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
技術領域：
本實用新型涉及冶金制造及設計技術領域，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：
在熔煉爐冶煉生產金屬的工藝過程中，主要的生產設備有熔煉爐、余熱鍋爐等。熔煉爐在熔煉過程中會產生大量的高溫煙氣，余熱鍋爐的主要作用是對煙氣進行降溫，同時將交換的熱量用于產生蒸汽供其他生產工序使用。由于余熱鍋爐位于熔煉爐煙氣出口，一旦發(fā)生事故，就會影響熔煉爐的生產，從而造成重大經濟損失。因此，在整個冶煉過程中，余熱鍋爐的控制至關重要。余熱鍋爐是一個多輸入、多輸出且各項控制參數相互耦合的復雜系統(tǒng)，汽包水位是余熱鍋爐系統(tǒng)非常重要的被控變量。如果水位過低，輕則影響水汽平衡、重則燒干余熱鍋爐，嚴重時會導致余熱鍋爐爆炸等事故。如果水位過高，容易造成蒸汽帶液現(xiàn)象，不僅降低蒸汽的產量和質量，而且還會使過熱器結垢，或者使用于蒸汽發(fā)電的汽輪機葉片損壞。因此，在生產過程中，將汽包水位穩(wěn)定在一定范圍之內是非常重要的?，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現(xiàn)方法是前饋加反饋的三沖量控制，根據前饋信號的結構形式不同，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；另一種是動態(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?，F(xiàn)有技術存在的缺點是，靜態(tài)前饋沒有考慮動態(tài)響應，在擾動作用下，靜態(tài)前饋的校正作用只能在補償過程最終使被控變量回到給定值，響應速度比較慢；動態(tài)前饋的缺點是對干擾噪聲敏感，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。

實用新型內容本實用新型的目的旨在至少解決系統(tǒng)抗干擾能力差或者響應速度慢的技術缺陷。為達到上述目的，本實用新型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、測溫元件、控制器和給水調節(jié)閥。所述給水變送器檢測所述余熱鍋爐汽包水位；所述蒸汽流量變送器檢測所述余熱鍋爐汽包產生的蒸汽流量；所述給水流量變送器檢測進入所述余熱鍋爐汽包的給水流量；所述測溫元件檢測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，根據所述煙道的煙氣溫度的變化，對所述給水流量和所述蒸汽流量進行計算以確定前饋信號，并根據所述前饋信號對所述檢測到的余熱鍋爐汽包水位進行修正；所述給水調節(jié)閥與所述控制器相連，根據所述修正的結果調節(jié)所述給水流量以控制所述余熱鍋爐汽包水位。本實用新型通過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)前饋控制信號還是動態(tài)前饋控制信號，避免了僅僅使用靜態(tài)前饋信號帶來的響應速度慢的問題，或者僅僅使用動態(tài)前饋信號帶來的系統(tǒng)抗干擾能力差的問題。本實用新型附加的方面和優(yōu)點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，或通過本實用新型的實踐了解到。

本實用新型上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從
以下結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為本實用新型實施例的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)的結構示意圖； 以及圖2為本實用新型實施例的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制方法的流程圖。
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。如圖1所示為本實用新型實施例的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)的結構示意圖，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、測溫元件5、控制器6和給水調節(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，分別檢測余熱鍋爐汽包10的水位、余熱鍋爐汽包10產生的蒸汽流量和進入余熱鍋爐汽包10的給水流量，并將檢測到的結果發(fā)送給控制器6。測溫元件5檢測與余熱鍋爐1相連的煙道8的煙氣溫度，并將檢測到的溫度發(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，根據判斷結果對給水流量和蒸汽流量進行計算以確定前饋信號，并根據前饋信號對檢測到的余熱鍋爐汽包水位進行修正。給水調節(jié)閥7連接在控制器6和余熱鍋爐汽包10之間，根據控制器6的修正結果調節(jié)給水流量以控制余熱鍋爐汽包10的水位。在本實用新型的一個實施例中，控制器6包括接收模塊61、判斷模塊62、計算模塊 63和修正模塊64。其中，接收模塊61用于接收測溫元件5檢測到的煙氣溫度、水位變送器 2檢測到的余熱鍋爐汽包1的水位、蒸汽流量變送器3檢測到的蒸汽流量以及給水流量變送器4檢測到的給水流量；判斷模塊62用于判斷煙氣溫度是否發(fā)生變化；計算模塊63用于根據判斷模塊62的判斷結果，對給水流量和蒸汽流量進行計算以確定前饋信號；修正模塊64 用于根據前饋信號對檢測到的余熱鍋爐汽包水位進行修正。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；如果判斷模塊62判斷余熱鍋爐的煙氣溫度沒有發(fā)生變化，則計算模塊63求取給水流量和蒸汽流量的差值作為前饋信號。另外，為了提高控制的精度，在本實用新型的另一個實施例中，控制器6還包括補償模塊65，用于對檢測到的蒸汽流量進行補償計算以獲得補償后的蒸汽流量。如圖2所示為本實用新型實施例的余熱鍋爐汽包水位的三沖量控制方法的流程圖，結合圖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檢測余熱鍋爐汽包10的水位，蒸汽流量變送器3檢測余熱鍋爐汽包10產生的蒸汽流量，給水流量變送器4檢測進入余熱鍋爐汽包10的給水流量， 測溫元件5檢測與余熱鍋爐1相連的煙道8的煙氣溫度。 步驟S102，控制器6接收測溫元件5檢測到的煙氣溫度，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。例如，在熔煉開始投料時和熔煉停止投料時，煙道8的煙氣溫度發(fā)生的變化最大， 擾動比較頻繁，此時，使用給水流量和蒸汽流量的差值的微分(即，動態(tài)前饋信號)對余熱鍋爐汽包水位進行控制，從而快速對擾動進行響應。步驟S104，如果控制器6判斷煙氣溫度沒有發(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。例如，當下料量穩(wěn)定后，煙道8的煙氣溫度的變化相對較小，擾動也相對較小，此時，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)對余熱鍋爐汽包水位進行控制，避免繼續(xù)使用動態(tài)前饋信號造成系統(tǒng)的抗干擾能力變差。為了提高控制的精度，在本實用新型的一個實施例中，對檢測到的蒸汽流量進行溫度和壓力的補償得到標況下的蒸汽流量參與前饋信號的計算，即將蒸汽流量乘以補償因
子得到補償后的流量，其中，補償因子的計算公式如下
^ P+A P R T+A T
「00271 K =-=-χ -^―
11RP+AP T+A_T其中，P為工況下的檢測壓力，T為工況下的檢測溫度，A_P為絕對壓力，A_T為絕對溫度，R_P為參考壓力，R_T為參考溫度。應理解，上述補償因子K的計算方法僅為示例性的實施例，除此之外，還可使用其他方法確定補償因子。步驟S105，控制器6根據前饋信號對檢測到的余熱鍋爐汽包水位進行修正，并根據修正的結果控制給水調節(jié)閥7調節(jié)給水流量以控制余熱鍋爐汽包水位。在本實用新型的一個實施例中，控制器6根據前饋信號通過下面的公式對檢測到的余熱鍋爐汽包水位進行修正，余熱鍋爐汽包水位=檢測到的余熱鍋爐汽包水位+CX前饋信號，其中，C為前饋系數，可根據工況設定。本實用新型通過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)前饋信號還是動態(tài)前饋信號，避免了僅僅使用靜態(tài)前饋信號帶來的響應速度慢的問題，或者僅僅使用動態(tài)前饋信號帶來的系統(tǒng)抗干擾能力差的問題。盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領域的普通技術人員而言， 可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求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；檢測所述余熱鍋爐汽包水位的水位變送器；檢測所述余熱鍋爐汽包產生的蒸汽流量的蒸汽流量變送器；檢測進入所述余熱鍋爐汽包的給水流量的給水流量變送器；檢測與所述余熱鍋爐相連的煙道的煙氣溫度的測溫元件；控制器，所述控制器與所述測溫元件、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，根據所述煙道的煙氣溫度的變化，對所述給水流量和所述蒸汽流量進行計算以確定前饋信號，并根據所述前饋信號對所述檢測到的余熱鍋爐汽包水位進行修正；以及給水調節(jié)閥，所述給水調節(jié)閥連接在所述控制器和所述余熱鍋爐汽包之間，根據所述修正的結果調節(jié)給水流量以控制所述余熱鍋爐汽包水位。
專利摘要本實用新型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節(jié)閥。本實用新型通過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)前饋信號還是動態(tài)前饋信號，避免了僅僅使用靜態(tài)前饋信號帶來的響應速度慢的問題，或者僅僅使用動態(tài)前饋信號帶來的系統(tǒng)抗干擾能力差的問題。
文檔編號F27D17/00GK202082913SQ20102069180
公開日2011年12月21日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月30日
發(fā)明者葉晨, 趙奕 申請人:中國恩菲工程技術有限公司