[发明专利]一种锅炉水位的控制方法及其控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种锅炉水位的控制方法及其控制系统，属于自动控制领域，适用于工业锅炉和小型电站锅炉的水位控制。

背景技术

工业锅炉和小型电站的锅炉在当今社会的生产和生活中发挥着巨大的作用，各行各业应用不计其数，因此锅炉使用安全问题受到人们的普遍关注。在生产过程中，如果对锅炉运行操作不合理，管理不善，处理不当，往往会引起事故。这些事故中的大部分是由于锅炉水位控制不当引起的，可见锅炉汽包水位控制在锅炉设备控制系统中是至关重要的。汽包水位系统是一个具有较大的扰动和非线性特征的滞后系统，而现代工业锅炉都向着大容量高参数的方向发展，一般锅炉容量越大，汽包的容水量就相对越小，允许波动的蓄水量就更少。这样对汽包水位要求就更高了。而在常规的三冲量控制串级系统中，由于“虚假液位”的原因使得蒸汽负荷上升和下降时的动态特性曲线不对称，且系统参数具有时变性，不能求出准确的数学模型，几乎找不到能适应上述各种扰动的控制参数，从而其控制效果往往难以满足要求，具体表现在水位很容易超调，系统经常报警，司炉工常常要手动参与，有时甚至还要停水泵等，造成系统不稳定甚至失控。

发明内容

本发明旨在提供一种抗扰动能力强、响应速度快、自动化程度高的控制方法和系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种锅炉水位控制方法，基于由汽包水位、蒸汽流量、给水流量组成的三冲量串级控制原理，控制给水调节阀阀位；该方法通过设置汽包水位上、下限位值，并分别与水位实时测量值相比较，强制控制给水调节阀的全关和全开，其控制步骤是：

(a)设定汽包水位值PS；

(b)对汽包水位设定上限值ZSP1和下限值ZSP2，所述上限值ZSP1和下限值ZSP2分别为水位设定值PS的(1+30％)倍和(1-30％)倍，即

ZSP1＝1.3PS，

ZSP2＝0.7PS；

(c)读取汽包水位实时测量值PV；

(d)读取手操器状态；

(e)当硬手操器选择手动时，系统的输出值直接跟踪电动调节阀的阀位；

(f)当硬手操器选择自动时，若软手操器选择手动模式，系统可以直接控制电动调节阀的关和开；

(g)当硬手操器选择自动时，若软手操器选择自动模式，则取汽包水位实时测量值PV与上述上限值ZSP1和下限值ZSP2进行比较；

(h)当测量值介于上限值和下限值之间时，系统计算水位偏差值，读取蒸汽流量实时测量值和给水流量实时测量值，执行三冲量串级控制；

(i)当跟踪值大于上限值时，系统直接关闭给水调节阀；

(j)当跟踪值小于下限值时，系统直接全部开启给水调节阀。

一种采用上述方法工作的锅炉水位控制系统，它由汽包水位、蒸汽流量、给水流量三冲量变送器、控制器、上位机、手操器和给水电动调节阀组成，上位机与控制器通过通信接口桥接，控制器的输入端分别与三冲量变送器、手操器状态反馈信号和给水电动调节阀阀位反馈信号相连，控制器的输出端与手操器相连，手操器再与给水电动调节阀相连，控制器通过判断手操器自动/手动状态和上位机给定自动/手动状态，指挥系统执行跟踪操作器信号或者跟踪阀位信号，完成三冲量串级控制，其中：

(a)控制器内置的运算模块读取PID控制模块的汽包水位设定值PS，输出汽包水位上限值ZSP1和下限值ZSP2；

(b)在控制器阀位信号选择模块的输入端再前置接入一个选择模块，该模块的两个待选输入端分别设置为0和100；

(c)在控制器强制跟踪信号选择模块的硬手操器待选输入端前置接入一个多选择模块，该模块的三个待选输入端分别与硬手操器状态反馈信号、汽包水位上限值比较模块的输出端和汽包水位下限值比较模块的输出端相连；所述汽包水位上限值比较模块的两个待比较输入端分别与水位上限值ZSP1信号和汽包水位实时测量值PV信号相连；所述汽包水位下限值比较模块的两个待比较输入端分别与水位下限值ZSP2信号和汽包水位实时测量值PV信号相连。

本发明锅炉水位的控制方法及其控制系统具有以下优点：①系统响应速度快，抗扰动能力强，控制精度高，能够适应工业锅炉的控制要求；②自动化率达到98％，提高了工业锅炉的自动控制水平，减少人工控制的随意性和误差率，消除了事故隐患，大大减轻了司炉工的工作量，同时也确保了锅炉的安全正常运行；③极大的减少了控制系统的维护工作量及设备备品、备件的更换量，更换周期延长，节约了资金和人员投入，经济效益可观。

附图说明

图1是本发明锅炉水位的控制方法的流程图；