CN110529874A - 一种锅炉燃料投入量控制方法、系统及相关组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种锅炉燃料投入量控制方法，应用于锅炉的燃烧回路，包括：获取调节对象的实际数据；通过实际数据确定调节对象的状态，状态包括发散阶段及收敛阶段；根据状态调节PID参数；利用调节后的PID参数控制燃料投入量。本申请对调节对象是否处于发散阶段或收敛阶段进行判断，在不同状态下，适应调节PID参数，使调节对象的实际数据尽快趋近于目标数据，克服PID调节固定参数导致的调节缓慢与震荡、发散的问题。本申请还公开了一种锅炉燃料投入量控制系统、装置及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

一种锅炉燃料投入量控制方法、系统及相关组件

技术领域

本申请涉及锅炉控制领域，特别是涉及一种锅炉燃料投入量控制方法、系统及相关组件。

背景技术

锅炉的燃烧回路是一个大惯性的调节回路，调节对象包括主蒸汽压力、主蒸汽流量，当燃料投入量发生变化时，一般需要40秒左右，主蒸汽压力与流量才开始变化，一个调整波形一般持续3-5分钟左右。目前，采用PID控制时，PID参数通常采用固定的比例、积分、微分控制值，针对这种大惯性的调节对象，如果采用固定的参数，会导致调节时间长、调节速度慢、PID参数不合适时还会引起振荡或者发散，使得调节效果不理想。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种锅炉燃料投入量控制方法，可以克服PID调节固定参数导致的调节缓慢与震荡、发散的问题；本申请的另一目的是提供一种锅炉燃料投入量控制系统、装置及计算机可读存储介质。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种锅炉燃料投入量控制方法，应用于锅炉的燃烧回路，包括：

获取调节对象的实际数据；

通过所述实际数据确定所述调节对象的状态，所述状态包括发散阶段及收敛阶段；

根据所述状态调节PID参数；

利用调节后的PID参数控制燃料投入量。

优选的，所述获取调节对象的实际数据之后，通过所述实际数据确定所述调节对象的状态之前，该锅炉燃料投入量控制方法还包括：

获取所述调节对象在预设时间段内的历史数据；

相应的，所述根据所述实际数据确定所述调节对象的状态的过程具体为：

根据所述历史数据和所述实际数据得到所述调节对象的平均数据；

通过所述实际数据和所述平均数据确定所述调节对象的状态。

优选的，所述根据所述历史数据和所述实际数据得到所述调节对象的平均数据的过程具体为：

分别计算每一所述历史数据及所述实际数据与目标数据的差值的绝对值；

对所有所述绝对值求平均，得到所述调节对象的平均数据；

相应的，所述通过所述实际数据和所述平均数据确定所述调节对象的状态的过程具体为：

判断所述实际数据与所述目标数据的差值的绝对值是否大于所述平均数据；

若是，则判定所述调节对象的状态为发散状态；

若否，则判定所述调节对象的状态为收敛状态。

优选的，所述根据所述状态调节PID参数的过程具体为：

当所述状态为所述发散阶段，则增大所述PID参数中的当前比例控制值；

当所述状态为所述收敛阶段，则减小所述PID参数中的当前比例控制值，并增大所述PID参数中的当前积分控制值。

优选的，所述增大所述PID参数中的当前比例控制值的过程具体为：

按第一预设比例增大所述PID参数中的当前比例控制值；

相应的，所述减小所述PID参数中的当前比例控制值，并增大所述PID参数中的当前积分控制值的过程具体为：

按第二预设比例减小所述PID参数中的当前比例控制值；

按第三预设比例增大所述PID参数中的当前积分控制值。

优选的，所述第一预设比例为110％，所述第二预设比例为30％，所述第三预设比例为200％。

优选的，该锅炉燃料投入量控制方法还包括：

通过数组寄存器保存每一所述历史数据及所述实际数据与目标数据的差值的绝对值。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种锅炉燃料投入量控制系统，应用于锅炉的燃烧回路，包括：

获取模块，用于获取调节对象的实际数据；

状态确定模块，用于通过所述实际数据确定所述调节对象的状态，所述状态包括发散阶段及收敛阶段；

调节模块，用于根据所述状态调节PID参数；

控制模块，用于利用调节后的PID参数控制燃料投入量。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种锅炉燃料投入量控制装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任意一项所述锅炉燃料投入量控制方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项所述锅炉燃料投入量控制方法的步骤。

本申请提供了一种锅炉燃料投入量控制方法，应用于锅炉的燃烧回路，包括：获取调节对象的实际数据；通过实际数据确定调节对象的状态，状态包括发散阶段及收敛阶段；根据状态调节PID参数；利用调节后的PID参数控制燃料投入量。在实际应用中，采用本申请的方案，对调节对象是否处于发散阶段或收敛阶段进行判断，在不同状态下，适应调节PID参数，使调节对象的实际数据尽快趋近于目标数据，克服PID调节固定参数导致的调节缓慢与震荡、发散的问题。本申请还提供了一种锅炉燃料投入量控制系统、装置及计算机可读存储介质，具有和上述锅炉燃料投入量控制方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种锅炉燃料投入量控制方法的步骤流程图；

图2为本申请所提供的某一调节对象的实际数据和设定值的关系图；

图3为本申请所提供的一种锅炉燃料投入量控制系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种锅炉燃料投入量控制方法，可以克服PID调节固定参数导致的调节缓慢与震荡、发散的问题；本申请的另一核心是提供一种锅炉燃料投入量控制系统、装置及计算机可读存储介质。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请所提供的一种锅炉燃料投入量控制方法的步骤流程图，该锅炉燃料投入量控制方法包括：

步骤1：获取调节对象的实际数据；

具体的，调节对象包括主蒸汽压力、主蒸汽流量等，获取调节对象的实际数据的过程具体可以为：按采集周期获取调节对象的实际数据，调节对象的实际数据即在当前采集周期的采集时刻获取到的主蒸汽压力的瞬时值、主蒸汽流量的瞬时值。其中，采集周期可以根据实际工程需要设定，本申请在此不做具体的限定。

步骤2：通过实际数据确定调节对象的状态，状态包括发散阶段及收敛阶段；

具体的，可以理解的是，对于不同的调节对象，有不同的设定值，在锅炉的燃烧回路中，需要通过PID控制使调节对象的实际数据达到设定值，某一调节对象的实际数据(即过程值)和设定值的关系可以参照图2所示。例如当调节对象为主蒸汽压力时，实际工程需要主蒸汽压力达到设定值D₀，但是实际运行中，在当前PID参数的控制下，主蒸汽压力的实际数据为D₁，D₁≠D₀，此时需要判断主蒸汽压力的实际数据的变化趋势，即判断实际数据处于发散阶段或者收敛阶段，当主蒸汽压力的实际数据的变化趋势为逐渐远离设定值，则判定主蒸汽压力在当前PID参数的控制下，处于发散阶段，当主蒸汽压力的实际数据的变化趋势为逐渐靠近设定值，则判定主蒸汽压力在当前PID参数的控制下，处于收敛阶段。

步骤3：根据状态调节PID参数；

具体的，当确定调节对象的状态后，根据不同的状态对PID参数进行调整，若调节对象处于发散阶段，则应适当增强PID控制的比例作用，一般可将比例控制值调整到原比例控制值的1.1倍左右，积分作用不做调整；若调节对象处于收敛阶段，则应减弱PID控制的比例作用和积分作用，一般可将比例控制值减小30％左右，将积分控制值增加200％左右。考虑到在实际工程中，经PID控制的调节对象的实际数据无法精确稳定在设定值，因此，本申请根据设定值的允许偏差确定了一个目标范围，假设设定值为D₀，允许偏差为δ，则目标范围为[D0-δ,D0+δ]，通过PID控制将调节对象的实际数据调整到目标范围内即可，避免震荡。

可以理解的是，本申请适用于变参数PID控制及固定参数PID控制，若当前锅炉燃烧回路选择固定参数PID控制，以调节对象为主蒸汽压力为例对本方案进行说明，设PID控制中，对主蒸汽压力的比例控制值K为K₁，积分控制值T为T₁，当判断主蒸汽压力目前处于发散阶段，则令K＝1.1K₁，当判断主蒸汽压力目前处于收敛阶段，则令K＝0.3K₁，T＝2T₁；若当前锅炉燃烧回路选择变参数PID控制，以调节对象为主蒸汽压力为例对本方案进行说明，设PID控制中对主蒸汽压力的的比例控制值K在不同特性区间分别为K₁、K₂、…、K_n，积分控制值T在不同特性区间分别为T₁、T₂、…、T_n，当判定主蒸汽压力在第一特性区间且处于发散阶段时，则令K＝1.1K₁，当判定主蒸汽压力在第一特性区间且处于收敛阶段时，则令K＝0.3K₁，T＝2T₁，当判定主蒸汽压力在第二特性区间且处于发散阶段时，则令K＝1.1K₂，当判定主蒸汽压力在第二特性区间且处于收敛阶段时，则令K＝0.3K₂，T＝2T₂。不难看出，本申请中对收敛与发散阶段的PID参数的调整，均为直接按照倍率作用到当前PID参数上，与不同的调节设备特性段采用不同的参数不冲突，只是在当前PID参数上乘以一个变换系数。

步骤4：利用调节后的PID参数控制燃料投入量。

具体的，PID控制器根据调节后的PID参数控制给煤机的速度，从而控制给煤机的燃料投入量，从而实现对大惯性调节对象的控制，根据调节对象当前的状态，采用变参的方式缩短实际数据的收敛时间，使调节对象的实际数据尽快趋近于设定值，克服PID调节固定参数导致的调节缓慢与震荡、发散的问题。

本申请提供了一种锅炉燃料投入量控制方法，应用于锅炉的燃烧回路，包括：获取调节对象的实际数据；通过实际数据确定调节对象的状态，状态包括发散阶段及收敛阶段；根据状态调节PID参数；利用调节后的PID参数控制燃料投入量。在实际应用中，采用本申请的方案，对调节对象是否处于发散阶段或收敛阶段进行判断，在不同状态下，适应调节PID参数，使调节对象的实际数据尽快趋近于目标数据，克服PID调节固定参数导致的调节缓慢与震荡、发散的问题。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，获取调节对象的实际数据之后，通过实际数据确定调节对象的状态之前，该锅炉燃料投入量控制方法还包括：

获取调节对象在预设时间段内的历史数据；

相应的，根据实际数据确定调节对象的状态的过程具体为：

根据历史数据和实际数据得到调节对象的平均数据；

通过实际数据和平均数据确定调节对象的状态。

作为一种优选的实施例，根据历史数据和实际数据得到调节对象的平均数据的过程具体为：

分别计算每一历史数据及实际数据与目标数据的差值的绝对值；

对所有绝对值求平均，得到调节对象的平均数据；

相应的，通过实际数据和平均数据确定调节对象的状态的过程具体为：

判断实际数据与目标数据的差值的绝对值是否大于平均数据；

若是，则判定调节对象的状态为发散状态；

若否，则判定调节对象的状态为收敛状态。

作为一种优选的实施例，该锅炉燃料投入量控制方法还包括：

通过数组寄存器保存每一历史数据及实际数据与目标数据的差值的绝对值。

具体的，利用数组寄存器自动保存最新的M个采集周期的调节对象的实际数据D₁、D₂、……、D_M与设定值D₀的差值的绝对值IN₁、IN₂、……、IN_M，并时刻计算M个绝对值的平均值AVG，IN_i＝|D_i-D₀|，i＝1，2，……，M，其中，D_M为最新的实际数据，D₁、D₂、……、D_M-1为历史数据，在每一次采集后，最新的实际数据和历史数据都会更新，如在下一采集周期获取到实际数据后，最新的实际数据为D_M+1，历史数据为D₂、D₃、……、D_M，则将最新的实际数据与设定值的差的绝对值与AVG进行比较，如果大于AVG，说明调节对象正在发散，否则正在收敛。

具体的，M可取30，预设时间段则为前29个采集周期的总用时时间。

请参照图3，图3为本申请所提供的一种锅炉燃料投入量控制系统的结构示意图，应用于锅炉的燃烧回路，该锅炉燃料投入量控制系统包括：

获取模块1，用于获取调节对象的实际数据；

状态确定模块2，用于通过实际数据确定调节对象的状态，状态包括发散阶段及收敛阶段；

调节模块3，用于根据状态调节PID参数；

控制模块4，用于利用调节后的PID参数控制燃料投入量。

作为一种优选的实施例，获取模块1还用于：

获取调节对象在预设时间段内的历史数据；

相应的，状态确定模块2包括：

计算单元，用于根据历史数据和实际数据得到调节对象的平均数据；

状态判定单元，用于通过实际数据和平均数据确定调节对象的状态。

作为一种优选的实施例，计算单元具体用于：

分别计算每一历史数据及实际数据与目标数据的差值的绝对值；

对所有绝对值求平均，得到调节对象的平均数据；

相应的，状态判定单元具体用于：

判断实际数据与目标数据的差值的绝对值是否大于平均数据；

若是，则判定调节对象的状态为发散状态；

若否，则判定调节对象的状态为收敛状态。

作为一种优选的实施例，调节模块3具体用于：

当状态为发散阶段，则增大PID参数中的当前比例控制值；

当状态为收敛阶段，则减小PID参数中的当前比例控制值，并增大PID参数中的当前积分控制值。

作为一种优选的实施例，增大PID参数中的当前比例控制值的过程具体为：

按第一预设比例增大PID参数中的当前比例控制值；

相应的，减小PID参数中的当前比例控制值，并增大PID参数中的当前积分控制值的过程具体为：

按第二预设比例减小PID参数中的当前比例控制值；

按第三预设比例增大PID参数中的当前积分控制值。

作为一种优选的实施例，第一预设比例为110％，第二预设比例为30％，第三预设比例为200％。

作为一种优选的实施例，该锅炉燃料投入量控制系统还包括：

存储模块，用于通过数组寄存器保存每一历史数据及实际数据与目标数据的差值的绝对值。

对于本申请所提供的一种锅炉燃料投入量控制系统的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

本申请所提供的一种锅炉燃料投入量控制系统，具有和上述锅炉燃料投入量控制方法相同的有益效果。

相应的，本申请还提供了一种锅炉燃料投入量控制装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上文任意一项锅炉燃料投入量控制方法的步骤。

对于本申请所提供的一种锅炉燃料投入量控制装置的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

本申请所提供的一种锅炉燃料投入量控制装置，具有和上述锅炉燃料投入量控制方法相同的有益效果。

相应的，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项锅炉燃料投入量控制方法的步骤。

对于本申请所提供的一种计算机可读存储介质的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

本申请所提供的一种计算机可读存储介质，具有和上述锅炉燃料投入量控制方法相同的有益效果。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种锅炉燃料投入量控制方法，其特征在于，应用于锅炉的燃烧回路，包括：

获取调节对象的实际数据；

通过所述实际数据确定所述调节对象的状态，所述状态包括发散阶段及收敛阶段；

根据所述状态调节PID参数；

利用调节后的PID参数控制燃料投入量。

2.根据权利要求1所述的锅炉燃料投入量控制方法，其特征在于，所述获取调节对象的实际数据之后，通过所述实际数据确定所述调节对象的状态之前，该锅炉燃料投入量控制方法还包括：

获取所述调节对象在预设时间段内的历史数据；

相应的，所述根据所述实际数据确定所述调节对象的状态的过程具体为：

根据所述历史数据和所述实际数据得到所述调节对象的平均数据；

通过所述实际数据和所述平均数据确定所述调节对象的状态。

3.根据权利要求2所述的锅炉燃料投入量控制方法，其特征在于，所述根据所述历史数据和所述实际数据得到所述调节对象的平均数据的过程具体为：

分别计算每一所述历史数据及所述实际数据与目标数据的差值的绝对值；

对所有所述绝对值求平均，得到所述调节对象的平均数据；

相应的，所述通过所述实际数据和所述平均数据确定所述调节对象的状态的过程具体为：

判断所述实际数据与所述目标数据的差值的绝对值是否大于所述平均数据；

若是，则判定所述调节对象的状态为发散状态；

若否，则判定所述调节对象的状态为收敛状态。

4.根据权利要求1所述的锅炉燃料投入量控制方法，其特征在于，所述根据所述状态调节PID参数的过程具体为：

当所述状态为所述发散阶段，则增大所述PID参数中的当前比例控制值；

当所述状态为所述收敛阶段，则减小所述PID参数中的当前比例控制值，并增大所述PID参数中的当前积分控制值。

5.根据权利要求4所述的锅炉燃料投入量控制方法，其特征在于，所述增大所述PID参数中的当前比例控制值的过程具体为：

按第一预设比例增大所述PID参数中的当前比例控制值；

相应的，所述减小所述PID参数中的当前比例控制值，并增大所述PID参数中的当前积分控制值的过程具体为：

按第二预设比例减小所述PID参数中的当前比例控制值；

按第三预设比例增大所述PID参数中的当前积分控制值。

6.根据权利要求5所述的锅炉燃料投入量控制方法，其特征在于，所述第一预设比例为110％，所述第二预设比例为30％，所述第三预设比例为200％。

7.根据权利要求3所述的锅炉燃料投入量控制方法，其特征在于，该锅炉燃料投入量控制方法还包括：

通过数组寄存器保存每一所述历史数据及所述实际数据与目标数据的差值的绝对值。

8.一种锅炉燃料投入量控制系统，其特征在于，应用于锅炉的燃烧回路，包括：

获取模块，用于获取调节对象的实际数据；

状态确定模块，用于通过所述实际数据确定所述调节对象的状态，所述状态包括发散阶段及收敛阶段；

调节模块，用于根据所述状态调节PID参数；

控制模块，用于利用调节后的PID参数控制燃料投入量。

9.一种锅炉燃料投入量控制装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任意一项所述锅炉燃料投入量控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述锅炉燃料投入量控制方法的步骤。