CN103676986A - 蒸汽锅炉连续给水自动控制方法及系统 - Google Patents

蒸汽锅炉连续给水自动控制方法及系统 Download PDF

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江基叠
耿生斌
尹显录
罗良群
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Abstract

本发明属于蒸汽锅炉控制系统技术领域，提出一种蒸汽锅炉连续给水自动控制方法，其采用由智能式液位变送装置、电动给水装置、给水电流输入值确定仪表和给水调节电动执行器模块构成的自动控制系统，包括步骤：A）采集当前锅炉炉内水位值和当前给水输出的电流值、B）通过比例-积分-微分PID控制确定电流的增量，并将该电流增量与当前给水输出的电流值相加获得给水电流输入值、C）将该给水电流输入值转成模拟信号输入给电动给水装置、D）电动给水装置调节给水的开度。本发明能使蒸汽锅炉内的水位能安静及稳定的达到设定的目标值，可克服因水位变化变动较大，造成锅炉短时间内减少蒸发量，并迅速引起炉内压力下降的问题，保证锅炉运行的安全稳定和蒸气的品质。

Description

蒸汽锅炉连续给水自动控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种蒸汽锅炉连续给水自动控制方法及系统，属于蒸汽锅炉补水控制技术领域。
背景技术
目前，蒸汽锅炉常用的自动补水系统多数为开关式控制，即由电极式液位传感器或由浮球感应高低水位，水位控制器发出信号控制水泵开关，这种控制缺点是当水位下降到开泵水位时，水泵以很高流量快速补水，造成锅炉短时间内减少蒸发量，并迅速引起炉内压力下降，水泵停止进水后，炉内蒸发量增加，压力恢复上升，燃烧器降低燃烧量。
因此，水泵开关控制会影响蒸汽锅炉出力的周期变化；同时，峰值时炉内压力的快速下降会使炉水汽水共腾，增加锅炉水的蒸气携带，影响锅炉运行的安全稳定和蒸气的品质。同时会增大管道附件设备的维护工作量，降低锅炉的燃烧效率；而且，增加锅炉的热应力，减少锅炉使用寿命。
发明内容
本发明提供了一种蒸汽锅炉连续给水自动控制方法及系统，以解决现有技术中当水位下降到开泵水位时，水泵以很大流量快速补水，造成锅炉短时间内减少蒸发量，并迅速引起炉内压力下降的问题，保证锅炉运行的安全稳定和蒸气的品质。
本发明采用如下的技术方案：
一种蒸汽锅炉连续给水自动控制方法，采用蒸汽锅炉连续给水自动控制系统，其中包括：
智能式液位变送装置，用于采集锅炉内水位当前水位值；
电动给水装置，该电动给水装置是电动调节阀或变频电动水泵，其给水开度与给水电流输入值成正比，可输出当前给水电流值；
给水电流输入值确定仪表，其与智能式液位变送装置和电动给水装置电连接并采集锅炉内水位当前水位值和当前给水电流值；
给水调节电动执行器模块，其与给水电流输入值确定仪表和电动给水装置电连接。
上述蒸汽锅炉连续给水自动控制系统的控制方法包括如下步骤:
A）给水电流输入值确定仪表经过一定时间间隔通过智能式液位变送装置采集当前锅炉炉内水位值，经过一定时间间隔采集当前给水输出的电流值，其中时间间隔可以为200 ms -800ms；
B）给水电流输入值确定仪表根据步骤A）的当前锅炉炉内水位值和目标水位值通过比例- 积分- 微分PID 控制确定电流增量，并将所述当前给水输出电流值与所述电流增量相加获得给水电流输入值，该给水电流输入值送给给水调节电动执行器模块；
C) 给水调节电动执行器模块将步骤B的给水电流输入值转成模拟信号输入给电动给水装置；
D）电动给水装置按给水调节电动执行器模块送来的给水电流输入值信号调节电动给水装置的开度，所述电动给水装置在0%-100%之间的开度与所述给水电流输入值范围的电流值按直线关系相对应。
优化方案是：步骤B中根据所述当前水位值和目标水位值通过比例- 积分- 微分PID 控制确定电流增量，具体包括：
dI ＝ KP(H0-Ht)+KI(Ht-Ht1)+KD(Ht-2Ht1+Ht2)
其中，dI表示电流增量，H0表示目标水位值，Ht表示当前水位值，Ht1为t1时刻的水位值，Ht2为t1的上一时刻的水位值，KP表示比例系数，KI表示积分系数，KD表示微分系数。
本发明能使蒸汽锅炉的补水实现持续调整，蒸汽锅炉内的水位能安静及稳定的达到设定的目标值，可克服因水位变化变动较大，造成锅炉短时间内减少蒸发量，并迅速引起炉内压力下降的问题，保证锅炉运行的安全稳定和蒸气的品质。
附图说明
图1 是本发明的蒸汽锅炉连续给水自动控制系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步描述；
参考图1，一种蒸汽锅炉连续给水自动控制方法，采用蒸汽锅炉连续给水自动控制系统，其中包括：
智能式液位变送装置1，用于采集锅炉内水位当前水位值；
电动给水装置2，该电动给水装置是电动调节阀或变频电动水泵，其给水开度与给水电流输入值成正比，可输出当前给水电流值；
给水电流输入值确定仪表3，其与智能式液位变送装置1和电动给水装置2电连接并采集锅炉内水位当前水位值和当前给水电流值；
给水调节电动执行器模块4，其与给水电流输入值确定仪表3和电动给水装置2电连接。
上述蒸汽锅炉连续给水自动控制系统的控制方法包括如下步骤:
A） 给水电流输入值确定仪表3直接采集电动给水装置2的当前给水输出电流值和通过智能式液位变送装置1采集采集当前锅炉炉内水位值，本实施例的采集时间间隔为500ms；
B）给水电流输入值确定仪表3根据步骤A）的当前锅炉炉内水位值和目标水位值通过比例- 积分- 微分PID 控制确定电流增量，并将所述当前给水输出电流值与所述电流增量相加获得给水电流输入值，该给水电流输入值送给给水调节电动执行器模块（4），电流增量的确定：
dI ＝ KP(H0-Ht)+KI(Ht-Ht1)+KD(Ht-2Ht1+Ht2)
其中，dI表示电流增量，H0表示目标水位值，Ht表示当前水位值，Ht1为t1时刻的水位值，Ht2为t1的上一时刻的水位值，KP表示比例系数，KI表示积分系数，KD表示微分系数，本实施例中，KP ＝ 0.015，KI ＝ 1，KD ＝ 0.3；
C) 给水调节电动执行器模块4将步骤B）的给水电流输入值转成模拟信号输入给电动给水装置2（电动调节阀或变频电动水泵）；
D）电动给水装置2按给水调节电动执行器模块4送来的给水电流输入值信号调节给水开度，本实施例的给水电流输入值范围为4mA-20mA，当所述给水电流输入值为≤4mA 时，电动给水装置为全关，开度为0%；当所述给水电流输入值为≥20mA时，所述电动给水装置为全开，开度为100%，所述电动给水装置在0%-100%之间的开度与所述给水电流输入值为4mA-20mA之间的电流值按直线关系相对应。
本发明能使蒸汽锅炉的补水实现持续调整，蒸汽锅炉内的水位能安静及稳定的达到设定的目标值，可克服因水位变化变动较大，造成锅炉短时间内减少蒸发量，并迅速引起炉内压力下降的问题，保证锅炉运行的安全稳定和蒸气的品质，本发明实现了蒸汽锅炉连续给水的全自动控制，不需要丰富的操作经验，且调节效率大大提高节约了人力成本和时间成本。

Claims (6)

1.一种蒸汽锅炉连续给水自动控制方法，采用由智能式液位变送装置（1）、电动给水装置（2）、给水电流输入值确定仪表（3）和给水调节电动执行器模块（4）构成的自动控制系统，其特征在于，包括如下步骤:
给水电流输入值确定仪表（3）经过一定时间间隔通过智能式液位变送装置（1）采集当前锅炉炉内水位值，经过一定时间间隔采集电动给水装置（2）的当前给水输出的电流值，其中时间间隔可以为200ms-800ms；
给水电流输入值确定仪表（3）根据步骤A）的当前锅炉炉内水位值和目标水位值通过比例- 积分- 微分PID 控制确定电流增量，并将所述当前给水输出电流值与所述电流增量相加获得给水电流输入值，该给水电流输入值送给给水调节电动执行器模块（4）；
给水调节电动执行器模块（4）将步骤B）的给水电流输入值转成模拟信号输入给电动给水装置（2）；
电动给水装置（2）按给水调节电动执行器模块（4）送来的给水电流输入值信号调节给水的开度。
2.根据权利要求1 所述的蒸汽锅炉连续给水自动控制方法，其特征在于步骤B）中根据所述当前水位值和目标水位值通过比例- 积分- 微分PID 控制确定电流增量，具体包括：
dI ＝ KP(H0-Ht)+KI(Ht-Ht1)+KD(Ht-2Ht1+Ht2)
其中，dI表示电流增量，H0表示目标水位值，Ht表示当前水位值，Ht1为t1时刻的水位值，Ht2为t1的上一时刻的水位值，KP表示比例系数，KI表示积分系数，KD表示微分系数。
3.根据权利要求1或2所述的蒸汽锅炉连续给水自动控制方法，其特征在于：所述电动给水装置（2）是电动调节阀或变频电动水泵，电动给水装置在0%-100%之间的开度与所述给水电流输入值范围的电流值按直线关系相对应。
4.一种蒸汽锅炉连续给水自动控制系统，其特征在于，包括:
智能式液位变送装置（1），用于采集锅炉内水位当前水位值；
电动给水装置（2），其给水开度与给水电流输入值成正比；
给水电流输入值确定仪表（3），该仪表与智能式液位变送装置（1）和电动给水装置（2）电连接并可采集锅炉内水位当前水位值和当前给水电流值，并将锅炉内当前水位值和目标水位值通过比例- 积分- 微分PID 控制确定电流增量，并将该电流增量与当前给水电流值相加获得给水电流输入值；
给水调节电动执行器模块（4），该模块与给水电流输入值确定仪表（3）和电动给水装置（2）电连接，其将所述给水电流输入值确定仪表（3）的给水电流输入值转成成模拟信号输入给电动给水装置（2）；
电动给水装置（2）按给水调节电动执行器模块（4）送来的给水电流输入值信号调节电动给水装置的开度。
5.根据权利要求4所述的蒸汽锅炉连续给水自动控制系统，其特征在于，所述给水电流输入值确定仪表（3）将当前水位值和目标水位值通过PID 控制确定电流增量，具体包括：
dI ＝ KP(H0-Ht)+KI(Ht-Ht1)+KD(Ht-2Ht1+Ht2)
其中，dI 表示电流增量，H0 表示目标水位值，Ht 表示当前水位值，Ht1 为t1 时刻的水位值，Ht2 为t1 的上一时刻的水位值，KP 表示比例系数，KI 表示积分系数，KD 表示微分系数。
6.根据权利要求4或5所述的蒸汽锅炉连续给水自动控制系统，其特征在于：所述电动给水装置是电动调节阀或变频电动水泵，电动给水装置在0%-100%之间的开度与所述给水电流输入值范围的电流值按直线关系相对应。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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