鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法與系統的製作方法

2023-10-04 16:24:09

鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法與系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法與系統，接到升溫指令後，按照一定的速率逐步增加輔助蒸汽供汽調節閥的開度，從而對除氧器加熱，同時根據除氧器溫度的變化情況，結合規程要求，對輔助蒸汽供汽調節閥的開度進行修正，使除氧器的升溫速度和升溫加速度都符合規程的要求。當除氧器溫度升到80℃時，轉而對除氧器壓力進行控制。最終實現對除氧器升溫和升壓的全程控制，提高了機組的自動化水平，降低了運行人員勞動強度，也避免了人為操作不當帶來的除氧器水擊現象的發生，確保設備的安全。
【專利說明】鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法與系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及鍋爐發電【技術領域】，特別是涉及一種鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法與系統。
【背景技術】
[0002]除氧器的主要作用是除去鍋爐給水中的氧氣和其他不凝結氣體，以保證給水的品質。因為若水中溶解氧氣，就會使與水接觸的金屬被腐蝕，同時在熱交換器中若有氣體聚積，將使傳熱的熱阻增加，降低設備的傳熱效果。因此水中溶解有任何氣體都是不利的，尤其是氧氣，它將直接威脅設備的安全運行。一般而言，火電機組除氧器要除去水中不凝結氣體，所採用的方法都是熱力除氧的方法。
[0003]為了在機組啟動前，使除氧器水箱中的化學除鹽水能被均勻迅速地加熱並除氧，縮短啟動時間，除氧器配置兩根再沸騰管。啟動除氧器時，先啟動凝結水泵或凝補水泵向除氧器上水至正常水位，打開除氧器的排氣閥，然後啟動電泵打循環並投入輔汽(可以投入再沸騰管以加快加熱速度)，將水加熱至鍋爐上水需要的溫度。鍋爐上水完成後將輔助蒸汽供汽調節閥投入自動，保持除氧器壓力穩定。在加熱期間，應注意控制除氧器的溫度上升速率在規定的範圍內。
[0004]由於除氧器的容積較大，在除氧器加熱過程中，除氧器水溫溫升速率較慢，是一種大滯後控制對象，如何在除氧器加熱過程中快速有效地控制除氧器的溫升，是實現機組自啟停功能除氧器加熱功能組自動中碰到一大難題。
[0005]除氧器溫度的變化過程是一大滯後的對象，在實際運行過程中一般都是手動控制，全憑運行人員的經驗對輔助蒸汽供汽調節閥的閥位進行操作，從來沒有對此迴路進行閉環控制，而且在機組啟動過程中運行人員的操作較多，對此大滯後對象，稍不留神，經常會引起除氧器溫升率過高，過高的溫升率會造成水擊現象，對設備的安全造成影響。

【發明內容】

[0006]基於上述情況，本發明提出了一種鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法與系統，以實現對除氧器升溫過程的控制，為此，本發明採用的方案如下。
[0007]—種鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法，包括步驟:
[0008]接收除氧器自動升溫指令，並監測除氧器的實時溫度；
[0009]當除氧器的實時溫度低於80°C時，對輔助蒸汽供汽調節閥實施閥位控制；
[0010]當除氧器的實時溫度超過80°C時，輔助蒸汽供汽調節閥監測並控制除氧器的實時壓力，使實時壓力穩定在壓力設定值的預定範圍內，
[0011]輔助蒸汽供汽調節閥閥位的確定過程如下:
[0012]按照規程要求的除氧器升溫速度上限計算除氧器當前溫度的閾值，將該閾值與除氧器的實時溫度比較，當所得偏差超出限值時判定除氧器升溫過快；
[0013]以預定速度將輔助蒸汽供汽調節閥的閥位置位到預定值，按照該規則，計算待確定的閥位的初始值，閥位增加的所述規則還包括當除氧器升溫過快時，停止增加輔助蒸汽供汽調節閥的閥位，甚至減小輔助蒸汽供汽調節閥的閥位；
[0014]根據除氧器實時升溫速度與規程要求的升溫速度上限之間的差值，查找預先設計的對應關係，得到與升溫速度有關的閥位修正值；
[0015]根據除氧器實時升溫加速度與規程要求的升溫加速度上限之間的差值，查找預先設計的對應關係，得到與升溫加速度有關的閥位修正值；
[0016]將閥位的初始值加上與升溫速度有關的閥位修正值，及與升溫加速度有關的閥位修正值，得到最終的閥位。
[0017]一種鍋爐給水除氧器的升溫自動控制系統，包括:
[0018]除氧器壓力控制迴路，用於當除氧器的實時溫度超過80°C時，監測並控制除氧器的實時壓力，使實時壓力穩定在壓力設定值的預定範圍內；
[0019]除氧器溫升速度判斷迴路，用於接收除氧器自動升溫指令，並監測除氧器的實時溫度，按照規程要求的除氧器升溫速度上限計算除氧器當前溫度的閾值，將該閾值與除氧器的實時溫度比較，得到偏差；
[0020]輔助蒸汽供汽調節閥控溫初始值迴路，用於接收除氧器自動升溫指令，按照以預定速度將輔助蒸汽供汽調節閥的閥位增加到預定值的規則，計算輔助蒸汽供汽調節閥增加的閥位，閥位增加的所述規則還包括當所述偏差超出限值時判定除氧器升溫過快，停止增加輔助蒸汽供汽調節閥的閥位；
[0021]輔助蒸汽供汽調節閥閥位修正迴路，用於接收除氧器自動升溫指令，根據除氧器實時升溫速度與規程要求的升溫速度上限之間的差值，及升溫加速度與規程要求的升溫加速度上限之間的差值，查找預先設計的對應關係，得到與升溫速度有關的閥位修正值，及與升溫加速度有關的閥位修正值；
[0022]輔助蒸汽供汽調節閥閥位控制及切換迴路，在輔助蒸汽供汽調節閥投自動的情況下，當除氧器的實時溫度超過80°C時，調節閥控制輸出為除氧器壓力控制迴路的輸出；當除氧器的實時溫度低於80°C且沒有接收到除氧器自動升溫指令時，調節閥控制維持當前值；當除氧器的實時溫度低於80°C且接收到除氧器自動升溫指令時，調節閥控制輸出為調節閥升溫控制輸出，即用於將閥位的初始值加上與升溫速度有關的閥位修正值，及與升溫加速度有關的閥位修正值，得到最終的閥位，按照該閥位，控制輔助蒸汽供汽調節閥的開度。
[0023]本發明鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法，接到升溫指令後，按照一定的速率逐步增加輔助蒸汽供汽調節閥的開度，從而對除氧器加熱，同時根據除氧器溫度的變化情況，結合規程要求，對輔助蒸汽供汽調節閥的開度進行修正，使除氧器的升溫速度和升溫加速度都符合規程的要求。當除氧器溫度升到80°C時，轉而對除氧器壓力進行控制。最終實現對除氧器升溫和升壓的全程控制，提高了機組的自動化水平，降低了運行人員勞動強度，也擺脫了人為操作不當帶來的諸如水擊等不良後果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發明鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法的流程示意圖；
[0025]圖2為本發明鍋爐給水除氧器的升溫自動控制系統的結構示意圖；[0026]圖3為本發明鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法的原理圖。
【具體實施方式】
[0027]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發明，並不限定本發明的保護範圍。
[0028]本發明鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法，如圖1所示，包括步驟:
[0029]步驟SlOl、接收除氧器輔助蒸汽供汽調節閥投自動指令；
[0030]步驟S102、監測除氧器的實時溫度，判斷實時溫度是否超過80°C ；
[0031]步驟sl03、若除氧器的實時溫度超過80°C，監測並控制除氧器的實時壓力，使實時壓力穩定在壓力設定值的預定範圍內；
[0032]步驟sl04、若除氧器的實時溫度低於80°C，則判斷是否接收到除氧器自動升溫指令；
[0033]步驟sl05、若未接收到除氧器自動升溫指令，則維持輔助蒸汽供汽調節閥閥位的當前值不變；
[0034]步驟S106、若接收到除氧器自動升溫指令，則對輔助蒸汽供汽調節閥實施閥位控制，該閥位的確定過程如下:
[0035]步驟S1061、以預定速度將輔助蒸汽供汽調節閥的閥位增加到預定值，按照該規貝U，計算待確定的閥位的初始值，閥位增加的所述規則還包括當除氧器升溫過快時，停止增加輔助蒸汽供汽調節閥的閥位，甚至減小輔助蒸汽供汽調節閥的閥位；
[0036]步驟S1062、按照規程要求的除氧器升溫速度上限計算除氧器當前溫度的閾值，將該閾值與除氧器的實時溫度比較，當所得偏差超出限值時判定除氧器升溫過快；
[0037]步驟S1063、根據除氧器實時升溫速度與規程要求的升溫速度上限之間的差值，查找預先設計的對應關係，得到與升溫速度有關的閥位修正值；
[0038]步驟S1064、根據除氧器實時升溫加速度與規程要求的升溫加速度上限之間的差值，查找預先設計的對應關係，得到與升溫加速度有關的閥位修正值；
[0039]步驟S1065、將閥位的初始值加上與升溫速度有關的閥位修正值，及與升溫加速度有關的閥位修正值，得到最終的閥位。
[0040]作為一個優選的實施例，控制除氧器的實時壓力的步驟包括:
[0041]計算除氧器實時壓力與壓力設定值的偏差；
[0042]對偏差進行調整，並對調整後的偏差進行比例、積分和微分運算，得到控制除氧器壓力的輔助蒸汽供汽調節閥的閥位。
[0043]作為一個優選的實施例，當除氧器升溫過快時，輔助蒸汽供汽調節閥的開度保持15s不變。
[0044]作為一個優選的實施例，在閥位增加的所述規則中，所述預定速度為0.02%/s，接到除氧器自動升溫指令，所述預定值為10%，300s後，所述預定值為15%。
[0045]作為一個優選的實施例，規程要求的除氧器的升溫速度上限為0.020C /S，升溫加速度的上限為0.01°C/S2 ;當接收到除氧器自動升溫指令後，繼續對輔助蒸汽供汽調節閥的閥位進行修正，使除氧器升溫速度控制在0.02V /s以下。[0046]本發明鍋爐給水除氧器的升溫自動控制系統，如圖2所示，包括除氧器壓力控制迴路(I )、除氧器溫升速度判斷迴路(II)、輔助蒸汽供汽調節閥控溫初始值迴路(III)、輔助蒸汽供汽調節閥閥位修正迴路(IV)及輔助蒸汽供汽調節閥閥位控制及切換迴路(V)。
[0047]除氧器壓力控制迴路(I )
[0048]除氧器壓力控制迴路通過比利積分微分控制(PID)，將除氧器壓力控制在壓力設定值附近，保證除氧器壓力穩定，該迴路主要是通過偏差模塊、函數模塊和PID運算模塊實現的。
[0049]除氧器溫升速度判斷迴路(II )
[0050]除氧器溫升速度判斷迴路主要通過速率限制模塊、切換模塊、偏差模塊、低限監視模塊、延時斷模塊實現除氧器溫度升溫速率的判斷，為輔助蒸汽供汽調節閥溫度控制指令修正提供依據。
[0051]按照機組啟動規程的要求，開啟輔汽至除氧器供汽門加熱時，要以氺1.2°C /min的加熱速度加熱除氧器，因此在除氧器溫升速度判斷迴路限定除氧器溫度的變化速率為
0.020C /s，第一速率限制模塊(04)的輸出為要求值，將實際的除氧器溫度值和要求值進行比較，當偏差小於-0.2°C時，即形成除氧器溫度升速過快信號，為後續輔助蒸汽供汽調節閥閥位指令的形成提供判據。另外為了避免除氧器溫度變化頻繁超標，採用了第二延時斷模塊(11 )，抑制除氧器溫度的快速升高。
[0052]輔助蒸汽供汽調節閥控溫初始值迴路(III)
[0053]輔助蒸汽供汽調節閥控溫初始值迴路主要由一個速率限制模塊、兩個信號切換模塊、一個延時通模塊、一個取和模塊和四個常數模塊構成。
[0054]當接收到除氧器自動升溫指令時，輔助蒸汽供汽調節閥以一定的速率開到10%，300s後再開到15%。輔助蒸汽供汽調節閥閥位指令增加的速率是0.02% /s(l.2% /min),而當接收到除氧器溫升速度判斷迴路第二延時斷模塊(11)發出的溫升率超標信號時，輔助蒸汽供汽調節閥閥位指令增加的速率設定為0，暫停增加。
[0055]輔助蒸汽供汽調節閥閥位修正迴路(IV)
[0056]輔助蒸汽供汽調節閥閥位修正迴路(IV)主要包括:一個信號切換模塊、一個速率限制模塊、一個偏差模塊、兩個函數模塊、一個取和模塊等。
[0057]將實際的除氧器溫度值和規程要求值的偏差送到第二函數模塊(26)，形成修正值I，修正函數f (X)為:
[0058]
【權利要求】
1.一種鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法，其特徵在於，包括步驟: 當輔助蒸汽供汽調節閥投自動時，監測除氧器的實時溫度； 當除氧器的實時溫度超過80°c時，監測並控制除氧器的實時壓力，使實時壓力穩定在壓力設定值的預定範圍內； 當除氧器的實時溫度低於80°C時，如果接收到除氧器自動升溫指令，則對輔助蒸汽供汽調節閥實施閥位控制，否則維持當前開度不變；輔助蒸汽供汽調節閥閥位控制過程如下: 按照規程要求的除氧器升溫速度上限計算除氧器當前溫度的閾值，將該閾值與除氧器的實時溫度比較，當所得偏差超出限值時判定除氧器升溫過快； 以預定速度將輔助蒸汽供汽調節閥的閥位增加到預定值，按照該規則，計算待確定的閥位的初始值，閥位增加的所述規則還包括當除氧器升溫過快時，停止增加輔助蒸汽供汽調節閥的閥位； 根據除氧器實時升溫速度與規程要求的升溫速度上限之間的差值，查找預先設計的對應關係，得到與升溫速度有關的閥位修正值； 根據除氧器實時升溫加速度與規程要求的升溫加速度上限之間的差值，查找預先設計的對應關係，得到與升溫 加速度有關的閥位修正值； 將閥位的初始值加上與升溫速度有關的閥位修正值，及與升溫加速度有關的閥位修正值，得到最終的閥位。
2.根據權利要求1所述的鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法，其特徵在於，控制除氧器的實時壓力的步驟包括: 計算除氧器實時壓力與壓力設定值的偏差； 對偏差進行調整，並對調整後的偏差進行比例、積分和微分運算，得到控制除氧器壓力的輔助蒸汽供汽調節閥的閥位。
3.根據權利要求1或2所述的鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法，其特徵在於， 當除氧器升溫過快時，輔助蒸汽供汽調節閥的閥位保持15s不變。
4.根據權利要求1或2所述的鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法，其特徵在於， 在閥位增加的所述規則中，所述預定速度為0.02%/s，接到除氧器自動升溫指令，所述預定值為10%，300s後，所述預定值為15%。
5.根據權利要求1或2所述的鍋爐給水除氧器的升溫自動控制方法，其特徵在於， 規程要求的除氧器的升溫速度上限為0.020C /S，升溫加速度的上限為0.0re /s2 ； 當接收到除氧器自動升溫指令後，對輔助蒸汽供汽調節閥的閥位進行修正，使除氧器升溫速度控制在0.020C /s以下。
6.一種鍋爐給水除氧器的升溫自動控制系統，其特徵在於，包括: 除氧器壓力控制迴路，用於當除氧器的實時溫度超過80°C時，監測並控制除氧器的實時壓力，使實時壓力穩定在壓力設定值的預定範圍內； 除氧器溫升速度判斷迴路，用於接收除氧器自動升溫指令，並監測除氧器的實時溫度，按照規程要求的除氧器升溫速度上限計算除氧器當前溫度的閾值，將該閾值與除氧器的實時溫度比較，得到偏差； 輔助蒸汽供汽調節閥控溫初始值迴路，用於接收除氧器自動升溫指令，按照以預定速度將輔助蒸汽供汽調節閥的閥位增加到預定值的規則，計算輔助蒸汽供汽調節閥增加的閥位初始值，閥位增加的所述規則還包括當所述偏差超出限值時判定除氧器升溫過快，停止增加輔助蒸汽供汽調節閥的閥位； 輔助蒸汽供汽調節閥閥位修正迴路，用於接收除氧器自動升溫指令，根據除氧器實時升溫速度與規程要求的升溫速度上限之間的差值，及升溫加速度與規程要求的升溫加速度上限之間的差值，查找預先設計的對應關係，得到與升溫速度有關的閥位修正值，及與升溫加速度有關的閥位修正值； 輔助蒸汽供汽調節閥閥位控制及切換迴路，在輔助蒸汽供汽調節閥投自動的情況下，當除氧器的實時溫度超過80°C時，調節閥控制輸出為除氧器壓力控制迴路的輸出；當除氧器的實時溫度低於80°C且沒有接收到除氧器自動升溫指令時，調節閥控制維持當前值；當除氧器的實時溫度低於80°C且接收到除氧器自動升溫指令時，調節閥控制輸出為調節閥升溫控制輸出，即用於將閥位的初始值加上與升溫速度有關的閥位修正值，及與升溫加速度有關的閥位修正值，得到最終的閥位，按照該閥位，控制輔助蒸汽供汽調節閥的開度。
7.根據權利要求6所述的鍋爐給水除氧器的升溫自動控制系統，其特徵在於，所述除氧器壓力控制迴路包括: 第一偏差模塊，用於計算除氧器實時壓力與壓力設定值的偏差； 第一函數模塊，用於對所述非議偏差模塊所得的偏差進行調整； 第一 PID運算模塊，用於並對調整後的偏差進行比例、積分和微分運算，得到控制除氧器壓力的輔助蒸汽供汽調節閥的閥位。
8.根據權利要求6或7所述的鍋爐給水除氧器的升溫自動控制系統，其特徵在於， 所述輔助蒸汽供汽調節閥控溫初始值迴路，還用於當除氧器升溫過快時，輔助蒸汽供汽調節閥的閥位保持15s不變。
9.根據權利要求6或7所述的鍋爐給水除氧器的升溫自動控制系統，其特徵在於， 在閥位增加的所述規則中，所述預定速度為0.02%/s，接到除氧器自動升溫指令，所述預定值為10%，300s後，所述預定值為15%。
10.根據權利要求6或7所述的鍋爐給水除氧器的升溫自動控制系統，其特徵在於， 規程要求的除氧器的升溫速度上限為0.020C /S，升溫加速度的上限為0.0re /s2 ； 所述輔助蒸汽供汽調節閥閥位修正迴路，還用於當接收到除氧器自動升溫指令後，形成與升溫速度有關的閥位修正值，使除氧器升溫速度控制在0.020C /s以下。
【文檔編號】G05D23/19GK103941763SQ201410007531
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月7日 優先權日:2014年1月7日
【發明者】王曉華, 劉丹娜, 李峻玲, 肖曉文, 鄭少鵬, 吳挺深, 蘇建強 申請人:廣州粵能電力科技開發有限公司