CN107289435B - 一种锅炉蒸汽压力控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锅炉蒸汽压力控制系统，涉及自动控制领域，信号采集装置用于采集锅炉内蒸汽压力信号以及所有补充调节阀和排放调节阀的开度信号；模数转换模块用于将获取的压力信号和所有开度信号转换为数字信号；控制器用于根据给定的压力期望值、压力值和所有开度值输出每个补充调节阀和排放调节阀的调节值；数模转换模块用于将每个补充调节阀和排放调节阀的调节值转化为模拟信号；补充调节阀用于根据接收的调节值调整锅炉内注入蒸汽的流量开度，排放调节阀用于根据接收的调节值调整锅炉内排出蒸汽的流量开度。本发明的锅炉蒸汽压力控制系统，具有调节速度快、调节范围广的特点，可以实现对蒸汽压力的精确控制。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制领域，具体涉及一种锅炉蒸汽压力控制系统及方法。
背景技术
锅炉蒸汽压力直接影响锅炉是否安全运行，对锅炉蒸汽压力进行控制显得尤为重要。通常锅炉内蒸汽压力影响的因素主要有四个，包括对蒸汽进行可控的补充和可控的排出，以及锅炉内蒸汽本身存生的扰动补充和扰动排出，而这些扰动补充和扰动排出是不可控的，从而导致锅炉内蒸汽压力发生波动，无法保持恒定。因此，为了使锅炉内蒸汽压力保持恒定，需要控制系统对锅炉内蒸汽压力进行动态调整。
现有技术中，控制系统包括一个补充调节阀和一个排放调节阀，先检测锅炉内蒸汽压力的实际值，再比较蒸汽压力的实际值和期望值，通过调整补充调节阀和排放调节阀使蒸汽压力的实际值趋于期望值。
但是，上述控制系统只可对锅炉内蒸汽进行单个补充或单个排出，单个阀门的调节速度慢，调节范围有限，而且单个阀门调节精度对应只有一种，适用范围小，无法满足锅炉内蒸汽压力的不同需求。
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锅炉蒸汽压力控制系统，具有调节速度快、调节范围广的特点，可以实现对蒸汽压力的精确控制。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种锅炉蒸汽压力控制系统，用于控制锅炉内蒸汽压力，包括至少两个补充调节阀、至少两个排放调节阀、信号采集装置、第一信号处理装置、控制器和第二信号处理装置；
所述信号采集装置与锅炉、所有补充调节阀和排放调节阀均相连，所述信号采集装置用于采集锅炉内蒸汽压力信号以及所有补充调节阀和排放调节阀的开度信号，并将所述压力信号和开度信号发送给第一信号处理装置；
所述第一信号处理装置包括模数转换模块，所述模数转换模块用于将获取的压力信号和所有开度信号转换为数字信号，得到压力值和所有开度值，并发送给控制器；
所述控制器用于根据给定的压力期望值、压力值和所有开度值输出每个补充调节阀和排放调节阀的调节值，并发送给第二信号处理装置；
所述第二信号处理装置包括数模转换模块，所述数模转换模块用于将每个补充调节阀和排放调节阀的调节值转化为模拟信号，并对应发送给所述补充调节阀和排放调节阀；
所述补充调节阀与锅炉相连，用于根据接收的调节值调整锅炉内注入蒸汽的流量开度，使调整后锅炉内蒸汽压力值趋于压力期望值；
所述排放调节阀与锅炉相连，用于根据接收的调节值调整锅炉内排出蒸汽的流量开度，使调整后锅炉内蒸汽压力值趋于压力期望值。
在上述技术方案的基础上，所述第一信号处理装置还包括标幺化处理模块，所述标幺化处理模块用于对模数转换模块处理后的所有开度信号进行标幺化处理，并发送给所述控制器；
所述第二信号处理装置还包括与所述标幺化处理模块对应的逆向标幺化处理模块，所述逆向标幺化处理模块用于对控制器输出的调节值进行逆向标幺化处理，并发送给数模转换模块。
在上述技术方案的基础上，所有补充调节阀结构相同，每个补充调节阀的调节值相同。
在上述技术方案的基础上，所有补充调节阀结构相同，每个补充调节阀的调节值不同。
在上述技术方案的基础上，至少两个补充调节阀结构不同，且两个所述补充调节阀的调节值不同。
本发明还提供了一种基于上述锅炉蒸汽压力控制系统的控制方法，包括如下步骤：
信号采集装置采集锅炉内蒸汽压力信号、以及所有补充调节阀和排放调节阀的开度信号，模数转换模块将压力信号和所有开度信号转换为数字信号，得到压力值和所有开度值，控制器根据给定的压力期望值、压力值和所有开度值输出每个补充调节阀和排放调节阀的调节值，数模转换模块将每个补充调节阀和排放调节阀的调节值转化为模拟信号，并对应发送给补充调节阀和排放调节阀，补充调节阀根据接收的调节值调整锅炉内注入蒸汽的流量开度，排放调节阀根据接收的调节值调整锅炉内排出蒸汽的流量开度，使调整后锅炉内蒸汽压力值趋于压力期望值。
在上述技术方案的基础上，还包括步骤：
模数转换模块将压力信号和所有开度信号转换为数字信号后，对所有开度信号的数字信号进行标幺化处理，并将标幺化处理后的所有开度信号发送给控制器；
控制器输出每个补充调节阀和排放调节阀的调节值后，对调节值进行逆向标幺化处理，并将标幺化处理后的调节值发送给数模转换模块。
在上述技术方案的基础上，控制器根据给定的压力期望值、压力值和所有开度值输出每个补充调节阀和排放调节阀的调节值的具体过程包括：
S1：判断压力值和压力期望值之差，若压力值和压力期望值之差大于零，转入步骤S2，若压力值和压力期望值之差小于零，转入步骤S3，否则，转入步骤S4；
S2：若所有补充调节阀的开度值均为零，则增大锅炉内排出蒸汽的流量开度，且增大锅炉内排出蒸汽的流量开度的方法为：使所有排放调节阀的调节值之和大于零，所有补充调节阀的调节值均为零；
若所有补充调节阀的开度值不全为零，则减小锅炉内注入蒸汽的流量开度，且减小锅炉内注入蒸汽的流量开度的方法为：使所有补充调节阀的调节值之和小于零，所有排放调节阀的调节值均为零；
S3：若所有排放调节阀的开度值均为零，则增大锅炉内注入蒸汽的流量开度，且增大锅炉内注入蒸汽的流量开度的方法为：使所有补充调节阀的调节值之和大于零，所有排放调节阀的调节值均为零；
若所有排放调节阀的开度值不全为零，则减小锅炉内排出蒸汽的流量开度，且减小锅炉内排出蒸汽的流量开度的方法为：使所有排放调节阀的调节值之和小于零，所有补充调节阀的调节值均为零；
S4：使所有补充调节阀和排放调节阀的调节值均为零。
在上述技术方案的基础上，所有补充调节阀结构相同。
在上述技术方案的基础上，至少两个补充调节阀结构不同，且两个所述补充调节阀的调节值不同。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的锅炉蒸汽压力控制系统包括至少两个补充调节阀和至少两个排放调节阀，可以通过多个补充调节阀进行蒸汽的可控的补充，通过多个排放调节阀进行蒸汽的可控的排出，可以实现多个阀门的同步调节，调节速度快、调节范围广；控制器根据给定的压力期望值、压力值和所有开度值输出每个补充调节阀和排放调节阀的调节值，可以实现对每个调节阀的精准控制，从而使得锅炉内蒸汽压力更加精准。
(2)本发明的第一信号处理装置还包括标幺化处理模块，可以对所有补充调节阀和排放调节阀的开度信号进行标幺化处理，便于直观和迅速地判断所有补充调节阀和排放调节阀的开度信号的比值，并能大大简化控制器的计算量。
(3)本发明的多个补充调节阀结构可以不同，可以选择不同调节精度的阀门，由于调节精度越大，调节范围越小，当控制器输出的调节值比较大时，使用调节精度小的阀门，调节速度更快，当控制器输出的调节值比较小时，使用调节精度大的阀门，调节精度更高，从而适用范围更广，控制更加精准。
附图说明
图1为本发明实施例中锅炉蒸汽压力控制系统的结构示意图。
图中：1-锅炉，2-补充调节阀，3-补充调节阀，4-信号采集装置，5-第一信号处理装置，6-控制器，7-第二信号处理装置。
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锅炉蒸汽压力控制系统，用于控制锅炉1内蒸汽压力，包括两个补充调节阀2、两个排放调节阀3、信号采集装置4、第一信号处理装置5、控制器6和第二信号处理装置7。
信号采集装置4与锅炉1、所有补充调节阀2和排放调节阀3均相连，用于采集锅炉内蒸汽压力信号、以及所有补充调节阀2和排放调节阀3的开度信号，并将压力信号和开度信号发送给第一信号处理装置5。
第一信号处理装置5包括模数转换模块，模数转换模块用于将获取的压力信号和所有开度信号转换为数字信号，得到压力值和所有开度值，并发送给控制器6。
控制器6用于根据给定的压力期望值、压力值和所有开度值输出每个补充调节阀2和排放调节阀3的调节值，并发送给第二信号处理装置7。
第二信号处理装置7包括数模转换模块，数模转换模块用于将每个补充调节阀2和排放调节阀3的调节值转化为模拟信号，并对应发送给补充调节阀2和排放调节阀3。
补充调节阀2与锅炉1相连，用于根据接收的调节值调整锅炉内注入蒸汽的流量开度，使调整后锅炉内蒸汽压力值趋于压力期望值。
排放调节阀3与锅炉1相连，用于根据接收的调节值调整锅炉内排出蒸汽的流量开度，使调整后锅炉内蒸汽压力值趋于压力期望值。
第一信号处理装置5还包括标幺化处理模块，标幺化处理模块用于对模数转换模块处理后的所有开度信号进行标幺化处理，并发送给控制器6。第二信号处理装置7还包括与标幺化处理模块对应的逆向标幺化处理模块，逆向标幺化处理模块用于对控制器6输出的调节值进行逆向标幺化处理，并发送给数模转换模块。
本发明实施例中，补充调节阀2或排放调节阀3均由阀门和执行机构组成。两个补充调节阀2之间、两个排放调节阀3之间的运行方式均有三种，以补充调节阀2为例。
第一种运行方式为同步执行，两个补充调节阀2结构相同，阀门特性相同，调节范围和精度均相同，每个补充调节阀2的调节值相同，当需要补充调节阀2加大锅炉内注入蒸汽的流量开度时，两个补充调节阀2同步调整流量开度，调节速度快，效果较好。例如，当整体需要调整20％的流量开度时，每个补充调节阀2同步调整10％的流量开度即可，可以节省一半的调整时间；
第二种运行方式为补充执行，两个补充调节阀2结构相同，阀门特性相同，调节范围和精度均相同，每个补充调节阀2的调节值不同，当需要补充调节阀2加大锅炉内注入蒸汽的流量开度时，根据调节值的大小范围，逐个对补充调节阀2进行控制。例如，当调节后需要补充蒸汽的总阀位为80％时，总阀位在一个补充调节阀2的开度100％范围内，只需调节一个补充调节阀2即可，另一个补充调节阀2不操作；当调节后需要补充蒸汽的总阀位为160％时，总阀位在一个补充调节阀2的开度100％范围外时，先将一个补充调节阀2的开度调整到100％，再将另一个补充调节阀2的开度调整60％。
第三种运行方式为分区执行，两个补充调节阀2结构不同，阀门特性不同，调节范围和精度均不同，每个补充调节阀2的调节值不同。由于调节精度越大，调节范围，当控制器6输出的调节值较大时，使用调节精度小的补充调节阀2，调节速度更快，当控制器6输出的调节值比较小时，使用调节精度大的补充调节阀2，调节精度更高，从而适用范围更广，控制更加精准。
本发明实施例还提供了一种基于上述锅炉蒸汽压力控制系统的控制方法，包括如下步骤：
信号采集装置4采集锅炉内蒸汽压力信号、以及所有补充调节阀2和排放调节阀3的开度信号，模数转换模块将压力信号和所有开度信号转换为数字信号，得到压力值和所有开度值，并将压力值直接发送给控制器6，标幺化处理模块对所有开度值进行标幺化处理，并将标幺化处理后的所有开度值发送给控制器6；
控制器6根据给定的压力期望值、压力值和所有开度值输出每个补充调节阀2和排放调节阀3的调节值，逆向标幺化处理模块对调节值进行逆向标幺化处理，并将标幺化处理后的调节值发送给数模转换模块；
数模转换模块将每个补充调节阀2和排放调节阀3的调节值转化为模拟信号，并对应发送给补充调节阀2和排放调节阀3，补充调节阀2根据接收的调节值调整锅炉内注入蒸汽的流量开度，排放调节阀3根据接收的调节值调整锅炉内排出蒸汽的流量开度，使调整后锅炉内蒸汽压力值趋于压力期望值。
本发明实施例中，控制器6根据给定的压力期望值、压力值和所有开度值输出每个补充调节阀2和排放调节阀3的调节值的具体过程包括：
S1：判断压力值和压力期望值之差，若压力值和压力期望值之差大于零，转入步骤S2，若压力值和压力期望值之差小于零，转入步骤S3，否则，转入步骤S4；
S2：若所有补充调节阀2的开度值均为零，则增大锅炉内排出蒸汽的流量开度，且增大锅炉内排出蒸汽的流量开度的方法为：使所有排放调节阀3的调节值之和大于零，所有补充调节阀2的调节值均为零；
若所有补充调节阀2的开度值不全为零，则减小锅炉内注入蒸汽的流量开度，且减小锅炉内注入蒸汽的流量开度的方法为：使所有补充调节阀2的调节值之和小于零，所有排放调节阀3的调节值均为零；
S3：若所有排放调节阀3的开度值均为零，则增大锅炉内注入蒸汽的流量开度，且增大锅炉内注入蒸汽的流量开度的方法为：使所有补充调节阀2的调节值之和大于零，所有排放调节阀3的调节值均为零；
若所有排放调节阀3的开度值不全为零，则减小锅炉内排出蒸汽的流量开度，且减小锅炉内排出蒸汽的流量开度的方法为：使所有排放调节阀3的调节值之和小于零，所有补充调节阀2的调节值均为零；
S4：使所有补充调节阀2和排放调节阀3的调节值均为零。
本发明实施例的锅炉蒸汽压力控制系统及方法，可以通过多个补充调节阀2进行蒸汽的可控的补充，通过多个排放调节阀3进行蒸汽的可控的排出，可以实现多个阀门的同步调节，调节速度快、调节范围广；控制器6根据给定的压力期望值、压力值和所有开度值输出每个补充调节阀2和排放调节阀3的调节值，可以实现对每个调节阀的精准控制，从而使得锅炉内蒸汽压力更加精准。
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 (8)
1.一种锅炉蒸汽压力控制系统的控制方法，所述锅炉蒸汽压力控制系统用于控制锅炉(1)内蒸汽压力，其特征在于，所述锅炉蒸汽压力控制系统包括至少两个补充调节阀(2)、至少两个排放调节阀(3)、信号采集装置(4)、第一信号处理装置(5)、控制器(6)和第二信号处理装置(7)；
所述信号采集装置(4)与锅炉(1)、所有补充调节阀(2)和排放调节阀(3)均相连，所述信号采集装置(4)用于采集锅炉内蒸汽压力信号以及所有补充调节阀(2)和排放调节阀(3)的开度信号，并将所述压力信号和开度信号发送给第一信号处理装置(5)；
所述第一信号处理装置(5)包括模数转换模块，所述模数转换模块用于将获取的压力信号和所有开度信号转换为数字信号，得到压力值和所有开度值，并发送给控制器(6)；
所述控制器(6)用于根据给定的压力期望值、压力值和所有开度值输出每个补充调节阀(2)和排放调节阀(3)的调节值，并发送给第二信号处理装置(7)；
所述第二信号处理装置(7)包括数模转换模块，所述数模转换模块用于将每个补充调节阀(2)和排放调节阀(3)的调节值转化为模拟信号，并对应发送给所述补充调节阀(2)和排放调节阀(3)；
所述补充调节阀(2)与锅炉(1)相连，用于根据接收的调节值调整锅炉内注入蒸汽的流量开度，使调整后锅炉内蒸汽压力值趋于压力期望值；
所述排放调节阀(3)与锅炉(1)相连，用于根据接收的调节值调整锅炉内排出蒸汽的流量开度，使调整后锅炉内蒸汽压力值趋于压力期望值；
所述锅炉蒸汽压力控制系统的控制方法包括如下步骤：
信号采集装置(4)采集锅炉内蒸汽压力信号、以及所有补充调节阀(2)和排放调节阀(3)的开度信号，模数转换模块将压力信号和所有开度信号转换为数字信号，得到压力值和所有开度值，控制器(6)根据给定的压力期望值、压力值和所有开度值输出每个补充调节阀(2)和排放调节阀(3)的调节值，数模转换模块将每个补充调节阀(2)和排放调节阀(3)的调节值转化为模拟信号，并对应发送给补充调节阀(2)和排放调节阀(3)，补充调节阀(2)根据接收的调节值调整锅炉内注入蒸汽的流量开度，排放调节阀(3)根据接收的调节值调整锅炉内排出蒸汽的流量开度，使调整后锅炉内蒸汽压力值趋于压力期望值；
控制器(6)根据给定的压力期望值、压力值和所有开度值输出每个补充调节阀(2)和排放调节阀(3)的调节值的具体过程包括：
S1：判断压力值和压力期望值之差，若压力值和压力期望值之差大于零，转入步骤S2，若压力值和压力期望值之差小于零，转入步骤S3，否则，转入步骤S4；
S2：若所有补充调节阀(2)的开度值均为零，则增大锅炉内排出蒸汽的流量开度，且增大锅炉内排出蒸汽的流量开度的方法为：使所有排放调节阀(3)的调节值之和大于零，所有补充调节阀(2)的调节值均为零；
若所有补充调节阀(2)的开度值不全为零，则减小锅炉内注入蒸汽的流量开度，且减小锅炉内注入蒸汽的流量开度的方法为：使所有补充调节阀(2)的调节值之和小于零，所有排放调节阀(3)的调节值均为零；
S3：若所有排放调节阀(3)的开度值均为零，则增大锅炉内注入蒸汽的流量开度，且增大锅炉内注入蒸汽的流量开度的方法为：使所有补充调节阀(2)的调节值之和大于零，所有排放调节阀(3)的调节值均为零；
若所有排放调节阀(3)的开度值不全为零，则减小锅炉内排出蒸汽的流量开度，且减小锅炉内排出蒸汽的流量开度的方法为：使所有排放调节阀(3)的调节值之和小于零，所有补充调节阀(2)的调节值均为零；
S4：使所有补充调节阀(2)和排放调节阀(3)的调节值均为零。
2.如权利要求1所述的锅炉蒸汽压力控制系统的控制方法，其特征在于：所述第一信号处理装置(5)还包括标幺化处理模块，所述标幺化处理模块用于对模数转换模块处理后的所有开度信号进行标幺化处理，并发送给所述控制器(6)；
所述第二信号处理装置(7)还包括与所述标幺化处理模块对应的逆向标幺化处理模块，所述逆向标幺化处理模块用于对控制器(6)输出的调节值进行逆向标幺化处理，并发送给数模转换模块。
3.如权利要求1所述的锅炉蒸汽压力控制系统的控制方法，其特征在于：所有补充调节阀(2)结构相同，每个补充调节阀(2)的调节值相同。
4.如权利要求1所述的锅炉蒸汽压力控制系统的控制方法，其特征在于：所有补充调节阀(2)结构相同，每个补充调节阀(2)的调节值不同。
5.如权利要求1所述的锅炉蒸汽压力控制系统的控制方法，其特征在于：至少两个补充调节阀(2)结构不同，且两个所述补充调节阀(2)的调节值不同。
6.如权利要求1所述的锅炉蒸汽压力控制系统的控制方法，其特征在于，还包括步骤：
模数转换模块将压力信号和所有开度信号转换为数字信号后，对所有开度信号的数字信号进行标幺化处理，并将标幺化处理后的所有开度信号发送给控制器；
控制器(6)输出每个补充调节阀(2)和排放调节阀(3)的调节值后，对调节值进行逆向标幺化处理，并将标幺化处理后的调节值发送给数模转换模块。
7.权利要求1所述的锅炉蒸汽压力控制系统的控制方法，其特征在于：所有补充调节阀(2)结构相同。
8.权利要求1所述的锅炉蒸汽压力控制系统的控制方法，其特征在于：至少两个补充调节阀(2)结构不同，且两个所述补充调节阀(2)的调节值不同。
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