一種汽包液位調節方法與流程
2023-11-11 17:26:32
本發明涉及鍋爐發電領域，特別涉及餘熱鍋爐發電中汽包水位調節方法。
背景技術：
汽包水位三衝量調節系統是鍋爐發電核心控制之一。鍋爐正常運行中，汽包液位的控制是一個重要的參數。液位過高會影響汽水分離的效果，產生蒸汽帶液現象，液位過低會破壞水循環，嚴重的會燒壞鍋爐。當蒸汽負荷突然增大時，鍋爐會出現暫時的壓力下降，水的沸騰加劇。導致液位上升，這樣就產生了虛假液位。這時本應把給水加大，但是如果採用簡單的單參數調節系統，就會根據這個假液位而錯誤地把鍋爐給水調節閥關小，減少給水量，等到汽水達到新的動態平衡時，液位就下降了許多，遠離給定值，甚至使鍋爐發生危險。如果負荷減少，它的變化過程和結果與上述相反，從而使汽包液位發生較大的波動。其他如燃料量變化或蒸發量變化也都可引起虛假液位。影響鍋爐液位的主要因素是鍋爐的汽水平衡。為了克服負荷變化所引起水位的大幅度波動，消除假液位的影響，提前消除蒸汽對液位的幹擾，所以除了液位主調節迴路以外，還引入蒸汽流量(作前饋信號)和給水流量(作串級副迴路為測量信號)兩個輔助參數，構成了鍋爐的三衝量調節系統。
採用三衝量調節在負荷較小時，由於測量蒸汽流量的流量計測量精度的限制，導致測量的負載不是很準，有誤差，造成在通過三衝量模型控制液位時產生偏差。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種汽包液位調節方法，該液位調節方法完善了三衝量調節系統的給水調節方法，在考慮三衝量調節方式的同時考慮蒸汽流量負載測量對三衝量的影響，使得液位調節方法可以更加準確，調節效果更好。
為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：一種汽包水位調節方法，包括如下步驟：
s1、獲取鍋爐的汽包液位、蒸汽流量、給水流量；
s2、判斷蒸汽流量是否大於設定的蒸汽流量閥值；
s3、若是，建立以汽包液位、蒸汽流量、給水流量為參數的三衝量調節系統，對鍋爐液位進行調節；
s4、若否，建立以汽包液位為參數的單衝量調節系統對液位進行調節。
所述的蒸汽流量閥值為鍋爐滿負荷時蒸汽流量的20％。
在步驟s3中，三衝量調節系統包括主pid調節器和副pid調節器，主副pid調節器通過串聯結構調節汽包液位，三衝量調節系統調節鍋爐液位的方法為：
s31、初始化主pid調節器、副pid調節器，設置pid調節器參數，設置汽包水位的設定值；
s32、主pid調節器輸入汽包水位的設定值、實際檢測的汽包液位，主pid控制器計算出汽包水位設定值與檢測值的差值，輸出液位調節期望值；
s33、副pid調節器接收液位調節期望值，並根據輸入的給水流量、蒸汽流量修正液位調節期望，輸出對應的調節信號至給水閥門，通過控制給水閥門流量，調節汽包液位。
單衝量調節時，獲取汽包液位送入到pid調節器，pid調節器根據輸入端汽包液位和設定的汽包液位的偏差，輸出控制信號至給水閥門，用於控制汽包液位。
本發明的優點在於：完善了三衝量液位調節方法在蒸汽流量負載較小時，調節誤差較大的缺陷；通過在蒸汽流量小於設定值時，通過單衝量調節，並在蒸汽流量大於設定值時，採用三衝量調節，從而解決單純使用三衝量調節方法在負荷變化較小場合的缺陷。
附圖說明
下面對本發明說明書各幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明：
圖1為本發明液位調節方法流程圖；
圖2為本發明三衝量調節方法流程圖；
圖3為本發明三衝量的模型原理圖；
圖中：hr：水位設定值，w：給水量，h：水位值，gc1(s)：主調節器，gc2(s)：副調節器，gp(s)：被控對象傳遞函數，kd：蒸汽流量檢測變送器轉換係數，kw：給水流量檢測變送器轉換係數，kh：水位檢測儀錶轉換係數。
具體實施方式
下面對照附圖，通過對最優實施例的描述，對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。
如圖1所示，一種汽包水位調節方法，包括如下步驟：
s1、獲取鍋爐的汽包液位、蒸汽流量、給水流量；
s2、判斷蒸汽流量是否大於設定的蒸汽流量閥值；
s3、若是，建立以汽包液位、蒸汽流量、給水流量為參數的三衝量調節系統，對鍋爐液位進行調節；
s4、若否，建立以汽包液位為參數的單衝量調節系統對液位進行調節。
其中蒸汽流量閥值為鍋爐滿負荷時蒸汽流量的20％。在蒸汽流量大於滿負荷時蒸汽流量的20％時，採用液位三衝量調節方式調節汽包液位，在蒸汽流量小於滿負荷時蒸汽流量的20％時，採用以汽包液位為參數的單衝量調節方式調節水位。
如圖2所示，在步驟s3中，三衝量調節系統包括主pid調節器和副pid調節器，主副pid調節器通過串聯結構調節汽包液位，三衝量調節系統調節鍋爐液位的方法為：
s31、初始化主pid調節器、副pid調節器，設置pid調節器參數，設置汽包水位的設定值；
s32、主pid調節器輸入汽包水位的設定值、實際檢測的汽包液位，主pid控制器計算出汽包水位設定值與檢測值的差值，輸出液位調節期望值；
s33、副pid調節器接收液位調節期望值，並根據輸入的給水流量、蒸汽流量修正液位調節期望，輸出對應的調節信號至給水閥門，通過控制給水閥門流量，調節汽包液位。
在鍋爐液位調節時，預先設定三衝量和單衝量調節系統，在檢測到蒸汽負載滿足相對應的調節後啟動相對應的調節系統調節液位。如圖3所示，為三衝量調節系統模型圖，包括主pid調節器gc1(s)和副pid調節器gc2(s)，主副pid調節器通過串聯結構調節汽包液位，檢測的水位值h乘以相對應的轉換係數kh後轉換為水位值和預設的水位設定值hr+輸入到主pid調節器gc1(s)，主pid調節器gc1(s)計算出汽包水位設定值hr+與檢測值h的差值，輸出液位調節期望值；副pid控制器gc2(s)接收液位調節期望值，並根據輸入的給水流量w、蒸汽流量通過預設的控制策略修正液位調節期望，輸出對應的調節信號至給水閥門，調節汽包液位。這裡通過給水流量w、蒸汽流量修正輸出的液位調節期望的修正策略方法為多種，根據不同鍋爐情況，控制策略不同，這裡不做具體限定。這裡蒸汽流量、給水流量均需通過相對應的轉換係數kd、kw後送入到副pid控制器中。輸出的水位控制信號經轉換系統ku轉換為相對應的被控對應的控制信號，在經過被控對象的傳遞函數實現水位調節，進而使得檢測端的水位h產生隨調節信號變化的水位值。
在蒸汽流量小於滿負荷時蒸汽流量的20％時，採用以汽包液位為參數的單衝量調節方式調節水位。採集到的汽包液位值送入到pid調節器，pid調節器根據輸入端汽包液位和設定的汽包液位輸出控制信號經轉換係數後轉換成控制閥門的信號量至給水閥門，用於控制汽包液位。
三衝量調節系統能及時克服負荷(蒸汽流量)和給水流量的幹擾作用，調節精度高，適用於汽包容積較小、負荷和給水幹擾大的場合。單衝量適合在汽包容積較大、負荷變化比較小的場合。因此在給水全程自動調節設計了兩套調節系統以便互相切換，主要是在開停爐過程中當負荷低於滿負荷20％左右時，蒸汽流量信號很小、測量誤差相對較大時由單衝量控制，一旦滿足運行條件就改為三衝量調節系統控制，實踐證明效果良好。
在鍋爐液位調節過程當中，給水閥門根據三衝量模型軌跡進行動作，控制汽包液位，但是實際運行中，在蒸汽流量太小的時候，流量計信號不是太準，三衝量調節模型控制有偏差。此時切換為單pid，按照液位設定值來調節，效果很好。本發明的調節方法在鍋爐液位調節中應用後，在鍋爐發電液位控制的過程中效果明顯，液位控制精度範圍為-10.0～10.0mm具有非常好的控制效果。尤其是在單衝量與三衝量的切換中，通過設置合適的p、i、d參數，可以做到減少切換過程中的幹擾波動，做到了無擾切換。
顯然本發明具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，均在本發明的保護範圍之內。