CN107315427A - 一种蒸汽发生器控制系统 - Google Patents

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张行
秦河坪
王国栋
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D9/00—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel
    • G05D9/12—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel characterised by the use of electric means

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Abstract

本发明涉及一种蒸汽发生器控制系统，包括：启动加热单元，所述启动加热单元包括手动启动加热和自动启动加热；传感单元，所述传感单元包括用于测量水箱水位的水位传感器，用于检测蒸汽和设备温度的温度传感器以及用于检测蒸汽和设备压力的压力传感器；PID调节单元，所述PID调节单元包括用于调节蒸汽温度的温度控制模块和用于调节蒸汽压力的压力控制模块；补水单元，所述补水单元包括手动补水模块和自动补水模块；监控单元，所述监控单元包括人机交互模块和报警模块。本发明根据设定的温度、压力等参数，根据PID算法计算并输出加热功率来控制蒸汽的状态，实现蒸汽的稳定控制，使得出口蒸汽状态的误差大大降低。

Description

一种蒸汽发生器控制系统
技术领域：
本发明属于蒸汽发生控制领域，尤其涉及一种蒸汽发生器控制系统。
背景技术：
蒸汽发生器是指利用燃料或其它能源的热能（如电能）把水加热成为蒸汽的机械设备。蒸汽发生器又叫蒸汽锅炉，是蒸汽动力装置的重要组成部分。电站锅炉、汽轮机和发电机是火力发电站的主机，因此电站锅炉是生产电能的重要设备。工业锅炉是在各种工业企业中提供生产和供暖所需的蒸汽的必不可少的设备。工业锅炉数量甚多，需要消耗大量燃料。利用生产过程中高温废气作为热源的余热锅炉对节能有重要作用。船用锅炉装在各种船舶上，所产生的蒸汽用于驱动蒸汽动力机械。机车锅炉作为蒸汽机车的主要设备尚有一定的应用。锅炉承受高温高压，安全问题十分重要。
发明内容：
本发明目的是提供一种稳定运行，安全性能高的一种蒸汽发生器自动控制系统，其技术方案如下：
一种蒸汽发生器控制系统，其特征在于，包括：
启动加热单元，所述启动加热单元包括手动启动加热和自动启动加热；
传感单元，所述传感单元包括用于测量水箱水位的水位传感器，用于检测蒸汽和设备温度的温度传感器以及用于检测蒸汽和设备压力的压力传感器；
PID调节单元，所述PID调节单元包括用于调节蒸汽温度的温度控制模块和用于调节蒸汽压力的压力控制模块；
补水单元，所述补水单元包括手动补水模块和自动补水模块；
监控单元，所述监控单元包括人机交互模块和报警模块。
进一步的，所述自动补水模块包括循环补水模式、用于水位低于下水位的缺水补水模式以及用于直接将水位补水至上水位的直接补水模式。
进一步的，所述报警模块包括声光报警、用于提示报警解决方法的文字提示和用于查询历史报警信息的历史查询。
进一步的，所述人机交互模块包括用于显示设备的各项数据、状态的监视部、用于操控系统的按钮部和用于修改预设参数的参数设置部。
进一步的，所述按钮部包括系统启停按钮、用于进入自动运行模式的待机按钮、用于启用手动补水模块的手动补水按钮、用于切换启动加热模式的模式切换按钮以及用于切换温度控制模块和压力控制模块的参数切换按钮。
进一步的，所述参数设置部包括自动运行模式的启停时间参数、设备清洗的时间和次数参数、蒸汽发生器炉体的最高温度和最高压力参数，蒸汽的最高温度参数和线圈的最高温度参数以及补水的时间参数。
进一步的，上述的蒸汽发生器控制系统还包括自动运行的控制方法，包括步骤：
A、在参数设置中设置相应的参数值，启动蒸汽发生器，通过模式切换按钮切换至自动启动加热模式，按下待机按钮；
B、 当系统达到设定的自动启动时间，系统根据检测到的温度或压力信号，以PID算法自动计算并且输出加热功率；同时系统根据检测到的水位信号进行自动补水；
若检测到的水位小于上水位，则进入循环补水模式，若检测到的水位小于下水位，则进入缺水补水模式；
当缺水不水模式达到设定时间后，若水位大于或等于上水位时，自动切换至循环补水模式，若水位仍低于下水位且持续时间达到设定值时，自动切换至直接补水模式；
若直接补水模式的达到预设时间时，水位仍低于下水位且持续时间达到设定值时，提示补水异常报警；
C、当系统达到设定的自动停止时间，系统停止加热功率的输出。
进一步的，所述蒸汽发生器控制系统在自动启动加热模式运行前，依次判断系统是否存在警报、是否处于设备清洗，若判断为是，系统停止运行，或判断为不是，系统自动运行。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明根据设定的温度、压力等参数，根据PID算法计算并输出加热功率来控制蒸汽的状态，实现蒸汽的稳定控制，使得出口蒸汽状态的误差大大降低；
2、本发明不仅具有声光报警且通过结合人机交互模块提供了报警内容提示以及解除相应报警的操作提示，这样更加简便了维修人对设备的维修，且提高了设备的安全性能。
附图说明：
图1是本发明的原理图；
图2是监控单元的原理图；
图3是本发明自动运行的流程图。
具体实施方式：
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1和图2所示，一种蒸汽发生器控制系统，该系统为PLC控制系统，设有启动加热单元1、传感单元2、PID调节单元3、补水单元4以及监控单元5，其中启动加热单元1包含有手动启动加热11和自动启动加热12；传感单元2包括用于测量水箱水位的水位传感器21，用于检测蒸汽和设备温度的温度传感器22以及用于检测蒸汽和设备压力的压力传感器23；PID调节单元3包括用于调节蒸汽温度的温度控制模块31和用于调节蒸汽压力的压力控制模块32；补水单元4包括手动补水模块41和自动补水模块42； 监控单元5包括人机交互模块51和报警模块52。
蒸汽发生器通过启动加热单元1将蒸汽发生器内的水加热，系统根据设定控制流程检测水位、温度、压力，并通过检测到的数据自动执行调节，对于温度和压力的调节采用PID算法，对于水位调节根据水位的高低自行切换。
上述实施例中，自动补水模块42包括循环补水模式421、缺水补水模式422和直接补水模式423，当检测到的水位小于上水位，则进入循环补水模式421，若检测到的水位小于下水位，则进入缺水补水模式422；当缺水不水模式422达到设定时间后，若水位上升至高于或等于下水位时，自动切换至循环补水模式421，若水位仍低于下水位且持续时间达到设定值时，自动切换至直接补水模式423；若直接补水模式423的达到预设时间时，水位仍低于下水位且持续时间达到设定值时，提示补水异常报警。
报警模块52包括声光报警521、用于提示报警解决方法的文字提示522和用于查询历史报警信息的历史查询523。不仅具有声光报警521且通过结合人机交互模块51提供了报警内容提示以及解除相应报警的操作提示，这样更加简便了维修人对设备的维修，且提高了设备的安全性能。
人机交互模块51包括用于显示设备的各项数据、状态的监视部511、用于操控系统的按钮部512和用于修改预设参数的参数设置部513。
其中，按钮部512包括系统启停按钮、用于进入自动运行模式的待机按钮、用于启用手动补水模块的手动补水按钮、用于切换启动加热模式的模式切换按钮以及用于切换温度控制模块和压力控制模块的参数切换按钮。
参数设置513部包括自动运行模式的启停时间参数、设备清洗的时间和次数参数、蒸汽发生器炉体的最高温度和最高压力参数，蒸汽的最高温度参数和线圈的最高温度参数以及补水的时间参数。
如图3所示，上述实施例中，蒸汽发生器控制系统设定的自动运行的控制方法，包括步骤如下：
A、在参数设置中设置相应的参数值，启动蒸汽发生器，通过模式切换按钮切换至自动启动加热模式，按下待机按钮；
B、 当系统达到设定的自动启动时间，系统根据检测到的温度或压力信号，以PID算法自动计算并且输出加热功率；同时系统根据检测到的水位信号进行自动补水；
若检测到的水位小于上水位，则进入循环补水模式，若检测到的水位小于下水位，则进入缺水补水模式；
当缺水不水模式达到设定时间后，若水位上升至大于或等于下水位时，自动切换至循环补水模式，若水位仍低于下水位且持续时间达到设定值时，自动切换至直接补水模式；
若直接补水模式的达到预设时间时，水位仍低于下水位且持续时间达到设定值时，提示补水异常报警；
C、当系统达到设定的自动停止时间，系统停止加热功率的输出。
上述实施例根据设定的温度、压力等参数，利用PID算法计算并输出加热功率来控制蒸汽的状态，实现蒸汽的稳定控制，使得出口蒸汽状态的误差大大降低。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种蒸汽发生器控制系统，其特征在于，包括：
启动加热单元，所述启动加热单元包括手动启动加热和自动启动加热；
传感单元，所述传感单元包括用于测量水箱水位的水位传感器，用于检测蒸汽和设备温度的温度传感器以及用于检测蒸汽和设备压力的压力传感器；
PID调节单元，所述PID调节单元包括用于调节蒸汽温度的温度控制模块和用于调节蒸汽压力的压力控制模块；
补水单元，所述补水单元包括手动补水模块和自动补水模块；
监控单元，所述监控单元包括人机交互模块和报警模块。
2.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器控制系统，其特征在于，所述自动补水模块包括循环补水模式、用于水位低于下水位的缺水补水模式以及用于直接将水位补水至上水位的直接补水模式。
3.根据权利要求2所述的一种蒸汽发生器控制系统，其特征在于，所述报警模块包括声光报警、用于提示报警解决方法的文字提示和用于查询历史报警信息的历史查询。
4.根据权利要求3所述的一种蒸汽发生器控制系统，其特征在于，所述人机交互模块包括用于显示设备的各项数据、状态的监视部、用于操控系统的按钮部和用于修改预设参数的参数设置部。
5.根据权利要求4所述的一种蒸汽发生器控制系统，其特征在于，所述按钮部包括系统启停按钮、用于进入自动运行模式的待机按钮、用于启用手动补水模块的手动补水按钮、用于切换启动加热模式的模式切换按钮以及用于切换温度控制模块和压力控制模块的参数切换按钮。
6.根据权利要求4所述的一种蒸汽发生器控制系统，其特征在于，所述参数设置部包括自动运行模式的启停时间参数、设备清洗的时间和次数参数、蒸汽发生器炉体的最高温度和最高压力参数，蒸汽的最高温度参数和线圈的最高温度参数以及补水的时间参数。
7.根据权利要求4-6中任意一项所述一种蒸汽发生器控制系统，其特征在于，还包括蒸汽发生器控制系统自动运行的控制方法，包括步骤：
A、在参数设置中设置相应的参数值，启动蒸汽发生器，通过模式切换按钮切换至自动启动加热模式，按下待机按钮；
B、 当系统达到设定的自动启动时间，系统根据检测到的温度或压力信号，以PID算法自动计算并且输出加热功率；同时系统根据检测到的水位信号进行自动补水；
若检测到的水位小于上水位，则进入循环补水模式，若检测到的水位小于下水位，则进入缺水补水模式；
当缺水不水模式达到设定时间后，若水位大于或等于上水位时，自动切换至循环补水模式，若水位仍低于下水位且持续时间达到设定值时，自动切换至直接补水模式；
若直接补水模式的达到预设时间时，水位仍低于下水位且持续时间达到设定值时，提示补水异常报警；
C、当系统达到设定的自动停止时间，系统停止加热功率的输出。
8.根据权利要求7所述一种蒸汽发生器控制系统，其特征在于，所述蒸汽发生器控制系统在自动启动加热模式运行前，依次判断系统是否存在警报、是否处于设备清洗，若判断为是，系统停止运行，或判断为不是，系统自动运行。
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