CN106593555B - 一种多功能蒸汽排放控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能蒸汽排放控制系统及控制方法，该系统包括：数据采集装置；与数据采集装置相连的综合控制器，控制器根据运行参数与初始运行参数进行计算，并生成整定调节信号、排放开启信号、排放运行信号和排放关闭信号；蒸汽排放装置，其包括启闭元件、启闭驱动器、调节元件和调节驱动器，启闭驱动器根据排放开启信号和排放关闭信号驱动启闭元件动作；调节驱动器根据整定调节信号和排放运行信号驱动调节元件进行蒸汽排放量调节。本发明能够解决现有单一快开功能蒸汽排放控制系统存在的超排、反复排放、大幅波动等技术问题，具有排放功能完备、技术集成、动作迅速、调控精准的特点，能够满足快开、慢关、流量调节的多功能精确排放要求。

Description

一种多功能蒸汽排放控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及排放设备技术领域，具体涉及一种多功能蒸汽排放控制系统及控制方法。

背景技术

蒸汽排放装置是蒸汽动力船舶机动性及安全性的保证，蒸汽动力装置排放控制要求时开启及时快速、排放适量和关闭适度，要求较高。但是现有技术中蒸汽动力船舶都采用单一快开功能的定量蒸汽排放装置，排放定量依据装置额定工况最大排放需求量设计，其虽可确保动力装置在任一工况瞬时大负荷机动变化时实现超压保护，但由于无法对动力装置处于不同运行工况发生机动排放时的排放量进行适量调控、且没有考虑排放末期切除过程中的关闭适度性问题，此型蒸汽排放装置通常会造成系统超排、触发多次反复排放、运行参数出现大幅波动等问题，严重影响蒸汽动力装置船舶的运行安全。

由于舰船新型一体化蒸汽动力装置的发展，直接推动了机动性好，但水容积及热容量小的直流蒸汽发生器的应用，其最为重要的特性是对负荷变化及扰动更为敏感，使得新型舰船蒸汽动力装置迫切需要能够实现快速、适时、适量、适度的多功能精确排放控制。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多功能蒸汽排放控制系统及控制方法，能够满足快开、慢关、流量调节的多功能排放需求。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种多功能蒸汽排放控制系统，包括：

数据采集装置，所述数据采集装置用于采集蒸汽排放过程中的运行参数；

与所述数据采集装置相连的综合控制器，所述综合控制器内设有蒸汽排放的初始运行参数，所述综合控制器根据所述数据采集装置采集的运行参数与初始运行参数进行计算，并生成整定调节信号、排放开启信号、排放运行信号和排放关闭信号；

蒸汽排放装置，所述蒸汽排放装置包括启闭元件、启闭驱动器、调节元件和调节驱动器，所述启闭元件与启闭驱动器相连，所述综合控制器与所述启闭驱动器信号连接，在排放开启阶段和排放结束阶段驱动所述启闭元件动作，进行蒸汽排放快速开启和关闭；

所述调节元件与所述调节驱动器相连，所述综合控制器与所述调节驱动器信号连接，在排放整定阶段和排放运行阶段驱动所述调节元件动作，进行蒸汽排放量整定和适量实时调节。

在上述技术方案的基础上，所述初始运行参数包括启闭元件的初始开关状态T₀，蒸汽系统总管压力阈值P₀、蒸汽系统总管压力稳定值范围P_a、装置运行功率与系统负荷功率差阈值N₀、汽机速关判断信号I₀和调节元件的最小开度K₀。

在上述技术方案的基础上，由数据采集装置采集的蒸汽排放过程前及过程中的运行参数包括启闭元件的开关状态T，汽机调节阀流量，蒸汽系统总管压力P、装置运行功率N，系统负荷功率N^·、汽机速关信号值I和调节元件的开度K。

在上述技术方案的基础上，所述综合控制器根据由数据采集装置采集的蒸汽排放过程前及过程中的运行参数中启闭元件的开关状态T，并结合汽机调节阀流量，生成所述整定调节信号，所述调节驱动器根据所述整定调节信号，控制所述调节元件的开度。

在上述技术方案的基础上，所述综合控制器根据由数据采集装置采集的蒸汽排放过程前及过程中的运行参数中的蒸汽系统总管压力P、装置运行功率N、系统负荷功率N^·或汽机速关信号值I，生成排放开启信号，所述综合控制器根据所述排放开启信号，控制所述启闭元件开启。

在上述技术方案的基础上，所述综合控制器根据由数据采集装置采集的蒸汽排放过程前及过程中的运行参数中的蒸汽系统总管压力P和启闭元件的开关状态T，生成排放运行信号，所述综合控制器根据所述排放运行信号，控制所述调节元件的开度。

在上述技术方案的基础上，所述综合控制器根据由数据采集装置采集的蒸汽排放过程前及过程中的运行参数中调节元件的开度K，生成排放关闭信号，所述综合控制器根据所述排放关闭信号，控制所述启闭元件关闭。

一种多功能蒸汽排放控制方法，具体步骤如下：

S1，在综合控制器内设有蒸汽排放的初始运行参数；

S2，排放整定阶段：数据采集装置采集当前状态下的蒸汽动力装置的运行参数，综合控制器将采集到的运行参数与初始运行参数进行运算，并输出整定调节信号，调节驱动器根据整定调节信号驱动调节元件的初始状态，整定排放量；

S3，排放开启阶段：数据采集装置采集当前状态下的蒸汽动力装置的运行参数，综合控制器将采集到的运行参数与初始运行参数进行运算，并输出排放开启信号，启闭驱动器驱动启闭元件开启；

S4，排放运行阶段：数据采集装置采集当前状态下的运行参数，综合控制器将采集到的运行参数与初始运行参数进行运算，并输出排放运行信号，调节驱动器驱动调节元件动作，以逐步减小蒸汽排放装置的排放量；

S5，排放结束阶段：数据采集装置采集当前状态下的运行参数，综合控制器将采集到的运行参数与初始运行参数进行运算，并输出排放关闭信号，启闭驱动器驱动启闭元件动作，恢复启闭元件的初始状态。

在上述技术方案的基础上，所述初始运行参数包括启闭元件的初始开关状态T₀，蒸汽系统总管压力阈值P₀、蒸汽系统总管压力稳定值范围P_a、装置运行功率与系统负荷功率差阈值N₀、汽机速关判断信号I₀和调节元件的最小开度K₀。

由数据采集装置采集的蒸汽排放过程前及过程中的运行参数包括启闭元件的开关状态T，汽机调节阀流量，蒸汽系统总管压力P、装置运行功率N，系统负荷功率N^·、汽机速关信号值I和调节元件的开度K。

在上述技术方案的基础上，若综合控制器判断当前采集到的启闭元件的开关状态T与启闭元件的初始开关状态T₀一致，并结合汽机调节阀流量，生成整定调节信号；

若综合控制器判断当前采集到的蒸汽系统总管压力P大于蒸汽系统总管压力阈值P₀、装置运行功率N与系统负荷功率N^·的差值大于装置运行功率与系统负荷功率差阈值N₀，或者汽机速关判断信号I与汽机速关判断信号I₀一致，满足任何一种情况，生成排放开启信号；

若综合控制器判断当前采集到的蒸汽系统总管压力P在蒸汽系统总管压力稳定值范围P_a内，生成排放运行信号；

若综合控制器判断当前采集到的调节元件的开度K到达调节元件的最小开度K₀，生成排放关闭信号。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的蒸汽排放装置用多功能蒸汽排放控制系统中的启闭元件和调节元件根据数据采集装置采集的运行参数来控制各自的运行，实现了快开、慢关、流量调节和按照排放需求调节蒸汽排放装置，具有排放功能完备、技术集成、动作迅速和调控精准的特点。

(2)本发明的多功能蒸汽排放控制方法中调节元件实现了蒸汽排放前排放量调控，以及排放末期的逐步有序切除功能，启闭元件实现排放的快速启闭功能，当排放瞬时快速开启时，排放量已经根据当前的运行状态先期通过调节元件调整好，做到快速适时适量排放；当排放瞬时峰值过后，通过调节元件进行逐步有序切除过程，避免了蒸汽排放出现多次频繁排放现象，做到可控的适度排放。

附图说明

图1为本发明实施例的结构框图；

图2为本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种多功能蒸汽排放控制系统，包括：

数据采集装置，数据采集装置用于采集蒸汽排放过程中蒸汽排放的运行参数；其中运行参数包括启闭元件的开关状态T，汽机调节阀流量，蒸汽系统总管压力P、蒸汽系统总管压力稳定值范围P_a、装置运行功率N，系统负荷功率N^·、汽机速关信号值I和调节元件的开度K。

与数据采集装置相连的综合控制器，综合控制器内设有蒸汽排放的初始运行参数，其中初始运行参数包括启闭元件的初始开关状态T₀，蒸汽系统总管压力阈值P₀、装置运行功率与系统负荷功率差阈值N₀、汽机速关判断信号I₀和调节元件的最小开度K₀，启闭元件的初始开关状态T₀即启闭元件关闭，控制器根据数据采集装置采集的运行参数与初始运行参数进行计算并输出整定调节信号、排放开启信号、排放运行信号和排放关闭信号，具体运算如下：

若综合控制器判断当前采集到的启闭元件的开关状态T与启闭元件的初始开关状态T₀一致，并结合汽机调节阀流量，生成整定调节信号；

若综合控制器判断当前采集到的蒸汽系统总管压力P大于蒸汽系统总管压力阈值P₀、装置运行功率N与系统负荷功率N^·的差值大于装置运行功率与系统负荷功率差阈值N₀，或者汽机速关判断信号I与汽机速关判断信号I₀一致，满足任何一种情况，生成排放开启信号；

若综合控制器判断当前采集到的蒸汽系统总管压力P在蒸汽系统总管压力稳定值范围P_a内，生成排放运行信号；

若综合控制器判断当前采集到的调节元件的开度K到达调节元件的最小开度K₀，生成排放关闭信号。

蒸汽排放装置，蒸汽排放装置包括启闭元件、启闭驱动器、调节元件和调节驱动器，启闭元件和调节元件沿顺气流方向排列集成安装于排放管路上，启闭元件与启闭驱动器相连，综合控制器与启闭驱动器信号连接，启闭驱动器根据排放开启信号和排放关闭信号驱动启闭元件动作；调节元件与所述调节驱动器相连，综合控制器与所述调节驱动器信号连接，调节驱动器根据所述整定调节信号和排放运行信号驱动调节元件进行蒸汽排放量调节。本实施例中的，启闭元件主要部件是启闭阀，调节元件的主要部件是调节阀。

参见图2所示，一种多功能蒸汽排放控制系统的控制方法，具体步骤如下：

S1，在综合控制器内设有蒸汽排放的初始运行参数，初始运行参数为启闭元件的初始开关状态T₀，蒸汽系统总管压力阈值P₀、蒸汽系统总管压力稳定值范围P_a、装置运行功率与系统负荷功率差阈值N₀、汽机速关判断信号I₀和调节元件的最小开度K₀；

S2，排放整定阶段：数据采集装置采集当前时刻下运行参数，并将运行参数中的蒸汽动力装置的开闭元件的开关状态T和汽机调节阀流量，发送给综合控制器，综合控制器判断当前的开闭元件的开关状态T与启闭元件的初始开关状态T₀是否一致，结合汽机调节阀流量，并输出整定调节信号，调节驱动器根据整定调节信号驱动调节元件的初始状态，整定排放量；

S3，排放开启阶段：数据采集装置采集当前时刻下运行参数，并将运行参数中的蒸汽动力装置的运行参数蒸汽系统总管压力P、装置运行功率N、系统负荷功率N^·和汽机速关判断信号I，发送至综合控制器，综合控制器判断当前的蒸汽系统总管压力P大于蒸汽系统总管压力阈值P₀、装置运行功率N与系统负荷功率N^·的差值大于装置运行功率与系统负荷功率差阈值N₀，或者汽机速关判断信号I与汽机速关判断信号I₀一致，满足任何一种情况，生成排放开启信号，并输出排放开启信号，启闭驱动器驱动启闭元件开启；反之，则继续执行S2；

S4，排放运行阶段：数据采集装置采集当前时刻下运行参数，并将运行参数中的蒸汽系统总管压力P，发送给综合控制器，综合控制器判断当前采集到的运行参数蒸汽系统总管压力P是否在蒸汽系统总管压力稳定值范围P_a内，若是，生成排放运行信号，并在蒸汽系统总管压力稳定值范围P_a内，调节驱动器驱动调节元件动作，以逐步减小蒸汽排放装置的排放量，直至调节元件的开度K达到调节元件的最小开度K₀，反之，则继续执行S3；

S5，排放结束阶段：数据采集装置采集当前时刻下运行参数，并将运行参数中的调节元件的开度K，发送给综合控制器，综合控制器判断当前采集到的调节元件的开度K到达调节元件的最小开度K₀，若是，则生成排放关闭信号，启闭驱动装置驱动启闭元件关闭，反之，则继续执行S4。

整个排放过程，实现了快开、慢关、流量调节和按照排放需求调节蒸汽排放装置，其中调节元件实现了蒸汽排放前排放量调控，以及排放末期的逐步有序切除功能，启闭元件实现排放的快速启闭功能，当排放瞬时快速开启时，排放量已经根据当前的运行状态先期通过调节元件调整好，做到快速适时适量排放；当排放瞬时峰值过后，通过调节元件进行逐步有序切除过程，避免了蒸汽排放装置出现多次频繁排放现象，做到可控的适度排放。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种多功能蒸汽排放控制系统，其特征在于，包括：

数据采集装置，所述数据采集装置用于采集蒸汽排放过程中的运行参数；

与所述数据采集装置相连的综合控制器，所述综合控制器内设有蒸汽排放的初始运行参数，所述综合控制器根据所述数据采集装置采集的运行参数与初始运行参数进行计算，并生成整定调节信号、排放开启信号、排放运行信号和排放关闭信号；

蒸汽排放装置，所述蒸汽排放装置包括启闭元件、启闭驱动器、调节元件和调节驱动器，所述启闭元件与启闭驱动器相连，所述综合控制器与所述启闭驱动器信号连接，在排放开启阶段和排放结束阶段驱动所述启闭元件动作，进行蒸汽排放快速开启和关闭；

所述调节元件与所述调节驱动器相连，所述综合控制器与所述调节驱动器信号连接，在排放整定阶段和排放运行阶段驱动所述调节元件动作，进行蒸汽排放量整定和适量实时调节。

2.如权利要求1所述的一种多功能蒸汽排放控制系统，其特征在于：所述初始运行参数包括启闭元件的初始开关状态T₀，蒸汽系统总管压力阈值P₀、蒸汽系统总管压力稳定值范围P_a、装置运行功率与系统负荷功率差阈值N₀、汽机速关判断信号I₀和调节元件的最小开度K₀。

3.如权利要求1所述的一种多功能蒸汽排放控制系统，其特征在于：由数据采集装置在蒸汽排放时和蒸汽排放之前采集的运行参数包括启闭元件的开关状态T，汽机调节阀流量，蒸汽系统总管压力P、装置运行功率N，系统负荷功率N^·、汽机速关信号值I和调节元件的开度K。

4.如权利要求3所述的一种多功能蒸汽排放控制系统，其特征在于：所述综合控制器根据由数据采集装置在蒸汽排放时和蒸汽排放之前采集的运行参数中启闭元件的开关状态T，并结合汽机调节阀流量，生成所述整定调节信号，所述调节驱动器根据所述整定调节信号，控制所述调节元件的开度。

5.如权利要求3所述的一种多功能蒸汽排放控制系统，其特征在于：所述综合控制器根据由数据采集装置在蒸汽排放时和蒸汽排放之前采集的运行参数中的蒸汽系统总管压力P、装置运行功率N、系统负荷功率N^·或汽机速关信号值I，生成排放开启信号，所述综合控制器根据所述排放开启信号，控制所述启闭元件开启。

6.如权利要求3所述的一种多功能蒸汽排放控制系统，其特征在于：所述综合控制器根据由数据采集装置在蒸汽排放时和蒸汽排放之前采集的运行参数中的蒸汽系统总管压力P和启闭元件的开关状态T，生成排放运行信号，所述综合控制器根据所述排放运行信号，控制所述调节元件的开度。

7.如权利要求3所述的一种多功能蒸汽排放控制系统，其特征在于：所述综合控制器根据由数据采集装置在蒸汽排放时和蒸汽排放之前采集的运行参数中调节元件的开度K，生成排放关闭信号，所述综合控制器根据所述排放关闭信号，控制所述启闭元件关闭。

8.基于权利要求1所述的一种多功能蒸汽排放控制系统的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1，在综合控制器内设有蒸汽排放的初始运行参数；

S2，排放整定阶段：数据采集装置采集当前状态下的蒸汽动力装置的运行参数，综合控制器将采集到的运行参数与初始运行参数进行运算，并输出整定调节信号，调节驱动器根据整定调节信号驱动调节元件的初始状态，整定排放量；

S3，排放开启阶段：数据采集装置采集当前状态下的蒸汽动力装置的运行参数，综合控制器将采集到的运行参数与初始运行参数进行运算，并输出排放开启信号，启闭驱动器驱动启闭元件开启；

S4，排放运行阶段：数据采集装置采集当前状态下的运行参数，综合控制器将采集到的运行参数与初始运行参数进行运算，并输出排放运行信号，调节驱动器驱动调节元件动作，以逐步减小蒸汽排放装置的排放量；

S5，排放结束阶段：数据采集装置采集当前状态下的运行参数，综合控制器将采集到的运行参数与初始运行参数进行运算，并输出排放关闭信号，启闭驱动器驱动启闭元件动作，恢复启闭元件的初始状态。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于：由数据采集装置在蒸汽排放时和蒸汽排放之前采集的运行参数包括启闭元件的初始开关状态T₀，蒸汽系统总管压力阈值P₀、蒸汽系统总管压力稳定值范围P_a、装置运行功率与系统负荷功率差阈值N₀、汽机速关判断信号I₀和调节元件的最小开度K₀；

由数据采集装置采集的蒸汽排放过程前及过程中的运行参数包括启闭元件的开关状态T，汽机调节阀流量，蒸汽系统总管压力P、装置运行功率N，系统负荷功率N^·、汽机速关信号值I和调节元件的开度K。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于：

若综合控制器判断当前采集到的启闭元件的开关状态T与启闭元件的初始开关状态T₀一致，并结合汽机调节阀流量，生成整定调节信号；

若综合控制器判断当前采集到的蒸汽系统总管压力P大于蒸汽系统总管压力阈值P₀、装置运行功率N与系统负荷功率N^·的差值大于装置运行功率与系统负荷功率差阈值N₀，或者汽机速关信号值I与汽机速关判断信号I₀一致，满足任何一种情况，生成排放开启信号；

若综合控制器判断当前采集到的蒸汽系统总管压力P在蒸汽系统总管压力稳定值范围P_a内，生成排放运行信号；

若综合控制器判断当前采集到的调节元件的开度K到达调节元件的最小开度K₀，生成排放关闭信号。