CN102062390B - 余热锅炉汽包水位的三冲量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种余热锅炉汽包水位的三冲量控制方法，包括以下步骤：检测余热锅炉汽包水位、余热锅炉汽包产生的蒸汽流量以及余热锅炉汽包的给水流量；判断与余热锅炉相连的烟道的烟气温度是否发生变化；如果判断烟道的烟气温度发生变化，则求取给水流量和蒸汽流量的差值的微分作为前馈信号；如果判断烟道的烟气温度没有发生变化，则求取给水流量和蒸汽流量的差值作为前馈信号；以及根据前馈信号控制余热锅炉汽包水位。本发明通过判断烟道的烟气温度是否发生变化以选择使用静态前馈信号还是动态控制信号，避免了仅仅使用静态前馈信号带来的响应速度慢的问题，或者仅仅使用动态前馈信号带来的系统抗干扰能力差的问题。

Description

余热锅炉汽包水位的三冲量控制方法

技术领域

本发明涉及冶金制造及设计技术领域，特别涉及一种余热锅炉汽包水位的三冲量控制方法。

背景技术

在熔炼炉冶炼生产金属的工艺过程中，主要的生产设备有熔炼炉、余热锅炉等。熔炼炉在熔炼过程中会产生大量的高温烟气，余热锅炉的主要作用是对烟气进行降温，同时将交换的热量用于产生蒸汽供其他生产工序使用。由于余热锅炉位于熔炼炉烟气出口，一旦发生事故，就会影响熔炼炉的生产，从而造成重大经济损失。因此，在整个冶炼过程中，余热锅炉的控制至关重要。

余热锅炉是一个多输入、多输出且各项控制参数相互耦合的复杂系统，汽包水位是余热锅炉系统非常重要的被控变量。如果水位过低，轻则影响水汽平衡、重则烧干余热锅炉，严重时会导致余热锅炉爆炸等事故。如果水位过高，容易造成蒸汽带液现象，不仅降低蒸汽的产量和质量，而且还会使过热器结垢，或者使用于蒸汽发电的汽轮机叶片损坏。因此，在生产过程中，将汽包水位稳定在一定范围之内是非常重要的。

现有的余热锅炉汽包水位的控制方法是三冲量控制方法，其中，作为被控变量的汽包水位是主冲量，为提高控制品质而引入的蒸汽流量和给水流量是辅助冲量。

三冲量控制的常用实现方法是前馈加反馈的三冲量控制，根据前馈信号的结构形式不同，此种三冲量控制方法可分为两种形式：一种是静态前馈，使用给水流量和蒸汽流量的差值作为前馈信号；另一种是动态前馈，使用给水流量和蒸汽流量的差值的微分作为前馈信号。

现有技术存在的缺点是，静态前馈没有考虑动态响应，在扰动作用下，静态前馈的校正作用只能在补偿过程最终使被控变量回到给定值，响应速度比较慢；动态前馈的缺点是对干扰噪声敏感，很容易放大高频噪声，降低系统的信噪比，使系统抑制干扰的能力下降。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决系统抗干扰能力差或者响应速度慢的技术缺陷。

为达到上述目的，本发明提出一种余热锅炉汽包水位的三冲量控制方法，包括以下步骤：检测余热锅炉汽包水位、余热锅炉汽包产生的蒸汽流量以及余热锅炉汽包的给水流量；判断与余热锅炉相连的烟道的烟气温度是否发生变化；如果判断所述烟道的烟气温度发生变化，则求取所述给水流量和所述蒸汽流量的差值的微分作为前馈控制信号；如果判断所述烟道的烟气温度没有发生变化，则求取所述给水流量和所述蒸汽流量的差值作为前馈控制信号；以及根据所述前馈控制信号控制所述余热锅炉汽包水位。

本发明通过判断与余热锅炉相连的烟道的烟气温度是否发生变化以选择使用静态前馈控制信号还是动态前馈控制信号，避免了仅仅使用静态前馈信号带来的响应速度慢的问题，或者仅仅使用动态前馈信号带来的系统抗干扰能力差的问题。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的余热锅炉汽包水位的三冲量控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

图1为本发明实施例的余热锅炉汽包水位的三冲量控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，检测余热锅炉汽包水位、余热锅炉汽包产生的蒸汽流量以及余热锅炉汽包的给水流量。

为了提高控制的精度，在本发明的一个实施例中，在检测到工况下的蒸汽流量后，对其进行温度和压力的补偿得到标况下的蒸汽流量，即将蒸汽流量乘以补偿因子得到补偿后的流量，其中，补偿因子的计算公式如下：

$K=\frac{P+A\_P}{R\_P+A\_P}\×\frac{R\_T+A\_T}{T+A\_T}$

其中，P为工况下的检测压力，T为工况下的检测温度，A_P为绝对压力，A_T为绝对温度，R_P为参考压力，R_T为参考温度，应理解，上述补偿因子K的计算方法仅为示例性的实施例，除此之外，还可使用其他方法确定补偿因子。

在下面的前馈信号中，均可使用补偿后的流量作为蒸汽流量。

步骤S102，判断与余热锅炉相连的烟道的烟气温度是否发生变化。

步骤S103，如果判断烟道的烟气温度发生变化，则求取给水流量和蒸汽流量的差值的微分作为前馈信号。

例如，在熔炼开始投料时和熔炼停止投料时，与余热锅炉相连的烟道的烟气温度发生的变化最大，扰动比较频繁，此时，使用给水流量和蒸汽流量的差值的微分(即，动态前馈信号)对余热锅炉汽包水位进行控制，从而快速对扰动进行响应。

步骤S104，如果判断烟道的烟气温度没有发生变化，则求取给水流量和蒸汽流量的差值作为前馈信号。

例如，当下料量稳定后，与余热锅炉相连的烟道的烟气温度的变化相对较小，扰动也相对较小，此时，切换到使用给水流量和蒸汽流量的差值(即，静态前馈信号)对余热锅炉汽包水位进行控制，避免继续使用动态前馈信号造成系统的抗干扰能力变差。

步骤S105，根据前馈信号控制余热锅炉汽包水位。

具体地，首先，根据前馈信号通过下面的公式对检测到的余热锅炉汽包水位进行修正，

余热锅炉汽包水位＝检测到的余热锅炉汽包水位+C×前馈信号，

其中，C为前馈系数，可根据工况设定。

然后，根据修正的结果控制余热锅炉汽包水位。

本发明通过判断与余热锅炉相连的烟道的烟气温度是否发生变化以选择使用静态前馈控制信号还是动态前馈控制信号，避免了仅仅使用静态前馈信号带来的响应速度慢的问题，或者仅仅使用动态前馈信号带来的系统抗干扰能力差的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (5)

1.一种余热锅炉汽包水位的三冲量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测余热锅炉汽包水位、余热锅炉汽包产生的蒸汽流量以及余热锅炉汽包的给水流量；

判断与余热锅炉相连的烟道的烟气温度是否发生变化；

如果判断所述烟道的烟气温度发生变化，则求取所述给水流量和所述蒸汽流量的差值的微分作为前馈信号；

如果判断所述烟道的烟气温度没有发生变化，则求取所述给水流量和所述蒸汽流量的差值作为前馈信号；以及

根据所述前馈信号控制所述余热锅炉汽包水位。

2.根据权利要求1所述的余热锅炉汽包水位的三冲量控制方法，其特征在于，所述根据所述前馈信号控制所述余热锅炉汽包水位进一步包括：

根据所述前馈信号对检测到的余热锅炉汽包水位进行修正；以及

根据修正结果控制所述余热锅炉汽包水位。

3.根据权利要求2所述的余热锅炉汽包水位的三冲量控制方法，其特征在于，所述根据所述前馈信号对检测到的余热锅炉汽包水位进行修正进一步包括：

根据所述前馈信号通过以下的公式对检测到的余热锅炉汽包水位进行修正，

余热锅炉汽包水位＝检测到的余热锅炉汽包水位+C×前馈信号，

其中，所述C为前馈系数。

4.根据权利要求1所述的余热锅炉汽包水位的三冲量控制方法，其特征在于，还包括：在检测到蒸汽流量后，对所述蒸汽流量进行补偿计算得到补偿后的蒸汽流量。

5.根据权利要求4所述的余热锅炉汽包水位的三冲量控制方法，其特征在于，进行所述补偿计算的补偿因子

其中，P为工况下的检测压力，T为工况下的检测温度，A_P为绝对压力，A_T为绝对温度，R_P为参考压力，R_T为参考温度。

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