概述 　　菏澤電廠熱網(wǎng)加熱器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)有2套，原設(shè)計(jì)均采用電動(dòng)單元組合儀表，系統(tǒng)調(diào)節(jié)設(shè)備落后，穩(wěn)定性差，特別是變送部分為DDZ—Ⅱ型力平衡差壓變送器，其結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程如圖1所示。 　　該變送器具有零點(diǎn)漂移、變差大、抗振性能差、線性不好等缺點(diǎn)，自建廠以來(lái)，該系統(tǒng)水位就不能自動(dòng)控制，熱網(wǎng)加熱器一直以低水位運(yùn)行，調(diào)節(jié)門全開(kāi)，直接影響加熱器的熱效率和安全運(yùn)行以及自動(dòng)投入率的提高。為菏澤電廠爭(zhēng)創(chuàng)全國(guó)一流發(fā)電企業(yè)，特制訂出熱網(wǎng)加熱器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造方案：將DDZ—Ⅱ型電動(dòng)單元組合儀表改造為KFL型基地調(diào)節(jié)儀。 1 總體思路 　　DDZ—Ⅱ型調(diào)節(jié)設(shè)備全部拆除，原加熱器水位變送器測(cè)量筒取樣法蘭安裝KFL調(diào)節(jié)儀測(cè)量筒和浮子；調(diào)節(jié)儀安裝于測(cè)量筒上部，位于4．5米加熱器平臺(tái)，通過(guò)氣源管路和輸出管路與零米的氣動(dòng)執(zhí)行器和氣源母管相連接。 2 原設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)分析 　　熱網(wǎng)加熱器水位由DBC差壓變送器轉(zhuǎn)換為0-10mADC信號(hào)，經(jīng)輸入回路轉(zhuǎn)換為0-2V的直流電壓信號(hào)，并與給定值信號(hào)進(jìn)行比較，兩者之差構(gòu)成的偏差信號(hào)與反饋回路來(lái)的反饋信號(hào)比較后進(jìn)入調(diào)制器，調(diào)制成交流信號(hào)，再由交流放大器進(jìn)行放大，經(jīng)檢波放大后成為0-10mADC信號(hào)輸出至伺放，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)所屬設(shè)備如表1。 2.1 DBC差壓變送器 　　在力平衡情況下，對(duì)應(yīng)于一定的矢量角θ和反饋線圈的匝數(shù)W，變送器的輸出電流ISC與被測(cè)壓力（或差壓）成正比，改變矢量角θ和反饋線圈的匝數(shù)W，則可改變儀表的量程。矢量機(jī)構(gòu)的矢量角可用量程調(diào)整絲桿來(lái)連續(xù)調(diào)節(jié)，其變化范圍為4。～15。，反饋線圈匝數(shù)W可通過(guò)變動(dòng)其中間抽頭的連接方式來(lái)改變，變送器的零點(diǎn)調(diào)整是通過(guò)調(diào)零螺絲，改變調(diào)零彈簧的拉伸程度來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2.2 自激振蕩調(diào)制放大器 2.3反饋回路 3 控制方案選擇 3.1 技術(shù)方案 　　熱網(wǎng)加熱器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用基地式調(diào)節(jié)方案，包括#1熱網(wǎng)加熱器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)和#2熱網(wǎng)加熱器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。需新敷設(shè)一路控制氣源管路，供給調(diào)節(jié)儀和執(zhí)行器氣源，調(diào)節(jié)儀的輸出通過(guò)管路接入執(zhí)行器上的閥門定位器，并由壓力表指示輸出壓力值，系統(tǒng)所屬設(shè)備如表2 3.2基調(diào)系統(tǒng)原理 　　通過(guò)浮筒浮力的變化測(cè)量熱網(wǎng)加熱器水位，在測(cè)量值和給定值相等即偏差為0時(shí)，指示比較機(jī)構(gòu)上的測(cè)量指針PV（紅色）和給定指針SP（綠色）重合，并在刻度標(biāo)尺上指示出即時(shí)的壓力測(cè)量值，此時(shí)，基調(diào)儀處于平衡狀態(tài)，其輸出停留在某個(gè)值上（運(yùn)行人員要求為450mmH2O）。 　　當(dāng)熱網(wǎng)加熱器水位受機(jī)組運(yùn)行工況變化，引起抽汽加熱參數(shù)變化，以及熱網(wǎng)用戶數(shù)、暖器水溫變化等影響，偏離給定值時(shí)，如圖7所示的水位測(cè)量單元立即將水位變化線性地轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角的變化，并通過(guò)連桿推動(dòng)測(cè)量指針轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，PV與SV不再重合，在刻度標(biāo)尺上可以看出PV相對(duì)于SP的偏差值PV-SP，指示比較機(jī)構(gòu)上的差動(dòng)片將此PV-SP通過(guò)偏差連桿推動(dòng)比例單元上的控制擋板，擋板的位移使噴嘴的背壓發(fā)生變化，經(jīng)放大器放大，經(jīng)過(guò)切換單元成為輸出氣壓。 　　輸出氣壓被分流并引入反饋回路，產(chǎn)生PI調(diào)節(jié)功能，反饋經(jīng)由氣容和可變氣阻構(gòu)成的積分單元阻尼后進(jìn)入如圖8所示的積分波紋管，轉(zhuǎn)換成位移，同樣通過(guò)反饋桿推動(dòng)控制檔板，使輸出壓力增加，實(shí)現(xiàn)所需的積分正反饋以獲得積分控制作用。這正反饋由于受到積分單元的阻尼作用而逐步增加，因而輸出壓力也是持續(xù)不斷地升高，只要水位沒(méi)有回到給定值即還存在偏差，這正反饋不會(huì)停止，輸出壓力將一直升上去，直到偏差回零為止，如若偏差長(zhǎng)時(shí)間降不到零，輸出壓力可能會(huì)達(dá)到飽和(接近氣源壓力)。上述正、負(fù)反饋是在反饋桿上疊加起來(lái)的，因此，完整地形成了儀表的PI控制功能。輸入偏差和正負(fù)反饋均以位移的形式在控制檔板的x軸和y軸方向同時(shí)作用在控制檔板上，因此，控制檔板既和噴咀組成位移一壓力轉(zhuǎn)換元件，同時(shí)又起著比較元件的作用。偏差位移和正負(fù)反饋位移在控制檔板上不斷地反復(fù)地進(jìn)行比較，直到平衡，控制過(guò)程結(jié)束。 4 基調(diào)儀調(diào)試 4.1零點(diǎn)、量程及線性調(diào)試原理 4.1.1零點(diǎn)調(diào)整 　　零點(diǎn)調(diào)整是指在被測(cè)參數(shù)為初始(最小)值的條件下，通過(guò)調(diào)整使指針指在O%刻度處。 　　從圖11可知，如果此時(shí)指針不指在0%處，只要改變傳遞連桿的長(zhǎng)度就等于在擺臂不動(dòng)的條件下改變了從動(dòng)桿的初始位置(角度)。從而改變指針初始位置，增大或減小指示值，直到指在0%處完成零點(diǎn)調(diào)整。 　　根據(jù)調(diào)零的含義，凡是能改變指針位置的調(diào)整都有調(diào)零作用，因此，改變指針與指針架的相對(duì)位置，即搬動(dòng)指針角度也是一種調(diào)零方式，但這種方法常用來(lái)粗調(diào)整，只有指針初始位置離0%刻度處較遠(yuǎn)時(shí)，或調(diào)零螺母已到極限位置時(shí)才用搬指針角度的調(diào)零方式。由于四連桿機(jī)構(gòu)中的各調(diào)整因素多是互相交織在一起的，一個(gè)調(diào)整部位往往有2種或3種調(diào)整作用，這當(dāng)中只有一種是最靈敏的，例如，改變傳遞桿長(zhǎng)度可以有調(diào)零作用，也有改變量程的作用，還有改變線性的作用。但是，在這些作用中，只有改變零點(diǎn)的作用最強(qiáng)，調(diào)整最靈敏，因此，調(diào)整傳遞連桿長(zhǎng)度被看作儀表零點(diǎn)調(diào)整，而這個(gè)調(diào)整中出現(xiàn)的量程變化和線性變化則視為零點(diǎn)調(diào)整對(duì)量程和線性的影響。在四連桿機(jī)構(gòu)的調(diào)整中，像這種交互影響的情況是每種調(diào)整中都有的，不單是調(diào)零，下面要介紹的調(diào)量程和線性調(diào)整中也都分別有其它的副作用產(chǎn)生。連桿機(jī)構(gòu)調(diào)整中的這種非單一作用是調(diào)整繁鎖的主要原因，往往需要反復(fù)幾次才能把零點(diǎn)、量程及線性調(diào)整得好。 4.1.2量程調(diào)整 　　量程調(diào)整通過(guò)改變主從桿長(zhǎng)度比的方式進(jìn)行。由于主從桿長(zhǎng)度比改變后，主從桿擺動(dòng)的角度倍率將發(fā)生變化，在指針轉(zhuǎn)角被限定后，角度放大倍率的變化就意味著輸入位移或轉(zhuǎn)角的量程有變化，即被測(cè)參數(shù)的量程有變化，這是輸入量程調(diào)整作用。 　　量程調(diào)整也包括在輸入信號(hào)量程不變的條件下，通過(guò)調(diào)整使輸出信號(hào)(指針轉(zhuǎn)角)為滿量程，即滿刻度指示，實(shí)際上，這兩種調(diào)整是一回事，只是基準(zhǔn)不同，著眼點(diǎn)不同。 　　連桿機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)桿伸長(zhǎng)或從動(dòng)桿縮短時(shí)，角度放大倍數(shù)將變大，輸入量程即變小或輸出量程變大。例如，主動(dòng)桿伸長(zhǎng)，即圖11中的擺臂有效長(zhǎng)度增大，即它輸出的位移總量增加，故從動(dòng)桿e的轉(zhuǎn)角增大，但由于擺臂的轉(zhuǎn)角總量并未變化，所以角度放大倍數(shù)增大，等于輸入量程減小(指針轉(zhuǎn)角不變的條件下)或輸出量程增大(指針轉(zhuǎn)角增大)。 　　能夠?qū)崿F(xiàn)這種調(diào)整的具體結(jié)構(gòu)除了圖11中擺臂上的量程微調(diào)機(jī)構(gòu)外，還有該機(jī)構(gòu)滑動(dòng)塊上的3個(gè)懸掛連桿的孔及桿e上3個(gè)懸掛連桿的孔。連桿懸掛在不同的孔位上就等于改變主從桿的長(zhǎng)度，故有調(diào)量程的作用，但這兩處是粗調(diào)量程時(shí)使用的。當(dāng)輸入輸出量程差距較大時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先改變連桿懸掛孔位予以粗調(diào)后再微調(diào)。 4.1.3線性調(diào)整 　　連桿機(jī)構(gòu)線性調(diào)整主要是將連桿機(jī)構(gòu)置于最佳形狀上，同時(shí)要置于最佳工作狀態(tài)上，所謂最佳形狀即平行四邊形的形狀，此時(shí)主從桿長(zhǎng)度相等，傳遞桿2與虛擬桿4長(zhǎng)度相等。根據(jù)三角幾何學(xué)的知識(shí)便可知道，這種形狀下主從桿轉(zhuǎn)角將一致，不會(huì)有非線性出現(xiàn)。但這種理想狀態(tài)在實(shí)際結(jié)構(gòu)中幾乎是不存在的，在許多因素約束下，實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸都要偏離這個(gè)最佳形狀。 　　在非最佳形狀下，四連桿機(jī)構(gòu)就會(huì)或多或少有非線性產(chǎn)生，為使非線性最小，四連桿的工作狀態(tài)應(yīng)處于對(duì)稱工作位置上，三角學(xué)可以證明，當(dāng)輸入信號(hào)為50%時(shí)，若主動(dòng)桿與從動(dòng)桿都能保持與傳遞桿2成90。或接近90。，那么連桿機(jī)構(gòu)傳遞非線性將最小，此時(shí)，主動(dòng)桿和從動(dòng)桿基本上是處于左右對(duì)稱的工作狀態(tài)。 　　根據(jù)上述兩個(gè)原理，線性調(diào)整應(yīng)盡量朝著最佳形狀努力，并盡量使輸入50%信號(hào)時(shí)的主從桿與傳遞桿夾角相等接近90°，這樣的連桿機(jī)構(gòu)自身的非線性是最小的。 在實(shí)際調(diào)試中，由于主動(dòng)桿角度是受測(cè)量單元的限制不能改變，故只能通過(guò)改變從動(dòng)桿圖11中的e桿的角度，即分別通過(guò)扇形板固定螺釘以調(diào)整，松開(kāi)螺釘搬動(dòng)扇形板即可實(shí)現(xiàn)調(diào)整。 4.1.4四連桿指示機(jī)構(gòu)調(diào)試要領(lǐng) 　　四連桿的指示機(jī)構(gòu)調(diào)校很繁鎖，一般都要反復(fù)幾次進(jìn)行調(diào)校，為了調(diào)校的順利，既要遵循一些指導(dǎo)原則，更要靠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，如果一開(kāi)始就把某一項(xiàng)調(diào)試置于理想值上，則后來(lái)的其它調(diào)校未必會(huì)順利，在正式調(diào)校前要先將四連桿機(jī)構(gòu)置于接近最佳的狀態(tài)是后面調(diào)校順利進(jìn)行的關(guān)鍵。在正式調(diào)校中參數(shù)的調(diào)整應(yīng)予先估計(jì)到其它調(diào)整的影響量是減少調(diào)整反復(fù)次數(shù)的關(guān)鍵。 調(diào)整按零點(diǎn)、量程、線性的次序，在前兩者基本完好后，即檢查和調(diào)整50%時(shí)主從桿與傳遞桿的夾角是否近于相等；為了觀察和記憶的方便，使其中一個(gè)為90°是最簡(jiǎn)單的，否則應(yīng)盡量使其接近相等。此<