变阀控制调节

变阀控制调节（精选4篇）

变阀控制调节 篇1

园艺作物设施栽培是在一定的空间范围内进行的,因此生产者对环境的干预、控制和调节能力与影响,比露地栽培要大得多。管理的重点,是根据园艺作物遗传特性和生物学特性对环境的要求,通过人为的调节控制,尽可能使作物与环境相协调、统一、平衡,人工创造出作物生育所需的最佳综合环境条件,从而实现蔬菜、花卉、水果设施栽培的优质、高产、高效。

1 环境因子

设施园艺小气候环境因子主要包括光照、温度、湿度、气体、土壤5个方面。

1.1 光照

植物的生命活动与光照密不可分,在生产中,主要是通过调节设施内的光照强度与合理光分布来实现作物的正常生长发育。

增强或改进光照强度的管理措施包括:(1)选用防雾滴且持效期长、耐候性强、耐老化性强等优质多功能薄膜、漫反射节能膜、防尘膜、光转换膜,有条件的可选用PC板材。(2)保持屋面透明干洁:使塑料薄膜屋面的外表少染尘,经常清扫以增加透光,内表面应通过放风等措施减少结露(水珠凝结),防止光的折射,提高透光率。(3)在保温前提下,尽可能早揭晚盖外保温和内保温覆盖物,增加光照时间,在阴天或雪天,也应揭开不透明覆盖物,时间越长越好(同样也要在防寒保温的前提下),以增加散射光的透光率。双层膜温室,可将内层改为白天能拉开的活动膜,以利光照。(4)合理密植,合理安排种植行向,目的是为减少作物间的遮荫,密度不可过大,否则作物在设施内会因高温、弱光发生徒长,作物行向以南北行向较好,没有死阴影。若是东西行向,则行距要加大,单屋面温室的栽培床高度要南低北高,防止前后遮荫。(5)加强植株管理,高秧作物及时整枝打杈,及时吊蔓或插架。进入盛产期还应及时将下部老化的或过多的叶片摘除,以防止上下叶互相遮荫。(6)选用耐光品种。(7)地膜覆盖,有利地面反光以增加植株下层光照。(8)利用反光,在温室北墙张挂反光幕(板),可使反光幕前光照增加,有效范围达3m。(9)人工补光,人工补光的目的有2种,一是人工补充光照,用以满足作物光周期的需要。二是作为光合作用的能源,补充自然光的不足。

1.2 温度

温度是影响植物生长发育的最重要的环境因子,与其它环境因子比较,温度是设施栽培中相对容易调节控制的环境因子。对于日光温室来说,温度是通过吸取太阳光照来获得的,光照强,则室内温度高;光照弱,则室内温度低。在生产实践中,光照比温度相对重要,如遇到连续阴天,为维护作物生长发育,在保证作物不受到冻害的情况下,要尽量揭开不透明覆盖材料,让作物接受散射光。

设施内温度的调节和控制包括保温、加温和降温3个方面。这里只介绍日光温室生产中最常用到的保温措施:(1)采用隔热性能好的保温覆盖材料,提高设施的气密性。(2)根据当地最大冻土层,合理增加后墙与山墙厚度。(3)在温室前底角内(或外)设置一条宽30cm,深与当地冻土层相当的防寒沟,沟中填入稻壳等保温材料。(4)合理通风,减少通风换气量。(5)增加保温覆盖的层数,棚内套一层或两层小拱棚,或在小拱棚上再盖草帘。(6)增大保温比,适当减低温室的高度,缩小夜间保护设施的散热面积,有利提高设施内昼夜的气温和地温。(7)增大温室的透光率,使用透光率高的薄膜,正确选择温室方位和屋面坡度,尽量减少建材的阴影,经常保持覆盖材料干洁。(8)减少土壤蒸发和作物蒸腾量,增加白天土壤贮存的热量,土壤表面不宜过湿,进行地面覆盖也是有效措施。

1.3 湿度

设施内的湿度环境,包含空气湿度与土壤湿度2个方面。

1.3.1 空气湿度。

是由土壤水分的蒸发和植物体内水分的蒸腾,在设施密闭的情况下形成的。高湿,是园艺设施湿度环境的突出特点。从环境调控的观点来说,空气湿度的调控,主要是防止作物沾湿和降低空气湿度2个直接目的。防止作物沾湿是为了抑制病害,实际上作物沾湿如能减少2~3h以上,即可抑制大部分病害。降低空气湿度的目的包括促进蒸发蒸腾、防止徒长、防止结露、防止生理病害等等。

除湿的方法:(1)通风换气。一般采用自然通风,从调节风口大小、时间和位置,达到降低室内湿度的目的。(2)增温除湿。适当提高室内温度是有效措施之一。湿度的控制既要考虑作物的同化作用,又要注意病害发生和消长的临界湿度。保持叶片表面不结露,就可有效控制病害的发生和发展。(3)覆盖地膜。(4)适当控制灌水量。采用滴灌或膜下浇水,节水增温减少蒸发、降低空气湿度。

1.3.2 土壤湿度。

因为设施空间或地面有比较严密的覆盖材料,土壤耕作层不能依靠降雨来补充水分,故土壤湿度只能由灌水量、土壤毛细管上升水量、土壤蒸发量以及作物蒸腾量的大小来决定。

在设施环境调控中,土壤湿度的调控是最重要、最严格环节之一。土壤湿度的调控应当依据作物种类及生育期的需水量、体内水分状况以及土壤湿度状况而定。目前,我国设施栽培的土壤湿度调控仍然依靠传统经验,主要凭人观察感觉,调控技术的差异很大。

1.4 气体

园艺设施内的气体条件不如光照和温度条件那样直观地影响着园艺作物的生育,往往被人们所忽视,但随着设施内光照和温度条件的不断完善,保护设施内气体成分和空气流动状况对园艺作物生育的影响逐渐引起人们的重视。设施内空气流动不但对温、湿度有调节作用,并且能够及时排出有害气体,同时补充CO2对增强园艺作物光合作用,促进生育有重要意义。

1.4.1 CO2浓度的调节与控制。

在半封闭或完全封闭的园艺设施内,作物不断地从有限的空气中吸收CO2,同时外界大气中又不能及时补充,造成设施内浓度很低,不能充分满足作物生育需要而减产。因此,采取通风换气或人为补充浓度(气体施肥),不但可以增产,也有早熟和改进品质的效果。经济又有效的CO2浓度,对于一般蔬菜而言,约为大气含量的5倍,CO2施肥量适宜浓度与作物自身和其他环境因子有关,一般应随光照强度的增加而逐步提高CO2用量。CO2的施肥时间必须在一定的光强和温度下进行,即在其他条件适宜,而只因CO2不足影响光合作用时施用,才能发挥其良好的作用。一般温室在上午随着光照的加强,CO2浓度因作物的吸收而迅速下降,这时应及时进行CO2施肥。冬季(11月至翌年2月)CO2施肥时间约为上午9时,春秋2季可适当提前。中午设施内温度过高,需要进行通风,可在通风前0.5h停止,下午一般不施用。在温室生产中,增加室内CO2浓度的方法很多,最为常见的为增施有机肥与CO2发生器(碳酸盐和强酸反应产生CO2)。

1.4.2 预防有害气体。

一般从2个方面来进行:一是改进栽培和施肥方法,使用抗性强的品种,提高作物的耐受能力。二是进行通风换气,以利排除有害气体和换入新鲜气体。在温室生产中,越是在寒冷的季节越需注意通风换气,而通风换气与防寒保温往往是有矛盾的。每天清晨温度比较低,为保温,原则上不应通风,但此时是设施内空气湿度最高、有害气体最多和CO2最缺少的时刻,应当打开通风口,一方面可以排出有害气体,降低湿度减轻病害,同时又可以换入新鲜空气以补充CO2。

1.4.3 土壤气体的调节。

生产中一般是施用腐熟有机肥或用作物秸杆改进土壤的透气性,由于透气性变好,其他物理性状如保温性、保水性和透水性都变好。施有机物时,能提高土壤的保肥性和减少肥料对p H的影响。孔隙多、透气性好的土壤氧气含量高,有充分的氧进行呼吸作用,使根系发育好,也促进地上部的发育。

1.5 土壤

土壤是园艺作物赖以生存的基础,园艺作物生长发育所需要的养分与水分,都需从土壤中获得,所以园艺设施内的土壤营养状况直接关系作物的产量和品质,是十分重要的环境条件。

设施土壤的肥沃主要表现在能充分供应和协调土壤中的水分、养料、空气和热能以支持作物的生长和发育。土壤中含有作物所需要的有效肥力和潜在肥力,采用适宜的耕作措施,能使土壤达到熟化的要求,并使潜在肥力转化为有效肥力。通过耕作措施使土层疏松深厚,有机质含量高,土壤结构和通透性能良好,蓄保水分、养分和吸收能力高,微生物活动旺盛等,都是促进园艺作物生长发育的有利土壤环境。

1.5.1 土壤环境的调节与控制。

(1)平衡施肥减少土壤中的盐分积累,是防止设施土壤次生盐渍化的有效途径。过量施肥是蔬菜设施土壤盐分的主要来源,目前我国在设施栽培尤其是蔬菜栽培上盲目施肥现象非常严重,化肥的施用量一般都超过蔬菜需要量的1倍以上,大量的剩余养分和副成分积累在土壤中,使土壤溶液盐分的浓度逐年升高,土壤发生次生盐渍化,引起生理病害加重。要解决这些问题,必须根据土壤的供肥能力和作物的需肥规律,进行平衡(配方)施肥。(2)合理灌溉降低土壤水分蒸发量,有利于防止土壤表层盐分积累。设施栽培土壤出现次生盐渍化并不是整个土体的盐分含量高,而是土壤表层的盐分含量超出了作物生长的适宜范围。土壤水分的上升运动和通过表层蒸发是使土壤盐分积聚在土壤表层的主要原因。灌溉的方式和质量是影响土壤水分蒸发的主要因素,漫灌和沟灌都将加速土壤水分的蒸发,易使土壤盐分向表层积聚。滴灌和渗灌是最经济的灌溉方式,同时又可防止土壤下层盐分向表层积聚,是较好的灌溉措施。(3)增施有机肥、施用秸秆降低土壤盐分含量。设施内宜施用有机肥,因为其肥效缓慢,腐熟的有机肥不易引起盐类浓度上升,还可改进土壤的理化性状,疏松透气,提高含氧量,对作物根系有利。施用作物秸秆是改良土壤次生盐渍化的有效措施,不仅可以防止土壤次生盐渍化,而且还能平衡土壤养分,增加土壤有机质含量,促进土壤微生物活动,降低病原菌的数量,减少病害。(4)换土、轮作和无土栽培。换土是解决土壤次生盐渍化的有效措施之一,但是劳动强度大不易被接受,只适合小面积应用。轮作或休闲也可以减轻土壤的次生盐渍化程度,达到改良土壤的目的,如蔬菜保护设施连续使用几年以后,种一季露地蔬菜或一茬水稻,对恢复地力,减少生理病害和病菌引起的病害都有显著作用。当园艺设施的土壤障碍发生严重,或者土传病害泛滥成灾,常规方法难以解决时,可采用无土栽培技术,使得土壤栽培存在的问题得到解决。

1.5.2 土壤消毒。

土壤消毒的目的是为了消灭病原菌和害虫等有害生物,主要包括药剂消毒和蒸汽消毒两种方法。

2 设施园艺的综合环境管理

2.1 综合环境调节

设施园艺的光、温、湿、气、土5个环境因子是同时存在的,综合影响作物的生长发育,它们具有同等重要性和不可代替性,缺一不可又相辅相成,当其中某一个因子起变化时,其他因子也会受到影响随之起变化。所谓综合环境调节,就是以实现作物的增产、稳产为目标,把关系到作物生长的多种环境要素都维持在适于作物生长的水平,而且要求使用最少量的环境调节装置(通风、保温、灌水、利用太阳能等等各种装置),既省工又节能,便于生产人员管理的一种环境控制方法。这种环境控制方法的前提条件是,对于各种环境要素的控制目标值(设定值),必须依据作物的生育状态、外界的气象条件以及环境调节措施的成本等情况综合考虑。

如对温室进行综合环境调节时,不仅考虑室内、外各种环境因素和作物的生长、产量状况,而且要从温室经营的总体出发,考虑各种生产资料的投入成本、产出产品的市场价格变化、劳力和栽培管理作业、资金等等的相互关系,根据效益分析进行环境控制,并对各种装置的运行状况进行监测、记录和分析,以及对异常情况进行检查处理等,这些管理称为综合环境管理。从设施园艺经营角度来看,要实现正确的综合环境管理,必须考虑上述各种因素之间的复杂关系。

2.2 综合环境管理的方式

综合环境管理初级阶段可以靠人的分析判断与操作,高级阶段则要使用计算机实行自动化管理即物联网技术。

2.2.1 依靠人进行的综合环境管理。

单纯依靠生产者的经验和头脑进行的综合管理,是初级阶段,也是采用计算机进行综合环境管理的基础。依靠人脑实行的综合环境管理,对管理人员的要求较高:一是要具备丰富的知识;二是要善于并勤于观察情况,随时掌握情况变化;三是要善于分析思考,能根据情况做出正确的决断,集思广益;四是能让作业人员准确无误地完成所应采取的措施。

2.2.2 采用计算机的综合环境管理。

现代化温室生产过程是一个十分复杂的系统,各个子系统间的运行与协调,环境的控制与管理,依赖人工操作或是传统的机械控制,几乎难以完成,只有通过计算机系统才能达到复杂控制和优化管理的目标。一个好的设施园艺计算机综合环境管理系统,要具有综合环境调节、异常情况紧急处理和数据采集处理功能,并能实现人、机互补,使人与计算机能够科学分担管理项目,则温室环境管理的质量就可以显著地提高。

低加疏水泵调节控制改造 篇2

火力发电厂汽轮机辅机系统中低加疏水泵的作用是从低压加热器吸取冷凝水,并把水输送至除氧器,从而提高加热效率达到提高机组经济性的目的。大唐桂冠合山发电公司2×330MW机组的低加疏水泵采用阀门节流调节方式来维持低加疏水箱设定的水位,调节阀开度在30%~70%范围。疏水泵电动机型号Y315L1-2,容量160k W,电压380V,电流292.1A,转速2980 r/min。低加疏水泵型号150NW-115×2,流量121.5m3/h,扬程226 m。低加疏水泵电机加装变频器前系统参数如表1所示。

从表1中得知,疏水泵工作流量远低于额定流量,工作压力高于额定压力,节流调节方式浪费电能,既不经济又不合理。机组调峰运行时的流量、压力、液位等参数随着机组工况变化而变化,汽轮机低加疏水泵的疏水量也随着机组负荷的变化而变化,负荷越低节流损失越大。由于电机的转速较高,低加疏水泵及电机运行中发生故障比较多。国内外经验表明,对流量或压力变化较大的水泵,采用变速调节,理论上泵流量与转速一次方成正比,压力与转速二次方成正比,轴功率与转速三次方成正比,因此采取调速方式是避免节流损失,节约电能的最好方法。

2 技术方案

疏水泵电机加装变频器后即利用跟踪水位的原理代替调节门调节水位方式。具体控制方案如下:

(1)正常时疏水泵调节阀门开至100%,通过变频器控制疏水泵转速以维持水位。当变频器出现故障通过切换隔离开关,切换至工频方式运行,用阀门开度控制水位。变频器启停由DCS远程控制380V PC段的开关分合闸实现。变频器控制方式:正常运行时低加疏水箱的水位信号自动跟踪控制,变频器通过PID运算后控制疏水泵转速以维持水箱的水位,手动控制时用操作器直接通过变频器控制疏水泵电机转速维持水位。

(2)选择ABB的ACS800-04-0260-3+P901变频器。该变频器具有起动向导功能、自适应性编程、DTC技术、通用的接口技术以及基于选型、调试和维护的通用软件工具。ACS800的核心技术是直接转矩控制(DTC),其稳定性能使传动产品在HVAC系统中发挥最大的功效。A C S8 0 0可以通过设置参数来选择不同的操作方式和各种功能,变频器内置PID宏,可以通过压力传感器的反馈信号构成压力闭环控制。

(3)控制原理图如图1所示。

(4)在变频器前加装ABB XLP2 400A三相保险,在电机电源进线处装设HS11-630/39刀型转换开关,用于变频与工频相互切换,并在该开关处装设XCH位置开关指示电机工频接入信号。

(5)正常运行时另一台处于备用状态,但开关不合上(变频器自检时间5s)。

(6)在DCS上实现A泵与B泵互锁及联启。当A泵变频故障时自动合上B泵开关并起动变频器。

3 设备安装

选择设备安装地点:为了避免变频器干扰热控DCS系统远程R06柜,变频器不装在主厂房380/220V汽机P C段,而装在现场的B凝结泵进水管(进口电动门前)北面水泥柱两侧。

变频器柜基础架用8号镀锌槽钢按850mm×800mm×300mm制作。电缆敷设完后用砖封基础架并用水泥沙浆抹平再贴瓷砖。同时用砖砌操作平台,高度与基础架平齐。

变频器柜就位:用汽机房吊车把柜子吊至-3m层,然后用滚筒滚至基础架处再用手拉葫芦把柜子吊起就位。

增设电机至变频柜的电缆托架。敷设开关至变频柜三相电源进线端的ZRC-VV22-3×150动力电缆。

为避免开关至电机电缆中间有接头,将原电缆2(ZRC-VV22-3×120)在开关下侧拆开后拉出并接至变频柜的三相电源出线端。

做电缆头并按图接线,通电试验前在电机接线盒处拆开2条电缆头检验电缆接线是否正确。

4 修改热控逻辑

变频器的起动:通过DCS操作器控制PC电源柜开关合闸(点“工频”按钮),对变频器送电;在远方控制方式时,通过DCS操作器(点“变频”按钮)来控制变频器起动、停止。

变频器的控制方式:低加疏水泵变频起动后,变频器为手动控制;用D C S操作器控制疏水泵转速以调整低加疏水箱水位;待水位稳定后,通过操作器设置低加疏水箱水位设定值,然后通过D C S操作器投自动,此时,变频器通过自带的PID控制器运算后自动控制疏水泵转速以维持低加疏水箱水位;疏水泵出口调节阀在变频器自动调节时调至全开位置。

A泵与B泵的联锁逻辑:投联锁开关时,运行泵电源开关跳闸或者发变频器故障信号,备用泵电源开关自动合上,延时10s起动备用泵变频器。

5 空载试运方案

起动前的准备工作:变频柜安装及接线工作已全部完成,热控在DCS上修改操作界面已完成;检查电机及相关电缆绝缘合格;检查疏水泵电机与机械的对轮连接已分离;把疏水泵电机变频柜内的刀型转换开关合在变频输出位置;变频柜上的SA选择开关旋钮选择“就地”;把低加疏水泵B开关摇至工作位置,在主控D C S合上三相工作电源;检查变频柜面上的变频器控制盘有显示。

变频器传动试验:输入电机保护参数;电机励磁辨识;输入变频器控制参数;就地起停变频器,检查电机转向是否正确;检查变频器柜与DCS系统各信号是否正确。

远方DCS上操作变频器:把变频柜上的SA选择开关旋钮选择“程控”;进入DCS程控方式,起停变频器是否正确;D C S系统进入手动调速操作,调节变频器从0~2 980r/min观察电机转速的变化;DCS系统进入自动调速操作,调节水位输出,观察变频器输出的转速及电机转速的变化;检查转速信号进入DCS系统是否正确;试运10min后,断开低加疏水泵B开关。

工频试验:把低加疏水泵开关摇至分离位置,拉下其操作电源;把疏水泵电机变频柜内的刀型转换开关合在工频输出位置;把低加疏水泵开关摇至工作位置;在主控DCS合上低加疏水泵开关,即起动疏水泵电机;检查电机转向正确;试运30min后,测量变频柜内的刀型转换开关是否发热;断开低加疏水泵开关停下电机;试运结束。

6 联锁试验

(1)正常运行时另一台处于备用状态,但开关不合上(变频器自检时间5s)。

(2)A泵与B泵互锁及联启:当A泵变频故障时自动合上B泵开关并起动变频器。

(3)手动模拟故障:手动按下K3,发模拟故障信号,跳本台开关,同时起动另一台备用泵。

(4)为避免故障时或倒泵时水箱满水,加速度时间设20s,最低转速设1200r/mim。

7 改造效果

变阀控制调节 篇3

为了确保自动控制系统的稳定性, 通过对煤气加压系统控制系统的分析, 我们在硬件以及软件方面拟采用以下方法。

软件方面:我们考虑采用先进的混合煤气模糊控制计算机自动控制调节系统对混合煤气的压力和热值进行调节。

硬件方面:采用先进的煤气热值分析系统提高热值监控及控制系统的精确性。控制系统采用冗余配置, 在模版点数分配方面采用离散分布, 确保不会因为一个模板故障而影响整个控制系统的正常运行。

2 研发思路及技术方案制定

从自动化控制系统功能上看, 整个项目可以分为三个阶段。第一阶段:确定模糊控制的控制方案, 建立模糊控制系统。这一阶段的主要任务是认真翻阅加压站的随机资料, 根据现场的实际情况确定模糊控制系统的控制方法。建立模糊量参数, 并采集参数确定模糊控制对应域, 从而建立模糊控制的模型。第二阶段:将混合煤气热值分析系统的数据引入PLC, 通过生产过程中的数据采集, 建立煤气流量, 温度, 热值, 成分含量的数据库, 用于辅助修正煤气流量的调节。第三阶段:通过长时间的观察及数据采集, 不断完善数据库, 校正控制模型。

3 主要工作

3.1 控制系统的稳定性

考虑到煤气用户多、用量大的情况, PLC系统的稳定运行是一项重要任务。在系统设计方面尽可能的保证其安全性。此次设计我们采用了离散式设计, 每个加压机仪表的数据采集自成系统, 尽可能的确保不因为一个系统故障而影响到其余加压机的运行。整个DCS系统的中央处理器采用冗余设计, 当主处理器故障时能够快速切换到另一块处理器。

3.2 引入前馈调节稳定加压机后压力

在实际生产中由于管网的压力波动, 单PID调节很难将加压机出口的压力稳定在需要的范围内 (10KPA左右) , 造成了高焦炉煤气混合前的压力波动较大, 对混合效果造成了很大的影响。为此我们采用了单PID加前馈调节的方式, 将机后压力稳定在需要的范围内。

3.3 设计解耦环节

对于混合煤气的工艺过程, 一方面其时间响应的延迟较大, 另一方面其数学模型随煤气工况而变化, 因此难以建立准确的数学模型, 从而采用模糊控制较为合适。基于以上对模糊控制器理论的研究, 再结合具体的混合生产工艺可以确立控制器整体结构。

由于煤气蝶阀开度与煤气压力和流量成抛物线的关系, 输入的高炉煤气或焦炉煤气如果有其中之一发生变化, 则既影响混合煤气的压力, 又影响其热值。因此, 混合煤气的过程可以看作是一个非线性强耦合的多输入、双输出的多变量系统。混合煤气系统是多输入双输出系统, 控制量对输出压力、热值存在直接或间接影响, 即它们之间存在强耦合作用, 这严重影响混合煤气压力和热值的稳定, 为了减少混合煤气压力和热值波动, 必须引入解耦环节。

3.4 引入模糊控制辅助控制环节

由于建立本系统控制器主要测点是混合煤气的压力和流量, 而流量检测方面由于流量孔板长时间使用, 现场工作环境恶劣等原因难免会引起煤气流量检测的失真。考虑到以上情况我们将混合煤气热值, 混合煤气成分含量等数据引入PLC系统, 并将混合煤气的含量热值, 两个煤气源的流量等参数引入混合煤气控制系统, 通过长时间的数据对应关系建立数据库, 对现场采集到的两个气源的混合煤气流量进行参数修正。如果某一个气源的压力不正常, 控制系统通过数据库从中提取系统的特征, 对数据采用回归分析法, 得出待测变量的估算值。模糊控制辅助控制环节的引入有效的避免了因为现场仪表设备故障等方面原因而引起控制系统的误动作。

4 应用情况及效益

混合煤气加压站自动化控制系统正常投入, 稳定了生产运行。降低了故障率, 降低了操作人员的劳动强度。保障了煤气用户正常生产的需要, 提高了煤气使用率。整套控制系统实现主要工艺的自动控制、画面监控、报警、趋势记录等一系列功能。自投入使用以来, 系统运行稳定可靠, 故障点查找方便, 生产指标控制稳定, 节能降耗显著, 有利于减少设备的故障率、减轻操作人员的劳动强度, 大大降低了周围环境的噪音。

本系统投运以来创造了可观的经济效益, 其直接经意效益为375万元/年, 间接经济效益为23.7万元/年。一年的总经济效益为:

375万元+23.7万元=398.7万元

使用此系统一年可以减少煤气损耗约为总煤气量的0.1%。同时, 由于该系统自动化程度高, 有利于减少设备的故障率、减轻工人的劳动强度, 大大降低了周围环境的噪音, 循环经济效益显著, 生产成本的到了明显降低。

5 小结

采用施奈德昆腾系列PLC作为核心控制系统, 综合了模糊解耦控制、PID前馈控制等一系列控制手段, 实现了混合加压站的稳定、安全运行。此系统自动化程度较高, 减小了操作人员的劳动强度。整个控制系统能够很好的调节混合煤气的压力和热值, 不但将混合煤气压力的波动范围稳定在10KPA+-0.5, 而且也能够将混合煤气的热值稳定在设定值的3%波动范围内。自系统投运以来将煤气的放散量减少了0.1%, 提高了煤气的使用效率、减少环境的污染。从开始到实施各个阶段, 一直得到各级领导的大力支持, 以及机组运行人员、电气、仪表等各方面技术人员的大力支持, 在项目实施过程中各专业间多次交流, 在相关施工方的密切配合下, 使本项目达到较高技术水平。本项目实施后, 整个控制系统的各个环节之间衔接更加紧密。建立了相关数据之间的数据模型。使得控制系统更加可信, 控制更加可靠、安全, 达到了预期的效果。

摘要：型钢宽厚板煤气加压站工程担负着为整个型钢区域煤气用户提供压力和热值稳定的煤气, 能否提供稳定的混合煤气压力和热值关系到大型后续生产工艺的稳定进行, 而提供混合煤气的稳定热值又是重中之重, 因此确保提供煤气压力和热值的稳定是新建加压站的主要任务之一。目前的调节系统由于适应性差等原因造成煤气放散量大, 不但污染了环境而且也不利于“降本增效”的企业发展战略。同时, 没有混合煤气热值的分析系统也对煤气的调节带来了一定的影响。本文主要介绍利用模糊控制与辅助控制对煤气热值和压力调节的优化过程。

定量给料秤闭环调节的控制模式 篇4

1 拖料给料计量的基本控制模式

拖料给料即系统中不配置预给料设备, 定量给料秤进料斗直接与供料仓连接, 通过皮带运行把料仓下进料斗中物料直接拖出的给料方式。由于进料斗闸门的开度一般不变, 皮带上的料层厚度 (即负荷) 基本不变, 所以, 定量给料秤的瞬时给料量 (即流量) 基本与皮带速度成正比。因此, 通过调节控制皮带速度即可实现流量调节和定量给料控制。该控制模式设备少、控制系统简便、经济, 操作维护简单方便, 调节范围宽, 属无滞后控制环节, 工作稳定可靠, 计量控制精度高, 是一种较理想的给料控制方式。拖料给料现场控制模式如图1所示。

定量给料秤的物料料流负荷和速度 (即带速) 测量值输入称重控制器, 称重控制器经过与设定流量目标值比较运算, 除输出流量状态参数做现场和中控室显示外, 输出流量偏差调节量给定量给料秤皮带拖动调速单元, 调控皮带运行速度, 使定量给料秤的瞬时给料量趋近并达到设定的目标值, 实现定量给料控制。中控控制时, 控制单元把流量测量值与设定目标值比较运算, 产生的流量调节量, 以外给定方式输入称重控制器或直接输入皮带拖动调速单元, 通过调节控制皮带速度实现定量给料控制。

拖料给料方式适用于松散自由流动的块、粒状物料和不具有倾泻性流态化的粉状物料给料计量场合, 是在固体物料给料计量中采用最广最多的给料方式。笔者认为:凡是能够采用拖料给料方式的均应采用拖料给料, 至于采用现场控制还是中控控制应据条件需要而定。

2 预给料计量系统的主要控制模式

2.1 预给料计量系统机理

预给料计量系统即是把给料与计量输送功能分开, 由预给料设备把料仓的物料提供到定量给料秤皮带上, 皮带再把物料输送给下一级设备的同时完成流量称重测量和控制。因此, 预给料计量系统中定量给料秤的皮带失去了给料和流量调节控制功能, 由预给料设备取代。从而, 预给料设备的瞬时给料量也就成为流量调节控制的主要被控对象, 而定量给料秤皮带速度只可作为流量随动跟踪和皮带上物料负荷的调节被控对象, 绝不应作为流量定量控制的被调节控制对象。

预给料方式主要用于倾泻性流态化的粉体物料和黏湿性物料的给料计量系统。粉体物料一般采用流量阀、管螺旋给料机或叶轮给料机等做预给料设备。黏湿性物料多采用板式给料机 (即板喂机) 或强制皮带给料机等做预给料设备。由于系统增配预给料设备, 往往造成设备安装高度大大增加, 设备和建筑费用提高, 给料控制系统较复杂、控制滞后时间随物料流程增加而增长, 工作稳定可靠性和控制精度变差, 控制方案模式较多, 在实际应用中问题也较多。

2.2 主要控制模式

2.2.1 单调节控制模式

单调节控制就是预给料设备把物料提供到定量给料秤皮带上, 皮带以设计的最大流量时的速度恒速运行, 称重控制器将物料瞬时负荷和流速的测量值进行运算, 得到瞬时流量值, 并与设定流量目标值比较, 产生的偏差调节量输入预给料设备的调节单元, 使预给料设备的瞬时给料量趋近并达到设定流量目标值, 从而实现定量给料控制。单调节现场控制模式如图2所示。操作控制在现场进行, 中控室只作流量等状态参数显示。

单调节控制模式下, 由于定量给料秤皮带恒速运行, 只有一个预给料设备瞬时给料量闭环调节系统。所以, 控制系统简单、经济, 工作可靠性较好, 是国内外惯用的传统控制模式。但是, 由于皮带恒速运行, 皮带上的物料负荷随瞬时流量变化而波动, 特别在流量较小时可能导致皮带上料层过薄, 对测量精度和控制稳定性极为不利。另外, 皮带上料层厚度一般只能在2∶1左右范围变化。所以, 系统流量的调节范围较小, 不能适应宽调节流量使用场合要求。由于皮带恒速运行, 大多数系统不设置测速环节, 把皮带速度作为恒定值, 从而降低了测量和控制精度。基于上述原因和笔者经验, 系统中最好设有皮带速度调节和测量环节。因为选型设计的最大瞬时流量往往远大于生产运行实际最大瞬时流量, 必然导致皮带上料层过薄问题更为严重, 影响控制精度和稳定性, 降低测量精度。如果设有带速调节和测量环节, 在实际生产中可调节皮带速度以最大给料量的速度运行, 从而可减少上述不良影响, 并为改造成更优良的流量/负荷双调节控制模式提供便捷条件。

2.2.2 流量与负荷双调节控制模式

1) 流量与负荷双调节控制就是把预给料设备的瞬时给料量 (流量) 及定量给料秤皮带上的物料负荷分别做定量控制被控对象, 组成两个闭环调节系统的控制模式, 如图3所示。称重控制器根据定量给料秤输入的物料负荷和速度测量值运算得到的瞬时流量, 与根据生产要求设定的流量目标值比较, 产生的调节量输入预给料设备的调节单元, 调控预给料设备的瞬时给料量, 使之达到设定流量目标值, 实现定量给料闭环控制。同时, 称重控制器根据皮带上物料负荷的测量值与设定的负荷目标值比较运算, 输出调节量到皮带速度调节单元, 通过调节控制皮带速度, 使皮带物料负荷达到设定的目标值, 实现皮带物料负荷基本在恒定状态运行, 从而确保皮带物料负荷不随流量变化而波动。

该双调节控制模式下, 不会出现单调节模式时皮带上料层过薄和不稳定情况, 也不会像有些系统那样由于皮带物料负荷太小而发生速度超调或由于皮带物料负荷过大而发生冲跑、漫料等弊病。由于负荷快速随动跟踪流量变化, 既保障了运行稳定, 也减少调节滞后的影响。所以, 这种控制模式系统控制精度高、流量调节范围宽、适应性强、稳定可靠性好。在预给料定量控制方式中是一种比较理想的控制模式。笔者建议应积极推广和选用这种控制模式。

2) 在实际工作中常常遇到几乎与此相反的双调节闭环控制模式, 即通过调节皮带速度调节控制瞬时流量, 同时, 以皮带的物料瞬时流量或负荷反馈控制预给料设备瞬时给料量, 这种双调节闭环控制模式存在很大问题。首先, 必须明确系统中预给料设备的瞬时给料量决定系统物料流量的大小, 定量给料秤皮带失去了给料和流量调节功能, 皮带速度变化只能改变皮带物料负荷的大小, 而不能调节物料流量, 更不能像中间仓那样起到物料暂存和流量调剂作用。因此, 上述双调节模式下, 当定量给料秤的瞬时流量大于设定目标值时, 控制系统会自动调慢皮带速度, 但皮带速度减慢仅仅导致皮带上物料负荷成比例增大, 不会改变物料流量, 即瞬时流量仍然大于设定流量, 促使皮带速度继续进一步减慢, 物料负荷进一步加大。如果预给料设备控制滞后或失控, 预给料量没有及时快捷有效减小, 必然造成皮带上冲跑、漫料。反之, 如果皮带上物料流量小于设定流量, 基于同样原理, 导致皮带速度加快, 促使皮带物料负荷成比例减小, 皮带速度进一步加快, 直到控制系统超调。这种双调节控制模式在实际生产中较广泛存在, 冲跑和漫料事故时有发生, 给生产的稳定运行造成困难, 特别是在大流量、长滞后和预给料不够稳定顺畅的场合更为明显。

如果采用定量给料秤皮带负荷控制预给料设备的瞬时给料量, 也只有在皮带恒速运行的条件下, 皮带上的物料负荷才与流量成正比关系, 可以根据皮带物料负荷调节控制物料流量。所以, 采用以皮带负荷反馈控制预给料设备瞬时给料, 必须在量程范围根据负荷与流量特定关系采用预置设定方式设计控制软件, 这将使控制软件较为复杂, 冲跑和漫料等问题也没有根本解决。总之, 这种以定量给料秤做流量定量控制、以皮带上物料流量或负荷反馈控制预给料量的双调节控制模式有明显的原理性错误, 实际应用证明问题较多, 不推荐采用这种控制方式。

2.2.3 流量跟踪双调节控制模式

流量跟踪双调节闭环控制就是把预给料设备瞬时给料量作为流量被控对象, 而定量给料秤皮带速度作为流量跟踪调节, 组成统一的闭环控制模式, 如图4所示。即称重控制器根据定量给料秤输入的物料负荷和速度测量值与流量设定值比较运算, 输出一个流量调节量, 此调节量经分流模块分别调节预给料设备的给料量和定量给料秤皮带速度, 使皮带速度随动跟踪流量同步运行。从而保证皮带物流负荷基本稳定, 不会随物料流量变化产生较大波动。这种跟踪流量单闭环双调节控制模式, 控制系统的控制软件简单, 多家企业的实践应用证明运行稳定, 近乎无滞后控制环节, 有利于保证较高的计量精度和可靠性。但选用时应注意预给料设备规格、工作参数设计选配, 力求其给料速率与定量给料秤皮带速率有较好的线性匹配, 这是系统负荷稳定的重要因素。

另外, 基于锁风和防止冲跑料等需要, 有的预给料系统采用双级串联预给料设备给料, 要求前后两级预给料设备协调同步运行。采用这种流量同步跟踪调节控制方式是一种很好的选择。即把头级预给料设备瞬时给料量作为主要控制对象, 而后级给料设备作为随动跟踪调节对象。当然, 也可以让后级给料设备在最大流量时速状态下恒速运行。

2.2.4 进料斗料位 (或负荷) 上下限控制模式

为了保障给料系统连续给料, 在进料斗上 (或进料小仓, 下同) 设置料位或负荷测控装置, 称重控制器或独立专用控制器根据进料斗设定料位或负荷上下限调节控制预给料设备的工作状态, 保障连续给料运行, 定量给料秤以拖料给料方式调控瞬时给料量实现定量给料控制。系统如图5所示。

这种系统的设备比双调节系统稍显复杂, 费用稍高, 但控制效果往往并不佳。最主要缺点是:由于工艺条件限制, 进料斗或小仓的容量较小 (一般为1.5m3左右) , 所以料位 (或负荷) 变化波动较快, 使调控系统难以处于稳定状态, 容易造成调节系统振荡失调, 尤其当物料性质和给料状态变化较大、出料困难不稳定时更难以控制, 控制精度更难保证。所以, 不推荐采用这种控制模式。

上述控制模式一般为现场控制方式, 中控只作流量等状态参数显示。随着生产规模大型化和自动化水平、中控人员技术素质的提高, 从自动控制技术角度实现中控控制比较简单容易, 所以采用中控控制方式越来越多。在系统设计时只要使中控单元具有此计量参数处理运算和控制功能, 便可以接受定量给料秤和称重控制器输入的流量测量相关信号、中控单元经过与设定流量目标值比较运算, 产生的调节量输入称重控制器或直接送入流量调节量单元, 调节瞬时给料量, 使之达到设定目标值, 即可实现定量给料秤中控控制方式。

3 结论与建议

1) 给料计量控制系统, 须根据物料具体流动和黏附状态性质等恰当选择给料方式。凡是可以采用拖料给料的均应采用拖料方式。当今在设计和实用中常有过度采用振动进料斗和预给料方式的倾向, 在块粒状物料的定量计量方面尤为明显。这样将大大增加建设资金, 增加设备管理维护工作量和费用, 增加系统的复杂性和不稳定因素, 降低计量控制精度和可靠性。

2) 在给料定量控制系统中, 物料瞬时流量始终是系统调节控制的核心对象, 在预给料系统, 头级预给料装置是流量调控的主要执行机构和被控对象, 而定量给料秤皮带已经失去给料和流量调控功能。所以, 不能再作为流量定量控制的主要对象, 只可作为负荷控制或流量随动跟踪调控对象, 否则就可能发生给料计量控制系统工作不稳定、发生冲跑和堵料等事故。笔者建议:预给料计量控制系统中, 应首先选用流量负荷或流量随动跟踪双调节闭环控制模式。

3) 给料计量控制系统是一个系统工程, 必须全面合理兼顾供给料、称重计量、调节控制每个环节。采用科学合理的给料方式、设备配置、各环节相互协调匹配和科学合理的系统控制模式, 才能保证工作连续稳定、计量控制准确可靠, 达到预期经济和技术效果。

参考文献

[1]孙秉礼.定量给料秤系统的给料设备和控制方案优化设计[J].水泥, 2011 (3) :44-47.

[2]孙秉礼, 杨成喆.调速定量给料秤的系统组成及选用[J].水泥, 2010 (8) :56-59.

[3]周有根, 严庆梅.原料配料板喂机转速控制的几种方式[J]新世纪水泥导报, 2010 (8) :56-57.