锅炉汽包水位PID控制的研究

摘要：

锅炉汽包水位是锅炉系统正常运行的重要参数，维持锅炉水位在一定的范围内变化，是锅炉水位控制的重要任务之一。本文在锅炉汽包水位控制系统设计中应用了PID控制器，通过调节 （比例系数）、 （积分时间系数）、 （微分时间系数）三个参数，使得锅炉汽包水位得到很好的控制。并通过MATLAB软件仿真，调节不同的参数值，分别观察三个参数对锅炉汽包水位控制系统的影响。

【关键词】PID控制器 锅炉汽包水位

引言

汽包水位反映了锅炉蒸汽流量与给水量之间的平衡关系，是锅炉运行中一个非常重要的监控参数，维持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。如果汽包水位过高，会影响汽包的汽水分离装置的正常工作，导致锅炉出口蒸汽带水，使过热器受热面结垢甚至遭到破坏，影响机组的正常运行和经济性指标；如果汽包水位过低，会使锅炉水循环工况破坏，造成水冷壁供水不足而被烧坏。

1.锅炉汽包水位控制系统

本文选择单冲量水位控制系统作为研究对象，采用PID调节器，通过调节三个参数，观察系统输出曲线的变化。以汽包水位为被控参数，给水量作为控制变量，构成单冲量水位控制系统。单冲量水位控制系统是以汽包水位测量信号为唯一的控制信号，即水位测量信号经变送器送到调节器，调节器根据汽包水位测量值与给定值的差值去控制给水调节阀，改变给水量以保持汽包水位在允许的范围内。

2.PID控制器在锅炉汽包水位中的应用

设定系统的控制精度为： ，对于不同的被控对象，其控制精度的要求一般不同，我们可以根据具体被控对象的要求设定不同的控制精度，通过调整三个参数来满足要求。

2.1.比例（P）控制器在锅炉汽包水位中的应用

因为单冲量水位控制系统数学模型简化为一阶系统，当单纯的加比例调节器控制系统水位时，系统无超调，为有差系统。并且系统响应速度较缓慢，虽然系统响应速度随着 的增大而加快，但考虑到系统模型的不精确性，为了充分保证系统稳定性，一般不能为了缩短调节时间而无限增大 。

3.结论

锅炉计算机控制系统集成了现代计算机控制技术和先进控制算法。采用高级语言或具备更多适用的功能块并且具备可靠性的控制器将是锅炉控制设备的软件和硬件发展方向。但是不容置疑的是，随着科学技术的发展，随着功能更强大，可靠性更高的控制设备的推出，锅炉计算机控制系统必将会完全替代锅炉原有控制手段，实现锅炉最佳工况运行，从而实现可观的经济效益和社会效益。

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