空盒氣壓表檢定壓力控制器的設計及應用

空盒氣壓表檢定設備可以實(shí)現氣壓示值和溫度系數的自動(dòng)檢定，提高儀表檢定、校準的工作效率以及操作準確度，簡(jiǎn)化計量工作流程，降低工作強度。

1空盒氣壓表檢定

1.1動(dòng)作過(guò)程

壓力控制的動(dòng)作過(guò)程為：設備啟動(dòng)時(shí)真空泵、DT1高壓電磁閥、DT2低壓電磁閥都給電。泵的DT1高壓電磁閥用于給后端增加壓力，而DT2低壓電磁閥用于給后端減小壓力。需要注意的是，高壓和低壓兩側各有一個(gè)節流閥，分別用來(lái)調節正負氣壓流量的（規程要求5hPa/min），氣體流量的大小直接影響氣壓室的壓力值精度和穩定性[1]。

1）當箱內氣壓＜檢定點(diǎn)氣壓時(shí)，真空泵對DT1高壓電磁閥加壓，當箱內氣壓達到預先設定的高壓緩沖罐氣壓時(shí)示值檢定箱氣動(dòng)原理圖（略高于檢定點(diǎn)），真空泵和DT1高壓電磁閥斷電，同時(shí)打開(kāi)DT3高壓穩定閥，使得高壓緩沖罐和箱內氣壓相通，以調節箱內氣壓。當箱內氣壓達到設定點(diǎn)時(shí)，使DT3高壓穩定閥關(guān)閉，箱內進(jìn)入保壓階段，達到一定時(shí)間后進(jìn)行電磁鐵敲擊，再進(jìn)行送檢空盒氣壓表讀數。

2）當箱內氣壓＞檢定點(diǎn)氣壓時(shí)，真空泵對DT2低壓電磁閥減壓；當箱內氣壓達到預先設定的低壓緩沖罐氣壓時(shí)（略低于檢定點(diǎn)），真空泵和DT2低壓電磁閥斷電，同時(shí)打開(kāi)DT4低壓穩定閥，使得低壓緩沖罐和箱內氣壓相通，以調節箱內氣壓。當箱內氣壓達到設定點(diǎn)時(shí)，使DT4低壓穩定閥關(guān)閉，箱內進(jìn)入保壓階段，達到一定時(shí)間后進(jìn)行電磁鐵敲擊，再進(jìn)行送檢空盒氣壓表讀數。

1.2控制變量

根據圖1所示的檢定箱氣動(dòng)原理圖，可以整理歸納出要控制的節點(diǎn)類(lèi)型[2]。

DO1：真空泵繼電器

DO2：DT1高壓閥繼電器

DO3：DT2低壓閥繼電器

DO4：DT3高壓穩定閥繼電器

DO5：DT4低壓穩定閥繼電器

DO6：電磁鐵繼電器（手動(dòng)）

檢定系統軟件界面圖

AI1：高壓緩沖罐壓力傳感器

AI2：低壓緩沖罐壓力傳感器

AI3：氣壓箱壓力傳感器

AI4：氣壓箱溫度傳感器

AI5：氣壓標準器（mA或者232輸出）

檢定設備可對3種氣壓儀器進(jìn)行檢定：

1）空盒氣壓表，包括平原空盒表（800hPa～1050hPa）檢定點(diǎn)依次為：1050、1010、960、910、860、810、800、810、860、910、960、1010、1050，共13個(gè)檢定點(diǎn)。高原空盒表（500hPa～1050hPa），檢定點(diǎn)依次為：1050、1010、960、910、860、810、760、710、660、610、560、510、500、510、560、610、660、710、760、810、860、910、960、1010、1050，共25個(gè)檢定點(diǎn)。

2）空盒氣壓計，檢定過(guò)程同樣是高壓至低壓再至高壓（900hPa～1050hPa），檢定點(diǎn)依次為：1050、1010、960、900、960、1010、1050，共7個(gè)檢定點(diǎn)。

3）振筒類(lèi)氣壓儀，檢定裝置預留了多個(gè)機械分支口與氣壓箱相通以放便檢定連接。

因此，控制系統與檢定點(diǎn)對應的變量表包括：m總檢定點(diǎn)數、n換向點(diǎn)數、P[m]逐個(gè)檢定點(diǎn)氣壓值。由于被檢氣壓表沒(méi)有電信號接口，需要人工輸入各個(gè)被檢表的示值。

1.3溫度系數

空盒氣壓表附屬溫度表標度范圍為-11.0℃～41.0℃，非常大允許誤差為±1.0℃。溫度系數Kt用公式求出：Kt=（?P1-?P2）/（t1-t2）（hPa/℃，取兩位小數）式中：?P1在高溫點(diǎn)，標準氣壓值和空盒氣壓表、空盒氣壓計氣壓示值的氣壓差值，hPa；?P2在高溫點(diǎn)，標準氣壓值和空盒氣壓表、空盒氣壓計氣壓示值的氣壓差20190629143901.jpg值，hPa；t1高溫點(diǎn)的溫度值，℃；t2低溫點(diǎn)的溫度值，℃。具體溫度系數的數值要求范圍見(jiàn)《JJG272-2007空盒氣壓表和空盒氣壓計檢定規程》表1中的內容[3,4]。

2PID控制原理

PID控制包括定位點(diǎn)設置、偏差計算、比例控制、積分控制和微分控制。PID控制算法包括IND和ISA兩種方式：

CVout=(Kp*Error)+(Ki*Error*dt)+(Kd*Derivative)+CVBias

CVout=Kp*(Error+(Error*dt/Ti))+(Td*Derivative)+CVBias

Derivative

dt是測量時(shí)間，Derivative是導數值，可以為（當前誤差-以前誤差）/dt，也可以配置為（當前測量值-以前測量值）/dt，Ti是積分時(shí)間，Td是微分時(shí)間。K是按PVstep/Cvstep計算開(kāi)環(huán)增益。Kp是比例增益，非常終反饋給系統的錯誤值的數量。Ki是積分增益，時(shí)間越快，積分部分的增益就越大。Kd是導數增益，表示有多少變化率反饋給系統。SP是設定點(diǎn)，為需要達到和維護的值。PV是過(guò)程變量，為過(guò)程的測量輸出的壓力值。CV是控制變量，將PID函數應用于控制過(guò)程的結果，而這個(gè)值包含比例、積分、微分和偏置的分量[5]。

IND方式采用標準PID算法，調節效果更精確，適用于專(zhuān)家級或精度要求嚴格的項目。而ISA方式調節簡(jiǎn)單、快速，但精度效果一般，適用于初級應用或精度要求一般的項目。在一些典型的工業(yè)過(guò)程控制中，往往需要控制一個(gè)過(guò)程參數，如溫度或壓力值，可以應用開(kāi)環(huán)控制。

在這樣的系統中，控制器接收來(lái)自用戶(hù)的設定值。然控制過(guò)程圖后控制器生成一個(gè)值再發(fā)送，稱(chēng)為控制變量。而所需的參數是流程變量，它根據流程控制器發(fā)送的值進(jìn)行更改。流程控制器無(wú)法確定流程是否實(shí)際生成了正確的流程變量[6]。

在要求響應速度的許多情況下，這就足夠了。但這些假設往往是不正確或不準確的。大多數過(guò)程控制系統使用閉環(huán)反饋，也做閉環(huán)系統。動(dòng)作的控制器稱(chēng)為比例控制器。實(shí)際上，誤差實(shí)際上是全范圍誤差的一部分（通常用百分比表示）?？刂七^(guò)程需要更長(cháng)的時(shí)間，但是完全控制失”導致的鍋爐MFT。經(jīng)分析，C煤粉層未投用、燃氣層未投用，點(diǎn)火記憶這3個(gè)條件都輸出為“1”。鍋爐在運行過(guò)程中僅有A、B磨煤機運行，即A、B兩層煤粉層投用，在圖11鍋爐燃料喪失邏輯中輸出為“0”。

查A煤層和B煤層運行過(guò)程中的8個(gè)火檢信號的歷史趨勢。在同一時(shí)刻，兩個(gè)煤層各有兩個(gè)火檢信號消失，即不滿(mǎn)足圖9中煤層火檢有火（4取3）條件，即A煤層和B煤層未投用，即滿(mǎn)足圖11鍋爐燃料喪失邏輯。因此，導致MFT，鍋爐停止運行。

5.2火檢信號聯(lián)鎖變更過(guò)

由5.1節的事故原因分析可知，鍋爐MFT主要原因是投用的A、B兩煤層中，各有兩個(gè)火檢信號丟失，判斷火檢信號（4取2）無(wú)火，即煤層不能投用。與火檢信號參與“磨機跳閘”邏輯中，火檢信號（4取3）無(wú)火的邏輯沖突，即整體邏輯不嚴密，存在漏洞。

在FSSS中，“鍋爐燃料喪失”與“全爐膛滅火”都使用了火檢信號，屬于重復使用。

因此，將“煤層投用”邏輯中的火檢判斷條件取消，即可以保證鍋爐更加平穩運行。

6火檢探頭維護

由上述文章闡述可知，火檢信號是FSSS的判斷條件之一?；鹧鏅z測器的探頭安裝在鍋爐爐膛內，處于1000℃以上的輻射熱中，火檢探頭較容易損壞。因此，需要工藝控制人員與儀表維護人員共同努力保證火焰檢測器輸出信號的準確性。

6.1工藝控制

火檢冷卻風(fēng)機運行，不斷提供冷卻風(fēng)給火檢探頭降溫，是保證火檢探頭壽命和準確度的措施之一。特別注意的是：在鍋爐開(kāi)車(chē)之前火檢風(fēng)機必須運行；鍋爐停車(chē)之后，火檢風(fēng)機運行直至爐膛溫度降至常溫。

6.2儀表維護

鍋爐在運行過(guò)程中，若是發(fā)現火檢信號不穩定，儀表人員切除火檢信號參與的控制后，拆卸火檢探頭，清洗光學(xué)鏡頭組，使火檢探頭更準確地聚焦火焰信號。當鍋爐停車(chē)后，若火檢風(fēng)機故障，可拆除火檢探頭避免高溫輻射熱損壞火檢探頭。

7小結

本文對火焰檢測器的結構、原理進(jìn)行介紹說(shuō)明，對火焰檢測器在天盈石化鍋爐上的應用和維護從各個(gè)方面進(jìn)行闡述，并描述具體事故，分析說(shuō)明鍋爐穩定運行的關(guān)鍵是火檢信號參與FSSS控制邏輯的嚴密性和火焰檢測器信號輸出的準確性。本文關(guān)于火焰檢測器在鍋爐上的使用及維護具有一定的指導意義。