本發(fā)明涉及汽包鍋爐控制技術領域，具體地涉及一種汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術：

現(xiàn)有的汽包鍋爐在正常運行時，汽包上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)采取三沖量控制，即調(diào)節(jié)根據(jù)蒸汽流量、汽包水位和給水量三個參數(shù)給出綜合信號，輸出給上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)一個開度指令進行調(diào)節(jié)，但在鍋爐啟動階段鍋爐出口蒸發(fā)量流量低、變化快，汽包水位因汽包壓力變化、汽水膨脹原因波動較大，無法投入自動調(diào)節(jié)。

鑒于以上原因在汽包鍋爐啟動階段，現(xiàn)有的做法是操作員采取根據(jù)汽包水位實際值進行手動調(diào)節(jié)上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量的方法，此方法需要專門人員實時監(jiān)視汽包水位實際值和上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的上水調(diào)門的開度，操作量較大，操作誤差大，無法維持汽包水位的穩(wěn)定。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例的目的是提供一種汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法及控制系統(tǒng)，該汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法在鍋爐啟動階段即投入汽包水位自動控制，無需人工介入，提高控制精度，提高鍋爐控制的自動化水平。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法，該方法包括：檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包壓力；根據(jù)所述汽包壓力計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值；檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值；確定所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差；以及根據(jù)所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差調(diào)節(jié)上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量，以調(diào)節(jié)所述汽包水位。

可選的，所述根據(jù)所述汽包壓力計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值包括：根據(jù)如下公式計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值：

f(x)＝kx+b；

其中，f(x)為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值；

k為比例系數(shù)；

x為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包壓力；

b為初始水位值。

可選的，所述確定所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差包括：根據(jù)如下公式計算所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差：

δe＝f(x)-fc

其中，δe為所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差；

fc為所檢測的所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值。

可選的，根據(jù)所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差調(diào)節(jié)上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量包括：根據(jù)如下公式計算上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量：

其中，g(x)為計算出的所需輸出水量；

kp為比例系數(shù)，按實際運行情況調(diào)整；

為積分時間，按實際運行情況調(diào)整；

kd為微分系數(shù)，按實際運行情況調(diào)整；

為微分時間，按實際運行情況調(diào)整。

可選的，所述檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值包括：采集兩個不同量程的檢測裝置的汽包水位測量值，當所述兩個不同量程的檢測裝置的汽包水位測量值的差值超過設定值時，采用較大量程的檢測裝置所檢測的汽包水位測量值作為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值。

另一方面，本發(fā)明提供汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

檢測裝置ⅰ，用于檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包壓力；

檢測子系統(tǒng)，用于檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值；

處理器，該處理器被配置成：

根據(jù)所述檢測裝置ⅰ檢測的所述汽包壓力計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值；

確定所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測子系統(tǒng)檢測的所述汽包水位實際值的偏差；以及

根據(jù)所計算的所述汽包水位理論值和所檢測的所述汽包水位實際值的偏差調(diào)節(jié)上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量，以調(diào)節(jié)所述汽包水位。

可選的，所述處理器根據(jù)所述汽包壓力計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值包括：根據(jù)如下公式計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值：

f(x)＝kx+b；

其中，f(x)為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值；

k為比例系數(shù)；

x為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包壓力；

b為初始水位值。

可選的，所述處理器確定所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差包括：根據(jù)如下公式計算所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差：

δe＝f(x)-fc(x)

其中，δe為所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差；

fc(x)所檢測的所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值。

可選的，所述處理器根據(jù)所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差調(diào)節(jié)上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量包括：根據(jù)如下公式計算上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量：

其中，g(x)為計算出的所需輸出水量；

kp為比例系數(shù)，按實際運行情況調(diào)整；

為積分時間，按實際運行情況調(diào)整；

kd為微分系數(shù)，按實際運行情況調(diào)整；

為微分時間，按實際運行情況調(diào)整。

可選的，所述檢測子系統(tǒng)包括：檢測裝置ⅱ和檢測裝置ⅲ，分別用于檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位測量值；

所述處理器還被配置成：比較所述檢測裝置ⅱ和所述檢測裝置ⅲ的汽包水位測量值，當所述檢測裝置ⅱ和所述檢測裝置ⅲ的汽包水位測量值的差值超過設定值時，采用較大量程的檢測裝置所檢測的汽包水位測量值作為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值。

通過上述技術方案，檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包壓力；根據(jù)所述汽包壓力計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值；檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值；確定所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差；而后根據(jù)所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差調(diào)節(jié)上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量，以調(diào)節(jié)所述汽包水位；利用汽包水位作為單沖量進行調(diào)節(jié)，由汽包壓力設定汽包水位控制值即輸出水量，汽包上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)僅跟蹤水位設定值/輸出水量進行調(diào)節(jié)，在鍋爐啟動階段即投入水位控制自動，無需人工介入，提高控制精度，提高鍋爐控制的自動化水平。

本發(fā)明實施例的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明實施例，但并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明一種實施方式的汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法流程圖；

圖2a是本發(fā)明另一種實施方式的汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法流程圖；

圖2b是本發(fā)明一種實施方式的包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法邏輯圖；

圖2c是本發(fā)明一種實施方式的包鍋爐啟動階段汽包水位理論值與汽包壓力關系曲線；

圖2d是本發(fā)明一種實施方式的包鍋爐啟動階段汽包水位控制后燃機負荷、汽包壓力及水位波動關系示意圖；

圖3是本發(fā)明一種實施方式的汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明另一種實施方式的汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明

10檢測裝置ⅰ20處理器

30檢測子系統(tǒng)31檢測裝置ⅱ

32檢測裝置ⅲ

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明實施例，并不用于限制本發(fā)明實施例。

汽包鍋爐在啟動階段汽包水位無法投入自動調(diào)節(jié)而由熱工手動調(diào)節(jié)的主要原因是，啟動階段由于燃機負荷/熱負荷不能均勻變化，汽包壓力會出現(xiàn)波動，而且此種波動現(xiàn)象極其頻繁，不管是引入蒸汽流量、汽包水位和上水流量三沖量的調(diào)節(jié)方法，還是選擇只跟蹤汽包水位單沖量調(diào)節(jié)方法均不能控制汽包水位穩(wěn)定。為了控制汽包水位，在汽包鍋爐啟動階段需安排專人手動調(diào)節(jié)汽包水位，而調(diào)節(jié)依據(jù)只是依靠汽包水位變化及時調(diào)整上水量。

根據(jù)多年工作經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，汽包鍋爐啟動階段水位波動主要是汽包及相連的省煤器、蒸發(fā)器存水因吸熱出現(xiàn)膨脹，熱負荷不均勻變化導致汽水系統(tǒng)工質(zhì)膨脹量變化大，而啟動時汽包水位的膨脹情況主要由其汽包壓力變化決定的，壓力穩(wěn)定則汽包水位穩(wěn)定，上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)跟蹤汽包壓力變化即能穩(wěn)定汽包水位。

圖1是本發(fā)明一種實施方式的汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法流程圖。如圖1所示的本發(fā)明一種實施方式的汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法包括：在步驟s110中，檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包壓力；在步驟s120中，根據(jù)所述汽包壓力計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值；在步驟s130中，檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值；在步驟s140中，確定所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差；以及在步驟s150中，根據(jù)所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差調(diào)節(jié)上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量，以調(diào)節(jié)所述汽包水位。

上述方案中，檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包壓力；根據(jù)所述汽包壓力計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值；同時，檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值；確定所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差；而后根據(jù)所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差調(diào)節(jié)上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量，以調(diào)節(jié)所述汽包水位；利用汽包水位作為單沖量進行調(diào)節(jié)，由汽包壓力設定汽包水位控制值即輸出水量，汽包上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)僅跟蹤水位設定值/輸出水量進行調(diào)節(jié)，在鍋爐啟動階段即投入水位控制自動，無需人工介入，提高控制精度，提高鍋爐控制的自動化水平。

上述方案中，在步驟s120中，根據(jù)所述汽包壓力計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值包括：根據(jù)如下公式計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值：

f(x)＝kx+b；

其中，f(x)為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值；

k為比例系數(shù)；

x為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包壓力；

b為初始水位值。

上述方案中，在步驟s140中，確定所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差包括：根據(jù)如下公式計算所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差：

δe＝f(x)-fc

其中，δe為所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差；

fc為所檢測的所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值。

上述方案中，在步驟s150中，根據(jù)所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差調(diào)節(jié)上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量包括：根據(jù)如下公式計算上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量：

其中，g(x)為計算出的需求輸出水量/上水量；

kp為比例系數(shù)，按實際運行情況調(diào)整，目前取1.5；

為積分時間，按實際運行情況調(diào)整，目前取90；

kd為微分系數(shù)，按實際運行情況調(diào)整，目前取0.8；

為微分時間，按實際運行情況調(diào)整，目前取30。

圖2a是本發(fā)明另一種實施方式的汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法流程圖。如圖2a所示的本發(fā)明一種實施方式的汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法，在步驟s130中，所述檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值包括：在步驟s132中，采集兩個不同量程的檢測裝置的汽包水位測量值，在步驟s134中，判斷兩個不同量程的檢測裝置的汽包水位測量值的差值是否超過設定值，當所述兩個不同量程的檢測裝置的汽包水位測量值的差值超過設定值時，在步驟s136中，采用較大量程的檢測裝置所檢測的汽包水位測量值作為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值；當所述兩個不同量程的檢測裝置的汽包水位測量值的差值沒有超過設定值時，在步驟s138中，采用較小量程的檢測裝置所檢測的汽包水位測量值作為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值。

上述方案中，所述設定值例如可以為±50mm，例如可以通過采用差壓式汽包水位計與磁致伸縮水位計測量汽包水位，擦汗呀是汽包水位計量程小，精度高，而磁致伸縮水位計量程大，精度低；當汽包水位變化較大，較小量程的磁致伸縮水位計無法測量造成兩個水位計的測量結(jié)果差值較大，當超過±50mm時，使用較大量程的差壓式汽包水位計的汽包水位測量值作為汽包水位實際值。

圖2b是本發(fā)明一種實施方式的包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法邏輯圖；如圖2b所示，本發(fā)明一種實施方式的包鍋爐啟動階段汽包水位控制方法邏輯為：汽包壓力信號輸出至計算模塊f(x)，輸出一個汽包水位理論值，差壓式汽包水位計與磁致伸縮水位計(4號水位計)根據(jù)切換條件選擇一個水位計作為汽包水位實際值輸出，汽包水位理論值與汽包水位實際值產(chǎn)生偏差δe，水位偏差δe經(jīng)過另一個計算模塊g(x)后輸出一個水位控制值/輸出水量，作為上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)輸出水量的動作依據(jù)。

輸出水量即汽包水位控制值由汽包壓力生成，上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入后自動跟蹤當前汽包壓力對應下的水位控制值/輸出水量，既避免了水位波動，又能減少人工操作。

圖2c是本發(fā)明一種實施方式的包鍋爐啟動階段汽包水位理論值與汽包壓力關系曲線；如圖所示，在啟動階段，汽包水位理論值與汽包壓力成正比，當啟動結(jié)束，汽包壓力達到7mpa，汽包鍋爐正常工作，引入三沖量調(diào)節(jié)后，汽包水位趨于穩(wěn)定。

圖2d是本發(fā)明一種實施方式的包鍋爐啟動階段汽包水位控制后燃機負荷、汽包壓力及水位波動關系示意圖。如圖2d所示，汽包壓力隨燃機負荷的升高而升高，在整個啟動階段汽包水位呈現(xiàn)平穩(wěn)變化，且定值不斷靠近正常水位控制值，當蒸汽流量達到一定值、汽包水位與0值偏差在允許范圍后汽包水位調(diào)節(jié)由單沖量調(diào)節(jié)無擾切換為三沖量調(diào)節(jié)。

圖3是本發(fā)明一種實施方式的汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示的本發(fā)明一種實施方式的汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制系統(tǒng)包括：

檢測裝置ⅰ10，用于檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包壓力；

檢測子系統(tǒng)30，用于檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值；

處理器20，該處理器被配置成：

根據(jù)所述檢測裝置ⅰ10檢測的所述汽包壓力計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值；

確定所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測子系統(tǒng)檢測的所述汽包水位實際值的偏差；以及

根據(jù)所計算的所述汽包水位理論值和所檢測的所述汽包水位實際值的偏差調(diào)節(jié)上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量，以調(diào)節(jié)所述汽包水位。

可選的，所述處理器20根據(jù)所述汽包壓力計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值包括：根據(jù)如下公式計算所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值：

f(x)＝kx+b；

其中，f(x)為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位理論值；

k為比例系數(shù)；

x為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包壓力；

b為初始水位值。

上述方案中，所述處理器20確定所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差包括：根據(jù)如下公式計算所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差：

δe＝f(x)-fc(x)

其中，δe為所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差；

fc(x)所檢測的所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值。

上述方案中，所述處理器20根據(jù)所計算的所述汽包水位理論值和所述檢測的所述汽包水位實際值的偏差調(diào)節(jié)上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量包括：根據(jù)如下公式計算上水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出水量：

其中，g(x)為計算出的需求上水量/輸出水量；

kp為比例系數(shù)，按實際運行情況調(diào)整，目前取1.5；

為積分時間，按實際運行情況調(diào)整，目前取90；

kd為微分系數(shù)，按實際運行情況調(diào)整，目前取0.8；

為微分時間，按實際運行情況調(diào)整，目前取30。

圖4是本發(fā)明一種實施方式的汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示的本發(fā)明一種實施方式的汽包鍋爐啟動階段汽包水位控制系統(tǒng)，所述檢測子系統(tǒng)30包括：

檢測裝置ⅱ31和檢測裝置ⅲ32，分別用于檢測所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位測量值；

所述處理器還被配置成：

比較所述檢測裝置ⅱ31和所述檢測裝置ⅲ32的汽包水位測量值，當所述檢測裝置ⅱ和所述檢測裝置ⅲ的汽包水位測量值的差值超過設定值時，采用較大量程的檢測裝置所檢測的汽包水位測量值作為所述汽包鍋爐內(nèi)的汽包水位實際值。

以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明例的可選實施方式，但是，本發(fā)明實施例并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明實施例的技術構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明實施例的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明實施例的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發(fā)明實施例對各種可能的組合方式不再另行說明。

本領域技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，該程序存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一個(可以是單片機，芯片等)或處理器(processor)執(zhí)行本申請各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

此外，本發(fā)明實施例的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明實施例的思想，其同樣應當視為本發(fā)明實施例所公開的內(nèi)容。