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CN107219758A - 一种汽包液位调节方法 - Google Patents

一种汽包液位调节方法 Download PDF

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steam
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steam drum
pid regulator
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CN201710534961.4A
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谢炜
谢崇军
王锬
夏连生
冯海涛
刘伊莎
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Anhui Ma Gang Automated Information Technology Co Ltd
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Anhui Ma Gang Automated Information Technology Co Ltd
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/36Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D9/12Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel characterised by the use of electric means

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  • Automation & Control Theory (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种汽包液位调节方法,包括如下步骤:S1、获取锅炉的汽包液位、蒸汽流量、给水流量;S2、判断蒸汽流量是否大于设定的蒸汽流量阀值;S3、若是,建立以汽包液位、蒸汽流量、给水流量为参数的三冲量调节系统,对锅炉液位进行调节;S4、若否,建立以汽包液位为参数的单冲量调节系统对液位进行调节。本发明的优点在于:完善了三冲量液位调节方法在蒸汽流量负载较小时,调节误差较大的缺陷;通过在蒸汽流量小于设定值时,通过单冲量调节,并在蒸汽流量大于设定值时,采用三冲量调节,从而解决单纯使用三冲量调节方法在负荷变化较小场合的缺陷。

Description

一种汽包液位调节方法
技术领域
本发明涉及锅炉发电领域,特别涉及余热锅炉发电中汽包水位调节方法。
背景技术
汽包水位三冲量调节系统是锅炉发电核心控制之一。锅炉正常运行中,汽包液位的控制是一个重要的参数。液位过高会影响汽水分离的效果,产生蒸汽带液现象,液位过低会破坏水循环,严重的会烧坏锅炉。当蒸汽负荷突然增大时,锅炉会出现暂时的压力下降,水的沸腾加剧。导致液位上升,这样就产生了虚假液位。这时本应把给水加大,但是如果采用简单的单参数调节系统,就会根据这个假液位而错误地把锅炉给水调节阀关小,减少给水量,等到汽水达到新的动态平衡时,液位就下降了许多,远离给定值,甚至使锅炉发生危险。如果负荷减少,它的变化过程和结果与上述相反,从而使汽包液位发生较大的波动。其他如燃料量变化或蒸发量变化也都可引起虚假液位。影响锅炉液位的主要因素是锅炉的汽水平衡。为了克服负荷变化所引起水位的大幅度波动,消除假液位的影响,提前消除蒸汽对液位的干扰,所以除了液位主调节回路以外,还引入蒸汽流量(作前馈信号)和给水流量(作串级副回路为测量信号)两个辅助参数,构成了锅炉的三冲量调节系统。
采用三冲量调节在负荷较小时,由于测量蒸汽流量的流量计测量精度的限制,导致测量的负载不是很准,有误差,造成在通过三冲量模型控制液位时产生偏差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种汽包液位调节方法,该液位调节方法完善了三冲量调节系统的给水调节方法,在考虑三冲量调节方式的同时考虑蒸汽流量负载测量对三冲量的影响,使得液位调节方法可以更加准确,调节效果更好。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种汽包水位调节方法,包括如下步骤:
S1、获取锅炉的汽包液位、蒸汽流量、给水流量;
S2、判断蒸汽流量是否大于设定的蒸汽流量阀值;
S3、若是,建立以汽包液位、蒸汽流量、给水流量为参数的三冲量调节系统,对锅炉液位进行调节;
S4、若否,建立以汽包液位为参数的单冲量调节系统对液位进行调节。
所述的蒸汽流量阀值为锅炉满负荷时蒸汽流量的20%。
在步骤S3中,三冲量调节系统包括主PID调节器和副PID调节器,主副PID调节器通过串联结构调节汽包液位,三冲量调节系统调节锅炉液位的方法为:
S31、初始化主PID调节器、副PID调节器,设置PID调节器参数,设置汽包水位的设定值;
S32、主PID调节器输入汽包水位的设定值、实际检测的汽包液位,主PID控制器计算出汽包水位设定值与检测值的差值,输出液位调节期望值;
S33、副PID调节器接收液位调节期望值,并根据输入的给水流量、蒸汽流量修正液位调节期望,输出对应的调节信号至给水阀门,通过控制给水阀门流量,调节汽包液位。
单冲量调节时,获取汽包液位送入到PID调节器,PID调节器根据输入端汽包液位和设定的汽包液位的偏差,输出控制信号至给水阀门,用于控制汽包液位。
本发明的优点在于:完善了三冲量液位调节方法在蒸汽流量负载较小时,调节误差较大的缺陷;通过在蒸汽流量小于设定值时,通过单冲量调节,并在蒸汽流量大于设定值时,采用三冲量调节,从而解决单纯使用三冲量调节方法在负荷变化较小场合的缺陷。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明:
图1为本发明液位调节方法流程图;
图2为本发明三冲量调节方法流程图;
图3为本发明三冲量的模型原理图;
图中:Hr:水位设定值,W:给水量,H:水位值,Gc1(s):主调节器,Gc2(s):副调节器,Gp(s):被控对象传递函数,Kd:蒸汽流量检测变送器转换系数,Kw:给水流量检测变送器转换系数,Kh:水位检测仪表转换系数。
具体实施方式
下面对照附图,通过对最优实施例的描述,对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示,一种汽包水位调节方法,包括如下步骤:
S1、获取锅炉的汽包液位、蒸汽流量、给水流量;
S2、判断蒸汽流量是否大于设定的蒸汽流量阀值;
S3、若是,建立以汽包液位、蒸汽流量、给水流量为参数的三冲量调节系统,对锅炉液位进行调节;
S4、若否,建立以汽包液位为参数的单冲量调节系统对液位进行调节。
其中蒸汽流量阀值为锅炉满负荷时蒸汽流量的20%。在蒸汽流量大于满负荷时蒸汽流量的20%时,采用液位三冲量调节方式调节汽包液位,在蒸汽流量小于满负荷时蒸汽流量的20%时,采用以汽包液位为参数的单冲量调节方式调节水位。
如图2所示,在步骤S3中,三冲量调节系统包括主PID调节器和副PID调节器,主副PID调节器通过串联结构调节汽包液位,三冲量调节系统调节锅炉液位的方法为:
S31、初始化主PID调节器、副PID调节器,设置PID调节器参数,设置汽包水位的设定值;
S32、主PID调节器输入汽包水位的设定值、实际检测的汽包液位,主PID控制器计算出汽包水位设定值与检测值的差值,输出液位调节期望值;
S33、副PID调节器接收液位调节期望值,并根据输入的给水流量、蒸汽流量修正液位调节期望,输出对应的调节信号至给水阀门,通过控制给水阀门流量,调节汽包液位。
在锅炉液位调节时,预先设定三冲量和单冲量调节系统,在检测到蒸汽负载满足相对应的调节后启动相对应的调节系统调节液位。如图3所示,为三冲量调节系统模型图,包括主PID调节器Gc1(s)和副PID调节器Gc2(s),主副PID调节器通过串联结构调节汽包液位,检测的水位值H乘以相对应的转换系数Kh后转换为水位值和预设的水位设定值Hr+输入到主PID调节器Gc1(s),主PID调节器Gc1(s)计算出汽包水位设定值Hr+与检测值H的差值,输出液位调节期望值;副PID控制器Gc2(s)接收液位调节期望值,并根据输入的给水流量W、蒸汽流量通过预设的控制策略修正液位调节期望,输出对应的调节信号至给水阀门,调节汽包液位。这里通过给水流量W、蒸汽流量修正输出的液位调节期望的修正策略方法为多种,根据不同锅炉情况,控制策略不同,这里不做具体限定。这里蒸汽流量、给水流量均需通过相对应的转换系数Kd、Kw后送入到副PID控制器中。输出的水位控制信号经转换系统Ku转换为相对应的被控对应的控制信号,在经过被控对象的传递函数实现水位调节,进而使得检测端的水位H产生随调节信号变化的水位值。
在蒸汽流量小于满负荷时蒸汽流量的20%时,采用以汽包液位为参数的单冲量调节方式调节水位。采集到的汽包液位值送入到PID调节器,PID调节器根据输入端汽包液位和设定的汽包液位输出控制信号经转换系数后转换成控制阀门的信号量至给水阀门,用于控制汽包液位。
三冲量调节系统能及时克服负荷(蒸汽流量)和给水流量的干扰作用,调节精度高,适用于汽包容积较小、负荷和给水干扰大的场合。单冲量适合在汽包容积较大、负荷变化比较小的场合。因此在给水全程自动调节设计了两套调节系统以便互相切换,主要是在开停炉过程中当负荷低于满负荷20%左右时,蒸汽流量信号很小、测量误差相对较大时由单冲量控制,一旦满足运行条件就改为三冲量调节系统控制,实践证明效果良好。
在锅炉液位调节过程当中,给水阀门根据三冲量模型轨迹进行动作,控制汽包液位,但是实际运行中,在蒸汽流量太小的时候,流量计信号不是太准,三冲量调节模型控制有偏差。此时切换为单PID,按照液位设定值来调节,效果很好。本发明的调节方法在锅炉液位调节中应用后,在锅炉发电液位控制的过程中效果明显,液位控制精度范围为-10.0~10.0mm具有非常好的控制效果。尤其是在单冲量与三冲量的切换中,通过设置合适的P、I、D参数,可以做到减少切换过程中的干扰波动,做到了无扰切换。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种汽包液位调节方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、获取锅炉的汽包液位、蒸汽流量、给水流量;
S2、判断蒸汽流量是否大于设定的蒸汽流量阀值;
S3、若是,建立以汽包液位、蒸汽流量、给水流量为参数的三冲量调节系统,对锅炉液位进行调节;
S4、若否,建立以汽包液位为参数的单冲量调节系统对液位进行调节。
2.如权利要求1所述的一种汽包液位调节方法,其特征在于:所述的蒸汽流量阀值为锅炉满负荷时蒸汽流量的20%。
3.如权利要求1所述的一种汽包液位调节方法,其特征在于:在步骤S3中,三冲量调节系统包括主PID调节器和副PID调节器,主副PID调节器通过串联结构调节汽包液位,三冲量调节系统调节锅炉液位的方法为:
S31、初始化主PID调节器、副PID调节器,设置PID调节器参数,设置汽包水位的设定值;
S32、主PID调节器输入汽包水位的设定值、实际检测的汽包液位,主PID控制器计算出汽包水位设定值与检测值的差值,输出液位调节期望值;
S33、副PID调节器接收液位调节期望值,并根据输入的给水流量、蒸汽流量修正液位调节期望,输出对应的调节信号至给水阀门,通过控制给水阀门流量,调节汽包液位。
4.如权利要求1所述的一种汽包液位调节方法,其特征在于:单冲量调节时,获取汽包液位送入到PID调节器,PID调节器根据输入端汽包液位和设定汽包液位的偏差,输出控制信号至给水阀门,用于控制汽包液位。
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