當爐溫超溫時，希望煤氣量多減少一點，而空氣量則少減少一點。根據(jù)這一原則，所以在選擇K時，一般K4K1，K3K2。 (3)爐溫突然升高時信號的流向(以下分析的前提假設(shè)為K1K4,K2K3且I1的降低值必須大于K3，小于K3時，限幅不起作用) 此時SPPV0，溫度PID輸出的I1值減少，此刻Ig和Ia值尚未變化，還是上一個周期值。由于I1IH1，經(jīng)L1后輸出值IL1=IH1=Ia-K3；偏差I(lǐng)L1-Ig=-K3,此-K3經(jīng)PI1運算后輸出為I1g，此刻的I1gI1g-1，煤氣閥門開度稍為減小一點。如SPPV較大，則I1-I1-1=I1，可能大偏差I(lǐng)1遠大于K3，但輸入PI1的偏差仍是K3，而不是I1，這就是增量單元的限幅作用。如I1減少的值小于K2，此時IH2=I1I1,K2的限幅不起作用；由于I1I3，經(jīng)L2后輸出的IL2=I1；IL2I1，經(jīng)L2后，IL2=I1；IL2I5，經(jīng)H2后，IH2=I5=Ig-K2；經(jīng)后，輸出的IH2=(Ig-K2)；輸入PI2的偏差為IH2-Ia=Ig-K2-Ia,由于Qa/Qg比值增大，故Ig-Ia0，即輸入PI2的偏差絕對值較大(與輸入PI1的相比)，故經(jīng)PI2后輸出的I1a減少較大，閥門開度減少較多。經(jīng)第二次調(diào)節(jié)后，Qa/Qg比值就變小一點。這就說明，雙交叉會提高Qa/Qg比值的穩(wěn)定性。 (2) 系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程及特點 在負荷劇增(溫測溫給)時,溫度PID的輸出劇增.對于空氣流量調(diào)節(jié)回路,隨著I1開始增加時,I1I3時,低選器選中I3,I1被中斷,同時IL2=I3I5,高選器選I3,I3作為該回路PID的設(shè)定值,使空氣流量隨著煤氣流量的增加而增加,交叉限制作用開始,當I3增加到I3I1時,低選器又選中I1,I1又作為該回路PID設(shè)定值,交叉限制作用結(jié)束,系統(tǒng)穩(wěn)定。對于煤氣流量調(diào)節(jié)回路,隨著溫度PID的輸出的增加,高選器選I1,而低選器中,開始時選I1作為該回路PID的設(shè)定值,煤氣流量增加,I1I4時,低選氣選I4,I1被中斷,煤氣流量隨著空氣流量增加而增加,交叉限制作用開始,當I4增加到I4I1時,低選器又選I1,I1又作為該回路PID設(shè)定值,使交叉限制作用結(jié)束,系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定。負荷劇減