鍋爐液位的控制系統(tǒng)及其控制方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種鍋爐液位的控制系統(tǒng)及其控制方法，該方法包括將鍋爐的液位變送器發(fā)送的實時信號與預(yù)設(shè)信號進(jìn)行比較，確定鍋爐的運行誤差；將運行誤差通過模糊控制器進(jìn)行多次數(shù)模轉(zhuǎn)化得到輸出量，輸出量用于控制調(diào)節(jié)閥的開度以使鍋爐的液位在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。采用模糊控制器對變送器發(fā)送檢測到的實時信號進(jìn)行多次的模糊變換，使得鍋爐中的運行誤差得到實時調(diào)整，提高鍋爐控制系統(tǒng)對動態(tài)環(huán)境的適應(yīng)能力，增加了鍋爐系統(tǒng)的控制效果。

Boiler liquid level control system and control method thereof

The present invention provides a control system of boiler and its control method, the method includes real-time signal transmission liquid level transmitter of the boiler is compared with a preset signal, determining the error of boiler operation; will run error multiple digital analog conversion output obtained by fuzzy controller, the output is used to control the valve opening to the boiler liquid level in a preset range. The real-time signal fuzzy controller to the transmitter transmits a detected number of fuzzy transformation, which makes the error in the boiler operation to obtain real-time adjustment, improve the ability to adapt to the dynamic environment of the boiler control system, increase the control effect of boiler system.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
鍋爐液位的控制系統(tǒng)及其控制方法
本專利技術(shù)涉及鍋爐液位控制設(shè)備
，具體而言，涉及一種鍋爐液位的控制系統(tǒng)及其控制方法。
技術(shù)介紹
燒結(jié)余熱的利用是采用燒結(jié)環(huán)冷煙氣鍋爐經(jīng)過回收采集到的煙氣余熱進(jìn)行發(fā)電。具體來講就是結(jié)合余熱發(fā)電技術(shù)，把余熱鍋爐釋放出的熱蒸汽推動汽輪機(jī)組，使汽輪機(jī)組進(jìn)行做功，最后產(chǎn)生電力的新型節(jié)能技術(shù)。它與傳統(tǒng)的火力發(fā)電技術(shù)相比，有著得天獨厚的優(yōu)勢，在不消耗外部能源，不排放污染氣體、污染粉塵與其他有害氣體的前提下，使余熱能源有效的利用，這將成為我國工業(yè)發(fā)展的必然趨勢與處理工業(yè)排污的解決辦法，在節(jié)能減排與改善污染環(huán)境下將做出巨大貢獻(xiàn)。燒結(jié)余熱鍋爐按照工藝系統(tǒng)來分可以分成兩部份：煙氣以及汽水系統(tǒng)。煙氣部分是循環(huán)風(fēng)機(jī)抽取由燒結(jié)環(huán)冷機(jī)產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓?jīng)過除塵系統(tǒng)，分別進(jìn)入鍋爐過熱器、上蒸發(fā)器、下蒸發(fā)器、省煤器等進(jìn)行成分換熱，再次送回至燒結(jié)環(huán)冷機(jī)繼續(xù)冷卻燒結(jié)礦掉。汽水流程為：由能源系統(tǒng)供給的純水，經(jīng)除氧給水泵，由鍋爐純水槽經(jīng)副級省煤器，送入除氧器熱力除氧；鍋爐給水經(jīng)過除氧后，通過給水泵，經(jīng)省煤器，直接送入爐頂?shù)钠唤o水和汽包內(nèi)已有的水混合成爐水，通過連接管路和熱水循環(huán)送往上下兩級蒸發(fā)器，生成的汽水混合物從上集箱的汽水連通管送入汽包，飽和蒸汽從設(shè)于汽包內(nèi)的汽水分離器中分離出來，送往過熱器過熱，并利用減溫器使蒸汽溫度達(dá)到要求后，送入管網(wǎng)；分離出來的水，再次進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。從每種意義上說，鍋爐汽水流程也是一個閉路循環(huán)。如何將余熱鍋爐的汽包液位、蒸汽溫度、壓力以及循環(huán)水泵給水和煙氣的流量控制得當(dāng)，是對于被控對象的主要控制目標(biāo)。(1)汽包液位控制對于鍋爐汽包液位的控制是鍋爐控制的重中之重，保證汽包液位調(diào)節(jié)在±區(qū)間，可以保證最大蒸發(fā)面積，保持持續(xù)的產(chǎn)氣量，增加發(fā)電產(chǎn)量，同時又可以保障鍋爐運行安全。(2)蒸汽溫度和壓力控制鍋爐生產(chǎn)工藝的一個重要參數(shù)就是蒸汽溫度。過熱的蒸汽會對生產(chǎn)運行帶來不利的影響，甚至?xí)p壞過熱器爐管道，由于現(xiàn)行的鍋爐金屬強(qiáng)度安全系數(shù)多為下限設(shè)計，溫度過高或者大大超過了設(shè)定溫度將會影響設(shè)備的使用年限。但同時，為了可以使鍋爐發(fā)揮出最大的效率，還是必須將蒸汽溫度穩(wěn)定在鍋爐的額定進(jìn)氣溫度附近。(3)給水量控制鍋爐控制的另一個重要因素就是給水量的控制。一般的，由汽包液位來決定給水量的大小，液位上升時，要減少給水量，而液位下降時，就需要增大給水。需要注意的是給水量的頻繁調(diào)整會導(dǎo)致汽包液位的上下波動，如果波動過于頻繁，也不利于鍋爐的產(chǎn)氣量，影響產(chǎn)量，劇烈頻繁的波動甚至?xí)绊戝仩t的安全運行。(4)燒結(jié)煙氣流量控制燒結(jié)余熱工藝生產(chǎn)的熱源來自于燒結(jié)礦進(jìn)入環(huán)冷機(jī)后進(jìn)行冷卻時產(chǎn)生的煙氣。燒結(jié)在生產(chǎn)過程中存在很大的波動性。直接導(dǎo)致高溫?zé)煔獾牟环€(wěn)定。由于燒結(jié)煙溫是無法進(jìn)行調(diào)整的，所以當(dāng)煙溫下降時，適當(dāng)?shù)募哟鬅煔饬髁浚瑢τ诒３譄崃康膿p失。鍋爐的安全生產(chǎn)與制造理想蒸汽的重要指標(biāo)是鍋爐汽包液位。液位的高低將直接影響鍋爐運行的安全與效率。當(dāng)液位過低時，有可能破壞水冷壁，甚至?xí)疱仩t爆炸。當(dāng)液位過高時，將影響汽水分離，使得蒸汽含水量大大增加，破壞汽輪機(jī)葉片，嚴(yán)重時使之破損與斷裂。所以，保持液位的相對穩(wěn)定是燒結(jié)余熱發(fā)電生產(chǎn)中是至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)[5-7]。在以往的燒結(jié)余熱鍋爐控制中，經(jīng)常采用PID等傳統(tǒng)控制方法進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。由于燒結(jié)熱源隨燒結(jié)生產(chǎn)不斷變化，造成余熱鍋爐汽包液位頻繁大幅度波動。因此，只使用傳統(tǒng)PID來控制余熱鍋爐液位，PID三個參數(shù)為固定值，控制效果不是很好。采用參數(shù)模糊自整定PID控制方法能夠有效的解決液位變化造成參數(shù)變化的控制問題，通過控制器的在線參數(shù)調(diào)整，實現(xiàn)燒結(jié)余熱鍋爐的液位控制，從而實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、最優(yōu)的鍋爐汽包液位。目前在燒結(jié)余熱鍋爐液位控制方面，國內(nèi)的燒結(jié)廠大多都仍是采用傳統(tǒng)的PID來進(jìn)行控制，而這種控制有其固有的缺陷——不能完全實時的根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的變化來進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整，對液位頻繁大幅度變化沒有很好的解決辦法。甚至有些部分企業(yè)在沒有找到穩(wěn)定的控制訪法時，采取使用人工干預(yù)，手動調(diào)節(jié)，使余熱鍋爐液位保證在合理的范圍內(nèi)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的主要目的在于提供一種鍋爐液位的控制系統(tǒng)及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鍋爐液位控制不穩(wěn)定的問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，提供了一種鍋爐液位的控制方法，包括：將鍋爐的液位變送器發(fā)送的實時信號與預(yù)設(shè)信號進(jìn)行比較，確定鍋爐的運行誤差；將運行誤差通過模糊控制器進(jìn)行多次數(shù)模轉(zhuǎn)化得到輸出量，輸出量用于控制調(diào)節(jié)閥的開度以使鍋爐的液位在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。進(jìn)一步地，輸出量在輸出之前，控制方法還包括對輸出量的自整定步驟，自整定步驟包括：根據(jù)運行誤差輸出鍋爐的響應(yīng)曲線，根據(jù)響應(yīng)曲線對輸出量進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)一步地，運行誤差包括液位誤差和液位誤差變化率，自整定步驟包括：當(dāng)|e|的數(shù)值處于第一預(yù)設(shè)值時，鍋爐輸出響應(yīng)位于響應(yīng)曲線的第一值域時，增加Kp的數(shù)值，減少KD的值，使KI為零；或者當(dāng)|e|和|ec|的數(shù)值處于第二預(yù)設(shè)值時，鍋爐輸出響應(yīng)位于響應(yīng)曲線的第二值域時，減小Kp的值；或者當(dāng)|e|的數(shù)值處于第三預(yù)設(shè)值時，鍋爐輸出響應(yīng)位于響應(yīng)曲線的第三值域時，增加KP和KI的值；其中，e為液位誤差；ec為液位誤差變化率；KP為比例控制量系數(shù)；KI為積分控制量；KD為積分控制系數(shù)。進(jìn)一步地，輸出量通過以下公式獲得：u(k)＝KPe(k)+KI∑e(k)+KDec(k)，其中，e為液位誤差；ec為液位誤差變化率；KP為比例控制量系數(shù)；KI為積分控制量；KD為積分控制量系數(shù)；k屬于整數(shù)。進(jìn)一步地，數(shù)模轉(zhuǎn)化包括對運行誤差構(gòu)建模糊集與模糊關(guān)系，通過模糊集與模糊關(guān)系計算輸出量。進(jìn)一步地，在模糊集與模糊關(guān)系計算出輸出量的步驟中包括：通過模糊集與模糊關(guān)系形成決策矩陣，通過決策矩陣確定輸出量。進(jìn)一步地，模糊關(guān)系可通過以下公式獲得：R＝R1∪R2∪R3∧∪Rk，其中，RK＝(ei×ecj)T×Kpk，RK為模糊子集；Kpk為第k次鍋爐進(jìn)行自整定的控制量系數(shù)；i＝1，2，…，m，m屬于整數(shù)；j＝1，2，…，n，n屬于整數(shù)；k＝1，2，…，L，L屬于整數(shù)；ei為變送器發(fā)送的第i次的液位誤差的實時信號；ecj為變送器發(fā)送的第j次的液位誤差變化率的實時信號。進(jìn)一步地，模糊集可通過以下公式獲得：KW＝(e×ec)oR，其中，KW為Kp、KI、KD中的一個；R為模糊關(guān)系；KP為比例控制量系數(shù)；KI為積分控制量；KD為積分控制系數(shù)。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個方面，提供了一種鍋爐液位的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的控制方法為上述的控制方法，控制系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)閥、汽包裝置，調(diào)節(jié)閥與汽包裝置通過管路相連接，制系統(tǒng)還包括液位變送器和模糊控制器，液位變送器與模糊控制器電連接。進(jìn)一步地，液位變送器用于對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行實時監(jiān)測并獲取實時信號，模糊控制器通過將實時信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化以控制調(diào)節(jié)閥的開度。應(yīng)用本專利技術(shù)的技術(shù)方案，鍋爐液位的控制方法包括：將鍋爐的液位變送器發(fā)送的實時信號與預(yù)設(shè)信號進(jìn)行比較，確定鍋爐的運行誤差。將運行誤差通過模糊控制器進(jìn)行多次數(shù)模轉(zhuǎn)化得到輸出量，輸出量用于控制調(diào)節(jié)閥的開度以使鍋爐的液位在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。采用模糊控制器對變送器發(fā)送檢測到的實時信號進(jìn)行多次的模糊變換，使得鍋爐中的運行誤差得到實時調(diào)整，提高鍋爐控制系統(tǒng)對動態(tài)環(huán)境的適應(yīng)能力，增加了鍋本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種鍋爐液位的控制方法，其特征在于，包括：將鍋爐的液位變送器發(fā)送的實時信號與預(yù)設(shè)信號進(jìn)行比較，確定鍋爐的運行誤差；將所述運行誤差通過模糊控制器進(jìn)行多次數(shù)模轉(zhuǎn)化得到輸出量，所述輸出量用于控制調(diào)節(jié)閥的開度以使所述鍋爐的液位在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鍋爐液位的控制方法，其特征在于，包括：將鍋爐的液位變送器發(fā)送的實時信號與預(yù)設(shè)信號進(jìn)行比較，確定鍋爐的運行誤差；將所述運行誤差通過模糊控制器進(jìn)行多次數(shù)模轉(zhuǎn)化得到輸出量，所述輸出量用于控制調(diào)節(jié)閥的開度以使所述鍋爐的液位在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述輸出量在輸出之前，所述控制方法還包括對所述輸出量的自整定步驟，所述自整定步驟包括：根據(jù)所述運行誤差輸出所述鍋爐的響應(yīng)曲線，根據(jù)所述響應(yīng)曲線對所述輸出量進(jìn)行調(diào)整。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述運行誤差包括液位誤差和液位誤差變化率，所述自整定步驟包括：當(dāng)|e|的數(shù)值處于第一預(yù)設(shè)值時，所述鍋爐輸出響應(yīng)位于所述響應(yīng)曲線的第一值域時，增加Kp的數(shù)值，減少KD的值，使KI為零；或者當(dāng)|e|和|ec|的數(shù)值處于第二預(yù)設(shè)值時，所述鍋爐輸出響應(yīng)位于所述響應(yīng)曲線的第二值域時，減小Kp的值；或者當(dāng)|e|的數(shù)值處于第三預(yù)設(shè)值時，所述鍋爐輸出響應(yīng)位于所述響應(yīng)曲線的第三值域時，增加KP和KI的值；其中，所述e為液位誤差；所述ec為液位誤差變化率；所述KP為比例控制量系數(shù)；所述KI為積分控制量；所述KD為積分控制系數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述輸出量通過以下公式獲得：u(k)＝KPe(k)+KI∑e(k)+KDec(k)，其中，所述e為液位誤差；所述ec為液位誤差變化率；所述KP為比例控制量系數(shù)；所述KI為積分控制量；所述KD為積分控制量系數(shù)；所述k屬于整數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)化包括對所述運行...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭輝，王玲，
申請(專利權(quán))人：神華集團(tuán)有限責(zé)任公司，中國節(jié)能減排有限公司，北京科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11