[发明专利]一种超临界CFB机组储水罐水位控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种超临界CFB机组储水罐水位控制系统，包括储水罐、调节阀，所述储水罐内设有水位报警器，所述调节阀与储水罐连接，其特征在于，还包括主调节回路和副调节回路，所述主调节回路包括主回路测量变送器、主回路PID控制器，所述副调节回路包括副回路测量变送器、副回路PID控制器；

所述储水罐的水位报警器与主回路测量变送器的输入端连接，用于将储水罐的水位信号输送至主回路测量变送器，所述主回路测量变送器的输出端与主回路PID控制器的输入端连接，用于将输出的储水罐水位值与储水罐水位设定值的差值输入至主回路测量变送器，所述主回路PID控制器的输出端与副回路PID控制器的输入端连接，所述副回路PID控制器的输出端与调节阀连接；

所述调节阀与储水罐之间的给水流量扰动信号进入副回路测量变送器的输入端，所述副回路测量变送器的输出端与副回路PID控制器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种超临界CFB机组储水罐水位控制系统，其特征在于，所述系统还包括蒸汽流量扰动回路，所述蒸汽流量扰动回路为蒸汽扰动信号和储水罐水位信号输入前馈控制器的输入端，所述前馈控制器的输出端副与副回路PID控制器的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种超临界CFB机组储水罐水位控制系统，其特征在于，所述前馈控制器采用动态前馈。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种超临界CFB机组储水罐水位控制系统，所述系统为串级控制。

5.一种利用权利要求4所述系统的储水罐水位控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采集给水流量、储水罐水位以及主蒸汽流量数据；

步骤2，按照经验分别确定给水流量与储水罐水位之间的传递函数G₁(s)、主蒸汽流量与储水罐水位之间的传递函数G₂(s)和进水调节阀与给水流量的传递函数G₃(s)：

G₃(s)＝k₄

其中，k₁、k₂、k₃、k₄为放大系数，T₁、T₂为时间常数，τ为滞后时间；

步骤3，对步骤1采集的数据进行数据预处理后，设定认知因子，社会因子，收缩因子，利用改进PSO算法寻优得到系统参数k、T、τ最佳的区间，筛选其中最佳的一次结果，最终确定的各传递函数；

步骤4，设置前馈控制器的前馈补偿系数，设置主回路测量变送器、副回路测量变送器系数；

步骤5，对系统PID控制器参数进行整定，采用两步整定法，先整定副调节回路，后整定主调节回路。

6.根据权利要求5所述的一种储水罐水位控制方法，其特征在于，所述步骤3中数据预处理为数据滤波和零初始值。

7.根据权利要求5所述的一种储水罐水位控制方法，其特征在于，所述步骤5中对系统PID控制器参数进行整定，采用两步整定法，先整定副回路，后整定主回路，具体步骤为：

步骤5.1，先整定副调节回路，在主、副调节回路均闭合，主、副回路PID控制器都置于纯比例作用条件下，将主回路PID控制器的比例带δ放在100％处，按单回路整定法整定副调节回路，得到副回路PID控制器的衰减率ψ＝0.75时的比例带δ₂和副参数振荡周期工T₂；

步骤5.2，整定主调节回路，主、副调节回路仍然闭合，副回路PID控制器置于δ₂值上，用同样方法整定主回路PID控制器，得到主回路PID控制器在ψ＝0.75下的比例带δ₁值和被调量的振荡周期T₁；

步骤5.3，依据上面两次整定得到的δ₁、δ₂、T₁、T₂按所选PID控制器的类型，利用“衰减曲线法”的计算公式，分别求出PID控制器的整定参数值；

步骤5.4，继续试验，适当修正整定参数值，直到PID控制器的整定参数值与调节阀的参数特性相匹配，其具体的参数范围是：副回路PID控制器的P参数范围0.66～0.8，I参数范围0.00057-0.00071，主回路PID控制器的P参数范围0.007～0.0083，I参数范围4-5，D参数范围18～20。