[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

说明书

本发明属于直流锅炉储水罐水位控制系统领域，具体涉及一种超临界CFB机组储水罐水位控制系统及其控制方法。本发明改进原有储水罐水位控制系统控制品质上的不足，设计带有PID控制器的串级控制系统，包括主调节回路和副调节回路，其控制方法包括采集给水流量、储水罐水位以及主蒸汽流量数据；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)；对采集的数据进行数据预处理后，最终确定的各传递函数；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；对系统PID控制器参数进行整定。

技术领域

本发明属于直流锅炉储水罐水位控制系统领域，具体涉及一种超临界CFB机组储水罐水位控制系统及其控制方法。

背景技术

超临界火电机组在能源利用、发电效率、环境污染和电网负荷调节等方面具备显著优势，因而已成为各个工业大国的关注热点和研究方向。超临界火电机组不同于亚临界机组借助汽包来完成汽水分离，采用带有旁路启动系统的直流锅炉。直流锅炉在启机期间，比较难以实现稳定控制，需要依赖于锅炉旁路启动系统来辅助运行。而在锅炉启动旁路系统的控制中，汽水分离器储水罐水位的控制最为关键。

直流锅炉启动旁路系统包括给水泵、省煤器、汽水分离器、除氧器、分离器储水罐、储水罐水位调节阀(361阀)、暖管回路、凝汽器、低压加热器、高压加热器、水冷壁、凝结水泵以及各部分之间的连接管道等。直流锅炉启动旁路系统是为了保证给汽轮机输送的是合格工质，因为启动初期从水冷壁甚至过热器输送过来的汽水混合物不符合工质的安全标准，需要设置直流锅炉启动旁路系统，对工质进行筛选，将不合格的工质排出系统外，并通过旁路系统回收工质和热量。同时，建立一定的启动流量和启动压力，改善启动初期的水动力特性，防止脉动、停滞现象的发生，保证启动过程顺利。

储水罐作为直流锅炉启动旁路系统中关键的一个环节，其内部水位控制在锅炉清洗流程中和低负荷运行时占据十分重要的地位。但储水罐水位控制逻辑比较简单，遇到一些扰动时立即切为手动控制，控制系统存在不足之处。因此，对储水罐水位控制系统的研究和优化具有重要的意义，直接影响着锅炉的安全启动和低负荷运行。

发明内容

本发明目的在于提供一种超临界CFB机组储水罐水位控制系统及其控制方法。改进了原有储水罐水位控制系统控制品质上的不足，针对性的设计了前馈串级复合控制系统，本发明表现出很强的抗扰性能和快速调节的能力，已经在控制品质上有了显著的提高，具有不错的动态品质。保证了锅炉在安全启动和低负荷运行时的安全与稳定，具有一定的实用价值和应用前景。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

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，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。

进一步，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。

更进一步，所述前馈控制器采用动态前馈。