專利名稱：余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金制造及設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種余熱鍋爐汽包水位的三沖量 控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在熔煉爐冶煉生產(chǎn)金屬的工藝過(guò)程中，主要的生產(chǎn)設(shè)備有熔煉爐、余熱鍋爐等。熔 煉爐在熔煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔猓酂徨仩t的主要作用是對(duì)煙氣進(jìn)行降溫，同時(shí) 將交換的熱量用于產(chǎn)生蒸汽供其他生產(chǎn)工序使用。由于余熱鍋爐位于熔煉爐煙氣出口，一 旦發(fā)生事故，就會(huì)影響熔煉爐的生產(chǎn)，從而造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，在整個(gè)冶煉過(guò)程中，余 熱鍋爐的控制至關(guān)重要。余熱鍋爐是一個(gè)多輸入、多輸出且各項(xiàng)控制參數(shù)相互耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，汽包水位 是余熱鍋爐系統(tǒng)非常重要的被控變量。如果水位過(guò)低，輕則影響水汽平衡、重則燒干余熱鍋 爐，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致余熱鍋爐爆炸等事故。如果水位過(guò)高，容易造成蒸汽帶液現(xiàn)象，不僅降低 蒸汽的產(chǎn)量和質(zhì)量，而且還會(huì)使過(guò)熱器結(jié)垢，或者使用于蒸汽發(fā)電的汽輪機(jī)葉片損壞。因 此，在生產(chǎn)過(guò)程中，將汽包水位穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi)是非常重要的?，F(xiàn)有的余熱鍋爐汽包水位的控制方法是三沖量控制方法，其中，作為被控變量的 汽包水位是主沖量，為提高控制品質(zhì)而引入的蒸汽流量和給水流量是輔助沖量。三沖量控制的常用實(shí)現(xiàn)方法是前饋加反饋的三沖量控制，根據(jù)前饋信號(hào)的結(jié)構(gòu)形 式不同，此種三沖量控制方法可分為兩種形式一種是靜態(tài)前饋，使用給水流量和蒸汽流量 的差值作為前饋信號(hào)；另一種是動(dòng)態(tài)前饋，使用給水流量和蒸汽流量的差值的微分作為前 饋信號(hào)?，F(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)是，靜態(tài)前饋沒(méi)有考慮動(dòng)態(tài)響應(yīng)，在擾動(dòng)作用下，靜態(tài)前饋的 校正作用只能在補(bǔ)償過(guò)程最終使被控變量回到給定值，響應(yīng)速度比較慢；動(dòng)態(tài)前饋的缺點(diǎn) 是對(duì)干擾噪聲敏感，很容易放大高頻噪聲，降低系統(tǒng)的信噪比，使系統(tǒng)抑制干擾的能力下 降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決系統(tǒng)抗干擾能力差或者響應(yīng)速度慢的技術(shù)缺陷。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)，包括余 熱鍋爐汽包、給水變送器、蒸汽流量變送器、給水流量變送器、測(cè)溫元件、控制器和給水調(diào)節(jié) 閥。所述給水變送器檢測(cè)所述余熱鍋爐汽包水位；所述蒸汽流量變送器檢測(cè)所述余熱鍋爐 汽包產(chǎn)生的蒸汽流量；所述給水流量變送器檢測(cè)進(jìn)入所述余熱鍋爐汽包的給水流量；所述 測(cè)溫元件檢測(cè)與所述余熱鍋爐相連的煙道的煙氣溫度；所述控制器與所述測(cè)溫元件、所述 給水變送器、所述蒸汽流量變送器和所述給水流量變送器相連，根據(jù)所述煙道的煙氣溫度 的變化，對(duì)所述給水流量和所述蒸汽流量進(jìn)行計(jì)算以確定前饋信號(hào)，并根據(jù)所述前饋信號(hào) 對(duì)所述檢測(cè)到的余熱鍋爐汽包水位進(jìn)行修正；所述給水調(diào)節(jié)閥與所述控制器相連，根據(jù)所述修正的結(jié)果調(diào)節(jié)所述給水流量以控制所述余熱鍋爐汽包水位。本發(fā)明通過(guò)判斷與余熱鍋爐相連的煙道的煙氣溫度是否發(fā)生變化以選擇使用靜 態(tài)前饋控制信號(hào)還是動(dòng)態(tài)前饋控制信號(hào)，避免了僅僅使用靜態(tài)前饋信號(hào)帶來(lái)的響應(yīng)速度慢 的問(wèn)題，或者僅僅使用動(dòng)態(tài)前饋信號(hào)帶來(lái)的系統(tǒng)抗干擾能力差的問(wèn)題。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1為本發(fā)明實(shí)施例的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖2為本發(fā)明實(shí)施例的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖，該系統(tǒng)包括包含余熱鍋爐汽包10的余熱鍋爐1、水位變送器2、蒸汽流量變送器3、給 水流量變送器4、測(cè)溫元件5、控制器6和給水調(diào)節(jié)閥7。其中，水位變送器2、蒸汽流量變送器3、給水流量變送器4均與余熱鍋爐汽包1相 連，分別檢測(cè)余熱鍋爐汽包10的水位、余熱鍋爐汽包10產(chǎn)生的蒸汽流量和進(jìn)入余熱鍋爐汽 包10的給水流量，并將檢測(cè)到的結(jié)果發(fā)送給控制器6。測(cè)溫元件5檢測(cè)與余熱鍋爐1相連 的煙道8的煙氣溫度，并將檢測(cè)到的溫度發(fā)送給控制器6?？刂破?與水位變送器2、蒸汽 流量變送器3、給水流量變送器4和測(cè)溫元件5相連，判斷與余熱鍋爐1相連的煙道8的煙 氣溫度是否發(fā)生變化，根據(jù)判斷結(jié)果對(duì)給水流量和蒸汽流量進(jìn)行計(jì)算以確定前饋信號(hào)，并 根據(jù)前饋信號(hào)對(duì)檢測(cè)到的余熱鍋爐汽包水位進(jìn)行修正。給水調(diào)節(jié)閥7連接在控制器6和余 熱鍋爐汽包10之間，根據(jù)控制器6的修正結(jié)果調(diào)節(jié)給水流量以控制余熱鍋爐汽包10的水 位。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制器6包括接收模塊61、判斷模塊62、計(jì)算模塊63 和修正模塊64。其中，接收模塊61用于接收測(cè)溫元件5檢測(cè)到的煙氣溫度、水位變送器2 檢測(cè)到的余熱鍋爐汽包1的水位、蒸汽流量變送器3檢測(cè)到的蒸汽流量以及給水流量變送 器4檢測(cè)到的給水流量；判斷模塊62用于判斷煙氣溫度是否發(fā)生變化；計(jì)算模塊63用于根 據(jù)判斷模塊62的判斷結(jié)果，對(duì)給水流量和蒸汽流量進(jìn)行計(jì)算以確定前饋信號(hào)；修正模塊64 用于根據(jù)前饋信號(hào)對(duì)檢測(cè)到的余熱鍋爐汽包水位進(jìn)行修正。具體地，如果判斷模塊62判斷煙氣溫度發(fā)生變化，則計(jì)算模塊63求取給水流量和 蒸汽流量的差值的微分作為前饋信號(hào)；如果判斷模塊62判斷余熱鍋爐的煙氣溫度沒(méi)有發(fā) 生變化，則計(jì)算模塊63求取給水流量和蒸汽流量的差值作為前饋信號(hào)。另外，為了提高控 制的精度，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，控制器6還包括補(bǔ)償模塊65，用于對(duì)檢測(cè)到的蒸汽
5流量進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算以獲得補(bǔ)償后的蒸汽流量。如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制方法的流程圖，結(jié) 合圖1的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)，包括以下步驟步驟S101，水位變送器2檢測(cè)余熱鍋爐汽包10的水位，蒸汽流量變送器3檢測(cè)余 熱鍋爐汽包10產(chǎn)生的蒸汽流量，給水流量變送器4檢測(cè)進(jìn)入余熱鍋爐汽包10的給水流量， 測(cè)溫元件5檢測(cè)與余熱鍋爐1相連的煙道8的煙氣溫度。 步驟S102，控制器6接收測(cè)溫元件5檢測(cè)到的煙氣溫度，判斷煙氣溫度是否發(fā)生變 化。步驟S103，如果控制器6判斷煙氣溫度發(fā)生變化，則求取給水流量和蒸汽流量的 差值的微分作為前饋信號(hào)。例如，在熔煉開(kāi)始投料時(shí)和熔煉停止投料時(shí)，煙道8的煙氣溫度發(fā)生的變化最大， 擾動(dòng)比較頻繁，此時(shí)，使用給水流量和蒸汽流量的差值的微分(即，動(dòng)態(tài)前饋信號(hào))對(duì)余熱 鍋爐汽包水位進(jìn)行控制，從而快速對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行響應(yīng)。步驟S104，如果控制器6判斷煙氣溫度沒(méi)有發(fā)生變化，則求取給水流量和蒸汽流 量的差值作為前饋信號(hào)。例如，當(dāng)下料量穩(wěn)定后，煙道8的煙氣溫度的變化相對(duì)較小，擾動(dòng)也相對(duì)較小，此 時(shí)，切換到使用給水流量和蒸汽流量的差值(即，靜態(tài)前饋信號(hào))對(duì)余熱鍋爐汽包水位進(jìn)行 控制，避免繼續(xù)使用動(dòng)態(tài)前饋信號(hào)造成系統(tǒng)的抗干擾能力變差。為了提高控制的精度，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)檢測(cè)到的蒸汽流量進(jìn)行溫度 和壓力的補(bǔ)償?shù)玫綐?biāo)況下的蒸汽流量參與前饋信號(hào)的計(jì)算，即將蒸汽流量乘以補(bǔ)償因子得
到補(bǔ)償后的流量，其中，補(bǔ)償因子的計(jì)算公式如下
「002權(quán)利要求
1.一種余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 包含余熱鍋爐汽包的余熱鍋爐；檢測(cè)所述余熱鍋爐汽包水位的水位變送器； 檢測(cè)所述余熱鍋爐汽包產(chǎn)生的蒸汽流量的蒸汽流量變送器； 檢測(cè)進(jìn)入所述余熱鍋爐汽包的給水流量的給水流量變送器； 檢測(cè)與所述余熱鍋爐相連的煙道的煙氣溫度的測(cè)溫元件；控制器，所述控制器與所述測(cè)溫元件、所述水位變送器、所述蒸汽流量變送器和所述 給水流量變送器相連，根據(jù)所述煙道的煙氣溫度的變化，對(duì)所述給水流量和所述蒸汽流量 進(jìn)行計(jì)算以確定前饋信號(hào)，并根據(jù)所述前饋信號(hào)對(duì)所述檢測(cè)到的余熱鍋爐汽包水位進(jìn)行修 正；以及給水調(diào)節(jié)閥，所述給水調(diào)節(jié)閥連接在所述控制器和所述余熱鍋爐汽包之間，根據(jù)所述 修正的結(jié)果調(diào)節(jié)給水流量以控制所述余熱鍋爐汽包水位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控 制器進(jìn)一步包括接收模塊，用于接收所述測(cè)溫元件檢測(cè)到的余熱鍋爐的煙氣溫度、所述水位變送器檢 測(cè)到的余熱鍋爐汽包水位、所述蒸汽流量變送器檢測(cè)到的蒸汽流量以及所述給水流量變送 器檢測(cè)到的給水流量；判斷模塊，用于判斷所述煙道的煙氣溫度是否發(fā)生變化；計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述判斷模塊的判斷結(jié)果，對(duì)所述給水流量和所述蒸汽流量進(jìn)行 計(jì)算以確定前饋信號(hào)；以及修正模塊，用于根據(jù)所述前饋信號(hào)對(duì)所述檢測(cè)到的余熱鍋爐汽包水位進(jìn)行修正；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì) 算模塊根據(jù)所述判斷模塊的判斷結(jié)果對(duì)所述給水流量和所述蒸汽流量進(jìn)行計(jì)算以確定前 饋信號(hào)進(jìn)一步包括如果判斷所述煙氣溫度發(fā)生變化，則求取所述給水流量和所述蒸汽流量的差值的微分 作為前饋信號(hào)；以及如果判斷所述煙氣溫度沒(méi)有發(fā)生變化，則求取所述給水流量和所述蒸汽流量的差值作 為前饋信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述修 正模塊根據(jù)所述前饋信號(hào)對(duì)所述余熱鍋爐汽包水位進(jìn)行修正進(jìn)一步包括所述修正模塊根據(jù)所述前饋信號(hào)通過(guò)以下的公式對(duì)所述檢測(cè)到的余熱鍋爐汽包水位 進(jìn)行修正，余熱鍋爐汽包水位=檢測(cè)到的余熱鍋爐汽包水位+CX前饋信號(hào)， 其中，所述C為前饋系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控 制器還包括補(bǔ)償模塊，所述補(bǔ)償模塊用于對(duì)所述檢測(cè)到的蒸汽流量進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算以獲得補(bǔ) 償后的蒸汽流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)行所述補(bǔ)償計(jì)算的補(bǔ)償因子
全文摘要
本發(fā)明提出一種余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)，包括包含余熱鍋爐汽包的余熱鍋爐；水位變送器；給水流量變送器；蒸汽流量變送器；測(cè)溫元件；與水位變送器、給水流量變送其、蒸汽流量變送器和測(cè)溫元件相連的控制器；連接在控制器和余熱鍋爐汽包之間的給水調(diào)節(jié)閥。本發(fā)明通過(guò)判斷與余熱鍋爐相連的煙道的煙氣溫度是否發(fā)生變化以選擇使用靜態(tài)前饋信號(hào)還是動(dòng)態(tài)前饋信號(hào)，避免了僅僅使用靜態(tài)前饋信號(hào)帶來(lái)的響應(yīng)速度慢的問(wèn)題，或者僅僅使用動(dòng)態(tài)前饋信號(hào)帶來(lái)的系統(tǒng)抗干擾能力差的問(wèn)題。
文檔編號(hào)F22D5/34GK102072480SQ20101061629
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者葉晨, 趙奕 申請(qǐng)人:中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司