CN110887057A - 一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法 - Google Patents

一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110887057A
CN110887057A CN201910993053.0A CN201910993053A CN110887057A CN 110887057 A CN110887057 A CN 110887057A CN 201910993053 A CN201910993053 A CN 201910993053A CN 110887057 A CN110887057 A CN 110887057A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
valve
main valve
branch
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910993053.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110887057B (zh
Inventor
谭树彬
刘斌
刘建昌
杨永宽
宁祖越
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN201910993053.0A priority Critical patent/CN110887057B/zh
Publication of CN110887057A publication Critical patent/CN110887057A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110887057B publication Critical patent/CN110887057B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/002—Gaseous fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00—Pipe-line systems
    • F17D1/02—Pipe-line systems for gases or vapours
    • F17D1/04—Pipe-line systems for gases or vapours for distribution of gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/01—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of a product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/005—Protection or supervision of installations of gas pipelines, e.g. alarm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/007—Regulating fuel supply using mechanical means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

本发明涉及加热炉温度控制技术领域，提供一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法。该装置及方法通过参数设置模块进行参数设置，通过信息采集模块实现对加热炉信息采集，通过主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块计算出主阀和各支阀实际开度，通过主阀与支阀开度动态限幅设定模块，设定对应的动态限幅值，得到不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期主阀最终控制量和各支阀最终控制量。主阀后压力稳压控制模块得到主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量。将主阀最终控制量、各支阀最终控制量和主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量通过控制量下发模块按对应周期下发给各阀门，如此周期控制。

Description

一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法
技术领域
本发明涉及加热炉温度控制技术领域，尤其涉及一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法。
背景技术
加热炉温度控制过程中，存在升温阶段和保温阶段，在升温阶段需要炉温跟随计划升温进行逐步升温，在保温阶段需要炉温维持当前温度不变。同时，在升温阶段和保温阶段都涉及到压力波动以及其他扰动对流量造成影响，导致炉温受到影响。燃气管道分为主管道和各支管道，主管道控制整个加热炉的管道流量，支管道流量是主管道流量的分流，各支管道之间存在流量相互耦合的问题，主管道与支管道之间存在流量匹配控制问题。
目前，对于加热炉主管与支管流量的控制多采用单一调节方法，例如：主管道阀门根据实时工况采用人工调节，支管道阀门采用计算机控制方法，在实际工业过程中多使用PID控制方法，对单个支管道阀门进行单一控制，支阀门的控制输入值为计划升温设定温度，全炉平均温度作为反馈值。这种调节方法存在的问题是，由于不同的炉温区域存在不同的工况条件，所以全炉的温度均匀性与各支阀门的控制不能构成直接关系；在这种控制方法中，阀门开度限幅设置是根据现场经验进行设定的，限幅设定范围不能够根据升温曲线动态调整，定会造成温度控制的调节时间过长、出现温度震荡等问题；当调节一个支阀门时，会导致主阀后压力变化，进而会影响其他支阀门的流量波动，虽可达到一定控制目的，但控制精度不能够保证，支阀门流量之间的干扰耦合问题不能解决。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法，以达到对各支管流量的精准控制，使加热炉温度跟随计划温度进行升温并使炉内温度更加均匀。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一方面，本发明提供一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置，包括参数设置模块、信息采集模块、主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块、主阀后压力稳压控制模块和控制量下发模块；
所述参数设置模块用于设置主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块和主阀后压力稳压控制模块这三个模块所需要的控制参数，并将设定的参数传输至这三个模块；所述控制参数包括主阀后压力稳定区域上限和下限、主阀和支阀调整周期、主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块中的温度控制器参数、主阀与支阀的流量特性系数、燃气密度、支阀数量和计划升温；
所述信息采集模块完成对加热炉的压力、流量、炉温、阀门实时开度的信息采集，并将采集到的信号输入到主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块、主阀后压力稳压控制模块及保存到储存整个工业过程中检测到的过程数据的数据库；
所述主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块包括用于不同控制周期匹 配的双闭环控制的外环控制温度控制器和内环控制温度控制器；所述主阀与支阀温度不同 控制周期匹配的双闭环控制模块以计划升温作为外环控制温度设定值，全炉平均温度作为 反馈值，由不同控制周期匹配的双闭环控制中的外环控制温度控制器计算出主阀开度，不 同控制周期匹配的双闭环控制中的外环控制周期为
Figure 797303DEST_PATH_IMAGE001
，将主阀开度信号量传输至主阀与支 阀开度动态限幅设定模块；以不同控制周期匹配的双闭环控制中外环控制周期
Figure 931743DEST_PATH_IMAGE001
内得到的 全炉平均温度作为内环控制温度设定值，各炉温区域实际温度作为反馈值，并由燃气流量 计检测到的主阀门燃气流量经过流量分配模型，得到各支阀门的流量初始值，设定支阀门 的初始开度，设定初始值之后进而由内环控制温度控制器计算出支阀开度，不同控制周期 匹配的双闭环控制的内环控制周期为
Figure 193DEST_PATH_IMAGE002
，将支阀开度信号量传输至主阀与支阀开度动态限 幅设定模块；
所述主阀与支阀开度动态限幅设定模块根据加热炉当前计划温度、实际反馈温度、压力、当前不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期主阀开度、当前不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期支阀开度、当前不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期计划温度、历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期内的主阀开度最大变化量、历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期内的各支阀开度最大变化量、计划升温变化增量、不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制温度变化增量及当前不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制温度设定值得到主阀开度的上限值和下限值及各支阀开度的上限值和下限值；根据主阀和各支阀开度的上限值和下限值得到主阀和支阀实际开度，并根据主阀实际开度和主阀开度的上下限值得到主阀最终控制量，将主阀最终控制量传给控制量下发模块，根据各支阀实际开度和各支阀开度的上下限值得到各支阀最终控制量，将各支阀最终控制量传给主阀后压力稳压控制模块；
所述主阀后压力稳压控制模块以得到的各支阀最终控制量为基础，根据各支阀当前周期开度、主阀前压力、主阀后压力、支阀后压力、当前不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期的主管总流量及当前不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期的主阀开度得到主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量；将各支阀最终控制量和得到的主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量同时传输至控制量下发模块，由主阀来弥补支阀调整时的主阀后压力的变化，由控制量下发模块将主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量下发至主阀门，同时由控制量下发模块将各支阀最终控制量下发至各支阀门；
所述控制量下发模块将主阀最终控制量、各支阀最终控制量和主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量按照对应控制周期通过通讯接口下发到各阀门。
所述信息采集模块包括压力计、燃气流量计、热电偶及阀门开度检测装置；所述压力计用于测量燃气加热炉主管管道上的主阀前压力和主阀后压力，燃气流量计用于检测主阀门燃气流量，热电偶用于检测加热炉各炉温区域温度，阀门开度检测装置用于检测主阀门和各支阀门开度信号。
另一方面，本发明还提供一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制方法，包括以下步骤：
步骤1、通过参数设置模块设置主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块和主阀后压力稳压控制模块这三个模块所需要的控制参数；然后判断设置的控制参数是否符合燃气加热炉的实际物理结构和硬件配置规则，若符合，将设置的控制参数传输至主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块和主阀后压力稳压控制模块并执行步骤2，否则提示报警，重新通过参数设置模块设定控制参数，直至符合实际规则；
步骤2、通过信息采集模块中的压力计、燃气流量计、热电偶实时的采集主管管道主阀前压力和主阀后压力、主阀门燃气瞬时流量和各炉温区域温度，通过电动阀的阀门开度检测装置检测主阀门和各支阀门的开度信号，将实时的压力值、流量值、炉温信号和阀门开度值保存到数据库，并提供给主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块，主阀与支阀开度动态限幅设定模块、主阀后压力稳压控制模块，若信号采集错误，或未采集到信号，该模块进行报警提示，并重新采集；
步骤3、主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块采用主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制方案计算出主阀开度和支阀开度，并将计算的主阀开度和支阀开度信号量传输至主阀与支阀开度动态限幅设定模块；
以计划升温作为外环控制温度设定值，全炉平均温度作为反馈值，由不同控制周期匹 配的双闭环控制中的外环控制温度控制器计算出主阀开度，将主阀开度信号量传输至主阀 与支阀开度动态限幅设定模块；以不同控制周期匹配的双闭环控制中外环控制周期
Figure 263684DEST_PATH_IMAGE003
内得 到的全炉平均温度作为内环控制温度设定值，各炉温区域实际温度作为反馈值，并由燃气 流量计检测到的主阀门燃气流量经过流量分配模型，得到各支阀门的流量初始值，设定支 阀门的初始开度，设定初始值之后进而由内环控制温度控制器计算出支阀开度，将支阀开 度信号量传输至主阀与支阀开度动态限幅设定模块；
所述流量分配模型的初始化由公式：
Figure 526739DEST_PATH_IMAGE004
给出，其中，
Figure 714138DEST_PATH_IMAGE005
为 主阀门初始总流量，
Figure 824045DEST_PATH_IMAGE006
为燃气密度，
Figure 694656DEST_PATH_IMAGE007
为阀门流量特性系数，
Figure 703063DEST_PATH_IMAGE008
为主阀后压力初始设定 值，
Figure 569519DEST_PATH_IMAGE009
为第
Figure 346982DEST_PATH_IMAGE010
个支阀门的初始开度，
Figure 518987DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 749111DEST_PATH_IMAGE012
为支阀个数；流量分配模型初始化之后， 主管与支管之间的流量关系由主阀后压力和支阀门开度确定，由公式：
Figure 793159DEST_PATH_IMAGE013
给出，其中，
Figure 51228DEST_PATH_IMAGE014
为不同控制周期匹配的双闭环控制中的 内环控制第
Figure 827423DEST_PATH_IMAGE010
个支阀第
Figure 558225DEST_PATH_IMAGE015
周期的输出流量，
Figure 469548DEST_PATH_IMAGE016
为第
Figure 142974DEST_PATH_IMAGE017
周期主阀后压力，
Figure 168699DEST_PATH_IMAGE018
为 第
Figure 124148DEST_PATH_IMAGE010
个支阀第
Figure 182103DEST_PATH_IMAGE019
周期开度。
步骤4、通过主阀与支阀开度动态限幅设定模块根据加热炉当前计划温度、实际反 馈温度、压力、第
Figure 788665DEST_PATH_IMAGE020
周期主阀开度
Figure 733093DEST_PATH_IMAGE021
、第
Figure 159527DEST_PATH_IMAGE022
个支阀第
Figure 162118DEST_PATH_IMAGE023
周期开度
Figure 436235DEST_PATH_IMAGE024
、第
Figure 787451DEST_PATH_IMAGE025
周 期计划温度
Figure 658105DEST_PATH_IMAGE026
、历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期内的主阀开度最 大变化量
Figure 136491DEST_PATH_IMAGE027
、历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期内的各支阀开度最 大变化量
Figure 701333DEST_PATH_IMAGE028
、计划升温变化增量
Figure 239762DEST_PATH_IMAGE029
及第
Figure 391520DEST_PATH_IMAGE030
周期不同控制周期匹配的双闭环控 制内环控制温度设定值
Figure 673597DEST_PATH_IMAGE031
，第
Figure 171574DEST_PATH_IMAGE030
周期不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制温度 变化增量
Figure 864592DEST_PATH_IMAGE032
，得到主阀开度的上限值
Figure 18493DEST_PATH_IMAGE033
和下限值
Figure 586484DEST_PATH_IMAGE034
及各支阀开 度的上限值
Figure 876651DEST_PATH_IMAGE035
和下限值
Figure 553620DEST_PATH_IMAGE036
；根据主阀和各支阀开度的上限值和下限值得到主阀 和支阀实际开度，并根据主阀实际开度
Figure 178506DEST_PATH_IMAGE037
和主阀开度的上下限值得到主阀最终控制 量，将主阀最终控制量传给控制量下发模块，根据各支阀实际开度
Figure 802385DEST_PATH_IMAGE038
和各支阀开度的 上下限值得到各支阀最终控制量，将各支阀最终控制量传给主阀后压力稳压控制模块；
所述得到的主阀开度的上限值和下限值如下公式所示：
Figure 697791DEST_PATH_IMAGE039
Figure 811241DEST_PATH_IMAGE040
其中，
Figure 674154DEST_PATH_IMAGE041
为第
Figure 85413DEST_PATH_IMAGE042
周期主阀开度的上限值，
Figure 905165DEST_PATH_IMAGE043
为第
Figure 127199DEST_PATH_IMAGE042
周期主阀开度的下限值，
Figure 84266DEST_PATH_IMAGE044
为第
Figure 738364DEST_PATH_IMAGE045
周期内的主管总流量，
Figure 857629DEST_PATH_IMAGE046
为阀门流量特性系数，
Figure 312881DEST_PATH_IMAGE047
为历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期内的主阀开度最大变化 量，
Figure 337338DEST_PATH_IMAGE048
为计划升温变化增量，
Figure 594794DEST_PATH_IMAGE049
为第
Figure 630883DEST_PATH_IMAGE050
周期计划温度，
Figure 381670DEST_PATH_IMAGE051
分别 为不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制第
Figure 66992DEST_PATH_IMAGE050
周期主阀前压力和主阀后压力；
所述得到的各支阀开度的上限值和下限值如下公式所示：
Figure 623744DEST_PATH_IMAGE052
Figure 717602DEST_PATH_IMAGE053
其中，
Figure 200142DEST_PATH_IMAGE054
分别为第
Figure 933612DEST_PATH_IMAGE010
个支阀第
Figure 467624DEST_PATH_IMAGE055
周期开度的上限值和下限值，
Figure 478305DEST_PATH_IMAGE056
为第
Figure 383944DEST_PATH_IMAGE010
个支阀门的第
Figure 667027DEST_PATH_IMAGE057
周期流量，
Figure 19378DEST_PATH_IMAGE058
为第
Figure 87828DEST_PATH_IMAGE059
周期主管总流 量，
Figure 413636DEST_PATH_IMAGE060
为第
Figure 357584DEST_PATH_IMAGE061
周期内支阀开度之和，
Figure 496047DEST_PATH_IMAGE062
为历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制 内环控制周期内的第
Figure 419004DEST_PATH_IMAGE063
个支阀门开度最大变化量，
Figure 357791DEST_PATH_IMAGE018
为第
Figure 349887DEST_PATH_IMAGE010
个支阀第
Figure 29392DEST_PATH_IMAGE064
周期开度，
Figure 869172DEST_PATH_IMAGE065
为第
Figure 287515DEST_PATH_IMAGE017
周期主阀后压力，
Figure 32486DEST_PATH_IMAGE066
为第
Figure 371807DEST_PATH_IMAGE067
周期支阀后压力，
Figure 82405DEST_PATH_IMAGE068
为第
Figure 351276DEST_PATH_IMAGE017
周期不 同控制周期匹配的双闭环控制内环控制温度设定值，
Figure 68696DEST_PATH_IMAGE069
为第
Figure 650856DEST_PATH_IMAGE017
周期不同控制周期 匹配的双闭环控制内环控制温度变化增量；
在不同控制周期匹配的双闭环控制中的外环控制周期
Figure 402912DEST_PATH_IMAGE003
中，当主阀实际开度
Figure 474642DEST_PATH_IMAGE070
满足
Figure 433020DEST_PATH_IMAGE071
时，将
Figure 569603DEST_PATH_IMAGE072
作为主阀最终控制量传输给 控制量下发模块，当主阀实际开度
Figure 425433DEST_PATH_IMAGE070
满足
Figure 356480DEST_PATH_IMAGE073
时，将
Figure 110809DEST_PATH_IMAGE074
作为主阀最终控制量传输给控制量下发模块；当主阀实际开度
Figure 801816DEST_PATH_IMAGE075
满足
Figure 262884DEST_PATH_IMAGE076
时，将
Figure 614100DEST_PATH_IMAGE077
作为主阀最终控制量传输给控制量下发模 块；
在不同控制周期匹配的双闭环控制中的内环控制周期
Figure 855725DEST_PATH_IMAGE078
中，当支阀实际开度
Figure 334111DEST_PATH_IMAGE079
满足
Figure 397489DEST_PATH_IMAGE080
时，将
Figure 998234DEST_PATH_IMAGE081
作为支阀最终控制量传输给主阀后压力稳压 控制模块；当支阀实际开度
Figure 399260DEST_PATH_IMAGE082
满足
Figure 930604DEST_PATH_IMAGE083
时，将
Figure 100686DEST_PATH_IMAGE084
作为支阀最终控制量 传输给主阀后压力稳压控制模块；当支阀实际开度
Figure 560748DEST_PATH_IMAGE085
满足
Figure 449070DEST_PATH_IMAGE086
时，将
Figure 518526DEST_PATH_IMAGE087
作为支阀最终控制量传输给主阀后压力稳压控制模块；
步骤5、主阀后压力稳压控制模块根据各支阀最终控制量，在各支阀最终控制量传输到 控制量下发模块之前，预先计算得到第
Figure 808693DEST_PATH_IMAGE088
周期所有支阀调整后的主阀后压力，再由 得到的主阀后压力预先计算出主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量，用来弥补主 阀后压力可能的变化值，使主阀后压力在支阀调整时保持不变；将得到的主阀开度的下一 内环控制周期补偿控制信号量和支阀的最终控制量同时传输至控制量下发模块；
所述计算出的主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量如下公式所示：
Figure 391988DEST_PATH_IMAGE089
其中，
Figure 16873DEST_PATH_IMAGE090
为主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量，
Figure 640753DEST_PATH_IMAGE091
为主阀第
Figure 536159DEST_PATH_IMAGE067
周期内开度，
Figure 587291DEST_PATH_IMAGE092
为第
Figure 699472DEST_PATH_IMAGE010
个支阀第
Figure 923780DEST_PATH_IMAGE093
周期内开度的截面积，
Figure 874026DEST_PATH_IMAGE094
为第
Figure 830480DEST_PATH_IMAGE010
个支阀第
Figure 429958DEST_PATH_IMAGE067
周期开度，
Figure 84055DEST_PATH_IMAGE095
为第
Figure 265638DEST_PATH_IMAGE010
个支阀第
Figure 845524DEST_PATH_IMAGE096
周期实际开度，
Figure 479767DEST_PATH_IMAGE097
为第
Figure 983561DEST_PATH_IMAGE067
周期主阀前压 力，
Figure 976575DEST_PATH_IMAGE098
为第
Figure 540411DEST_PATH_IMAGE067
周期主阀后压力，
Figure 848902DEST_PATH_IMAGE099
为预先计算得到的第
Figure 218703DEST_PATH_IMAGE100
周期所有支阀 调整后的主阀后压力。
步骤6、控制量下发模块将主阀最终控制量、各支阀最终控制量和主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量按照对应控制周期通过通讯接口下发到各阀门。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明解决其技术问题所采用的技 术方案是：将装置的输入端连接至炉温设定值和炉温实际值，输出端连接至阀门实际输出， 在装置中通过主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制进行计算阀门开度，一般控 制中，会将计划升温作为主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制的外环控制和内 环控制的炉温设定值，本发明提出采用以计划升温作为外环控制温度设定值，全炉平均温 度作为内环控制温度设定值，更符合实际控制的动态过程和支阀调整目标，实际控制中，外 环控制温度设定值由计划升温确定，检测反馈值为全炉平均温度，周期为
Figure 312561DEST_PATH_IMAGE001
，内环控制用于 调整各炉温区域温度平均，控制周期为
Figure 798031DEST_PATH_IMAGE002
，检测反馈值为各炉温区域实际温度，
Figure 406867DEST_PATH_IMAGE101
，其中
Figure 252463DEST_PATH_IMAGE102
为整数，由于各炉温区域存在的扰动不同，散热条件不同，在
Figure 450095DEST_PATH_IMAGE001
周期内，由于外环的 反馈量为全炉平均温度，因而将全炉平均温度作为内环控制温度设定值更具有实际意义， 并能达到更好的实际控制效果。本发明采用主阀与支阀开度动态限幅设定模块，根据实时 的工况环境设定对应的动态限幅值，对热电偶等检测装置等故障导致的控制量计算错误起 到有效的限制作用，保证了控制系统的稳定性。本发明通过主阀后压力稳压控制，根据主阀 与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制的每个支阀开度的变化量，经过主阀与支阀开 度动态限幅设定模块的整合，得到各支阀实际开度调整变化量，由此变化量预先计算出主 阀后压力的对应变化量，通过同时调整支阀与主阀，弥补由支阀开度变化造成的主阀后压 力的变化量，达到支阀变化时主阀后压力保持不变的效果，解决支阀之间流量干扰耦合问 题，将最终的主阀与支阀开度控制量下发给阀门，如此周期控制。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法，提高加热炉温度控制精度，提高各炉温区域温度的平均程度；对热电偶等检测装置等故障导致的控制量计算错误起到有效的限制作用，保证控制系统稳定性，增强抗扰性；可以解决调整支阀门开度时对主阀后压力的影响，使支阀门开度变化量与输出流量成正比关系，解决在控制过程中支阀门之间流量的耦合问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置与加热炉连接的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置的结构框图；
图3为本发明实施例提供的信息采集模块示意图。
图4为本发明实施例提供的主管与支管温度不同控制周期匹配的双闭环控制方案的结构示意框图；
图5为本发明实施例提供的加热炉主管与支管物理模型示意图；
图6为本发明实施例提供的主阀控制系统框图。
图7为本发明实施例提供的支阀控制系统框图。
图8为本发明实施例提供的一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制方法的流程图；
图9为本发明实施例提供的参数设置模块进行参数设置的流程图；
图10为本发明实施例提供的主阀与支阀开度动态限幅控制流程图；
图11为本发明实施例提供的阀门实际不同控制周期匹配的双闭环控制模块大于阀门上限的计算输出值图；
图12为本发明实施例提供的阀门经过限幅模块限制上限输出值图；
图13为本发明实施例提供的阀门实际不同控制周期匹配的双闭环控制模块小于下限的计算输出值图；
图14为本发明实施例提供的阀门经过限幅模块限制下限输出值图；
图15为本发明实施例提供的主阀后压力稳压控制流程图；
图16为本发明实施例提供的支阀在
Figure 355734DEST_PATH_IMAGE103
周期调整时主阀开度不进行补偿图；
图17为本发明实施例提供的支阀在
Figure 451866DEST_PATH_IMAGE104
周期调整主阀不做调整时主阀后压力变化图；
图18为本发明实施例提供的支阀在
Figure 848956DEST_PATH_IMAGE104
周期调整时主阀进行开度补偿图；
图19为本发明实施例提供的支阀在
Figure 651827DEST_PATH_IMAGE104
周期调整主阀不做调整时主阀后压力不变图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例以如图1为例，使用本发明的一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法对图1中的加热炉进行优化控制。
一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置，如图2所示，包括参数设置模块、信息采集模块、主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块、主阀后压力稳压控制模块和控制量下发模块；
所述参数设置模块用于设置主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块和主阀后压力稳压控制模块这三个模块所需要的控制参数，并将设定的参数传输至这三个模块；所述控制参数包括主阀后压力稳定区域上限和下限、主阀和支阀调整周期、主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块中的温度控制器参数、主阀与支阀的流量特性系数、燃气密度、支阀数量和计划升温；
所述信息采集模块完成对加热炉的压力、流量、炉温、阀门实时开度的信息采集，并将采集到的信号输入到主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块、主阀后压力稳压控制模块及保存到储存整个工业过程中检测到的过程数据的数据库，如图3所示；
所述信息采集模块包括压力计、燃气流量计、热电偶及阀门开度检测装置；所述压力计用于测量燃气加热炉主管管道上的主阀前压力和主阀后压力，燃气流量计用于检测主阀门燃气流量，热电偶用于检测加热炉各炉温区域温度，阀门开度检测装置用于检测主阀门和各支阀门开度信号。
所述主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块包括用于不同控制周 期匹配的双闭环控制的外环控制温度控制器和内环控制温度控制器，采用如图4所示的主 阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制方案计算出主阀开度和支阀开度，并将计算 的主阀开度和支阀开度信号量传输至主阀与支阀开度动态限幅设定模块；所述主阀与支阀 温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块以计划升温作为外环控制温度设定值，全炉平均 温度作为反馈值，由不同控制周期匹配的双闭环控制中的外环控制温度控制器计算出主阀 开度，不同控制周期匹配的双闭环控制中的外环控制周期为
Figure 977635DEST_PATH_IMAGE105
，将主阀开度信号量传输至 主阀与支阀开度动态限幅设定模块；以不同控制周期匹配的双闭环控制中外环控制周期
Figure 561063DEST_PATH_IMAGE105
内得到的全炉平均温度作为内环控制温度设定值，各炉温区域实际温度作为反馈值，并由 燃气流量计检测到的主阀门燃气流量经过流量分配模型，得到各支阀门的流量初始值，设 定支阀门的初始开度，设定初始值之后进而由内环控制温度控制器计算出支阀开度，不同 控制周期匹配的双闭环控制的内环控制周期为
Figure 14041DEST_PATH_IMAGE106
，将支阀开度信号量传输至主阀与支阀 开度动态限幅设定模块；
本实施例中，主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制方案中，支阀的控制相 当于传统控制中的内环控制。主管与支管的物理实际关系如图5所示，描述为从主管道并列 分出
Figure 422151DEST_PATH_IMAGE107
个支管道，
Figure 669593DEST_PATH_IMAGE107
个支管道对主管道进行分流，每个支管道上面有对应的阀门进行控制流 量和压力，各个支管道的流量和压力相互耦合，支阀门调节时会对主阀后压力造成影响，进 而会影响总的瞬时流量；总的瞬时流量由主阀门的开度给出，通过流量分配模型分配给支 管道，外环控制周期为
Figure 740317DEST_PATH_IMAGE108
，内环控制周期为
Figure 980675DEST_PATH_IMAGE109
。流量分配模型分配原则为：在加热 炉加热开始，各支阀开度一致；采用以计划升温作为外环控制温度设定值，全炉平均温度作 为内环控制温度设定值，更符合实际控制的动态过程和支阀调整目标；实际控制中，外环控 制温度设定值由计划升温确定，检测反馈值为全炉平均温度，检测周期与外环控制周期相 同，周期为
Figure 758138DEST_PATH_IMAGE108
，内环控制用于调整各炉温区域温度平均，支阀炉温设定值为全炉平均温度， 检测反馈值为各炉温区域实际温度，检测周期与内环控制周期相同，周期为
Figure 238798DEST_PATH_IMAGE106
，由于各炉 温区域存在的扰动不同，散热条件不同，在
Figure 476444DEST_PATH_IMAGE108
周期内，由于外环的反馈量为全炉平均温度， 因而将全炉平均温度作为内环控制温度设定值更具有实际意义，并能达到更好的实际控制 效果。主阀的控制主要目标是使炉温在升温阶段跟随计划升温调整主阀开度，进而调整主 阀门的控制流量，如图6的闭环控制保证主管总的瞬时流量
Figure 5646DEST_PATH_IMAGE110
的需求量稳定上升，外环控制 器为温度控制器，控制器的输出为阀门的设定值，内环控制器为阀门内部设置的控制器，已 由阀门厂家设置，在控制系统中不再设计，支阀控制方式与主阀控制方式相同，如图7所示。 通过此模块得到主阀开度信号量和支阀开度信号量，将主阀开度信号量和支阀开度信号量 传输到主阀与支阀开度动态限幅设定模块。
所述主阀与支阀开度动态限幅设定模块根据加热炉当前计划温度、实际反馈温度、压力、当前不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期主阀开度、当前不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期支阀开度、当前不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期计划温度、历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期内的主阀开度最大变化量、历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期内的各支阀开度最大变化量、计划升温变化增量及当前不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制温度设定值得到主阀开度的上限值和下限值及各支阀开度的上限值和下限值；根据主阀和各支阀开度的上限值和下限值得到主阀和支阀实际开度，并根据主阀实际开度和主阀开度的上下限值得到主阀最终控制量，将主阀最终控制量传给控制量下发模块，根据各支阀实际开度和各支阀开度的上下限值得到各支阀最终控制量，将各支阀最终控制量传给主阀后压力稳压控制模块；
在不同控制周期匹配的双闭环控制过程中，阀门开度信号量计算的值可能会受到信号检测错误，管道压力突然波动等因素影响。使用主阀与支阀开度动态限幅设定模块得到主阀与支阀的动态上下限幅值，减小流量和压力波动造成的阀门开度突变及震荡问题，进而降低炉温波动幅值。动态限幅的使用方式为本周期计算下一周期的限幅值。
本发明提出的动态限幅模块设定方法，避免了由于错误信号检测而导致的控制量突变问题，使阀门控制量符合当前工况，又能使限幅值跟随工况变化而设定。
所述主阀后压力稳压控制模块以得到的各支阀最终控制量为基础，根据各支阀当前周期开度、主阀前压力、主阀后压力、支阀后压力、当前不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期的主管总流量及当前不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期主阀开度得到主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量；将各支阀最终控制量和得到的主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量同时传输至控制量下发模块，由主阀来弥补支阀调整时的主阀后压力的变化，由控制量下发模块将主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量下发至主阀门，同时由控制量下发模块将各支阀最终控制量下发至各支阀门；
本发明提出的主阀后压力稳压控制，使主阀后压力稳定不变，并使所需流量与开度增量成正比关系，避免调节支阀时产生的流量相互耦合问题。
所述控制量下发模块将主阀最终控制量、各支阀最终控制量和主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量按照对应控制周期通过通讯接口下发到各阀门。
一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制方法，如图8所示，包括以下步骤：
步骤1、通过参数设置模块设置主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块和主阀后压力稳压控制模块这三个模块所需要的控制参数；然后判断设置的控制参数是否符合燃气加热炉的实际物理结构和硬件配置规则，若符合，将设置的控制参数传输至主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块和主阀后压力稳压控制模块并执行步骤2，否则提示报警，重新通过参数设置模块设定控制参数，直至符合实际规则，如图9所示；
所述控制参数包括主阀后压力稳定区域上下限、主阀和支阀调整周期、主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块中的温度控制器参数、主阀与支阀的流量特性系数、燃气密度、支阀数量和计划升温；
步骤2、通过信息采集模块中的压力计、燃气流量计、热电偶实时的采集主管管道主阀前压力和主阀后压力、主阀门燃气瞬时流量和各炉温区域温度，通过电动阀的阀门开度检测装置检测主阀门和各支阀门的开度信号，将实时的压力值、流量值、炉温信号和阀门开度值保存到数据库，并提供给主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块，主阀与支阀开度动态限幅设定模块、主阀后压力稳压控制模块，若信号采集错误，或未采集到信号，该模块进行报警提示，并重新采集；
步骤3、主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块采用主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制方案计算出主阀开度和支阀开度，并将计算的主阀开度和支阀开度信号量传输至主阀与支阀开度动态限幅设定模块；
以计划升温作为外环控制温度设定值，全炉平均温度作为反馈值，由不同控制周期匹 配的双闭环控制中的外环控制温度控制器计算出主阀开度，将主阀开度信号量传输至主阀 与支阀开度动态限幅设定模块；以不同控制周期匹配的双闭环控制中外环控制周期
Figure 886883DEST_PATH_IMAGE105
内得 到的全炉平均温度作为内环控制温度设定值，各炉温区域实际温度作为反馈值，并由燃气 流量计检测到的主阀门燃气流量经过流量分配模型，得到各支阀门的流量初始值，设定支 阀门的初始开度，设定初始值之后进而由内环控制温度控制器计算出支阀开度，将支阀开 度信号量传输至主阀与支阀开度动态限幅设定模块；
所述流量分配模型的初始化由公式：
Figure 430122DEST_PATH_IMAGE004
给出，其中，
Figure 147542DEST_PATH_IMAGE005
为 主阀门初始总流量，
Figure 729702DEST_PATH_IMAGE006
为燃气密度，
Figure 544074DEST_PATH_IMAGE007
为阀门流量特性系数，
Figure 304220DEST_PATH_IMAGE008
为主阀后压力初始设定 值，
Figure 256739DEST_PATH_IMAGE009
为第
Figure 393322DEST_PATH_IMAGE010
个支阀门的初始开度，
Figure 249152DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 242516DEST_PATH_IMAGE012
为支阀个数；流量分配模型初始化之后， 主管与支管之间的流量关系由主阀后压力和支阀门开度确定，由公式：
Figure 934528DEST_PATH_IMAGE013
给出，其中，
Figure 359956DEST_PATH_IMAGE014
为不同控制周期匹配的双闭环控制中的 内环控制第
Figure 883341DEST_PATH_IMAGE010
个支阀第
Figure 250868DEST_PATH_IMAGE015
周期的输出流量，
Figure 679444DEST_PATH_IMAGE016
为不同控制周期匹配的双闭环控制内 环控制第
Figure 892251DEST_PATH_IMAGE111
周期主阀后压力实际值，
Figure 227067DEST_PATH_IMAGE018
为第
Figure 499917DEST_PATH_IMAGE010
个支阀第
Figure 415789DEST_PATH_IMAGE019
周期开度。
步骤4、如图10所示，通过主阀与支阀开度动态限幅设定模块根据加热炉当前计划 温度、实际反馈温度、压力、第
Figure 494603DEST_PATH_IMAGE020
周期主阀开度
Figure 930264DEST_PATH_IMAGE021
、第
Figure 390326DEST_PATH_IMAGE022
个支阀门第
Figure 340965DEST_PATH_IMAGE023
周期开度
Figure 161153DEST_PATH_IMAGE112
、第
Figure 700588DEST_PATH_IMAGE025
周期计划温度
Figure 266305DEST_PATH_IMAGE026
、历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期 内的主阀开度最大变化量
Figure 641923DEST_PATH_IMAGE027
、历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期内 的各支阀开度最大变化量
Figure 62540DEST_PATH_IMAGE028
、计划升温变化增量
Figure 722060DEST_PATH_IMAGE029
及第
Figure 773193DEST_PATH_IMAGE030
周期不同控制周期 匹配的双闭环控制内环控制温度设定值
Figure 698423DEST_PATH_IMAGE031
，第
Figure 611147DEST_PATH_IMAGE030
周期不同控制周期匹配的双闭环控 制内环控制温度变化增量
Figure 797278DEST_PATH_IMAGE032
，得到主阀开度的上限值
Figure 81628DEST_PATH_IMAGE033
和下限值
Figure 431838DEST_PATH_IMAGE034
及各支阀开度的上限值
Figure 162901DEST_PATH_IMAGE035
和下限值
Figure 282167DEST_PATH_IMAGE036
；根据主阀和各支阀开度 的上限值和下限值得到主阀和支阀实际开度，并根据主阀实际开度
Figure 471840DEST_PATH_IMAGE037
和主阀开度的 上下限值得到主阀最终控制量，将主阀最终控制量传给控制量下发模块，根据各支阀实际 开度
Figure 558613DEST_PATH_IMAGE038
和各支阀开度的上下限值得到各支阀最终控制量，将各支阀最终控制量传给 主阀后压力稳压控制模块；
第
Figure 62407DEST_PATH_IMAGE113
周期主管总的瞬时流量
Figure 52491DEST_PATH_IMAGE114
如下公式所示：
Figure 413065DEST_PATH_IMAGE115
（1）
由上式知：
Figure 862501DEST_PATH_IMAGE116
（2）
Figure 980105DEST_PATH_IMAGE117
（3）
Figure 562046DEST_PATH_IMAGE118
（4）
其中：
Figure 296784DEST_PATH_IMAGE119
为第
Figure 30253DEST_PATH_IMAGE120
周期内主管总流量，
Figure 883372DEST_PATH_IMAGE121
为第
Figure 894054DEST_PATH_IMAGE122
周期内主管总流量，
Figure 799693DEST_PATH_IMAGE123
为阀门流量特性系数，
Figure 82775DEST_PATH_IMAGE124
为主阀第
Figure 732063DEST_PATH_IMAGE125
周期开度，
Figure 285666DEST_PATH_IMAGE126
为燃气密度，
Figure 362206DEST_PATH_IMAGE127
分别为第
Figure 132585DEST_PATH_IMAGE128
周期不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制第
Figure 382301DEST_PATH_IMAGE128
周期主阀前压力和 主阀后压力。
由公式（1）、（2）、（3）、（4）得：
Figure 305257DEST_PATH_IMAGE129
（5）
由（5）式得下一周期的主阀开度的上限值为：
Figure 300502DEST_PATH_IMAGE130
（6）
由（6）式得下一周期的主阀开度的下限值为：
Figure 495860DEST_PATH_IMAGE131
（7）
其中，
Figure 486950DEST_PATH_IMAGE132
为第
Figure 326730DEST_PATH_IMAGE133
周期计划温度，
Figure 495805DEST_PATH_IMAGE134
为第
Figure 725929DEST_PATH_IMAGE135
周期主阀开度的上 限值，
Figure 769978DEST_PATH_IMAGE136
为第
Figure 464264DEST_PATH_IMAGE137
周期主阀开度的下限值；
对于支阀门来讲，第
Figure 53508DEST_PATH_IMAGE138
周期支阀后压力
Figure 790170DEST_PATH_IMAGE139
与第
Figure 123062DEST_PATH_IMAGE138
周期主阀后压力
Figure 671855DEST_PATH_IMAGE140
相比 可以忽略不计，第
Figure 946848DEST_PATH_IMAGE141
个支阀门的第
Figure 151564DEST_PATH_IMAGE142
周期流量为
Figure 38880DEST_PATH_IMAGE143
，
Figure 442179DEST_PATH_IMAGE144
为第
Figure 638806DEST_PATH_IMAGE145
周期主管总流量，
Figure 580086DEST_PATH_IMAGE146
为第
Figure 254781DEST_PATH_IMAGE147
周期内支阀开度之和，第
Figure 778166DEST_PATH_IMAGE141
个支阀第
Figure 831179DEST_PATH_IMAGE147
周期开 度为
Figure 994176DEST_PATH_IMAGE148
，历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期内第
Figure 534879DEST_PATH_IMAGE141
个支阀门开度最 大变化量为
Figure 116033DEST_PATH_IMAGE149
。可知：
Figure 139615DEST_PATH_IMAGE150
（8）
Figure 806219DEST_PATH_IMAGE151
（9）
Figure 71985DEST_PATH_IMAGE152
（10）
则下一周期的第
Figure 507645DEST_PATH_IMAGE141
个支阀第
Figure 716777DEST_PATH_IMAGE153
周期开度的上限值和下限值分别为
Figure 870678DEST_PATH_IMAGE154
，则
Figure 753183DEST_PATH_IMAGE154
由以下公式给出：
Figure 292617DEST_PATH_IMAGE155
（11）
Figure 172849DEST_PATH_IMAGE156
（12）
其中，
Figure 299199DEST_PATH_IMAGE157
为第
Figure 657499DEST_PATH_IMAGE158
周期不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制温度设定值，
Figure 317019DEST_PATH_IMAGE159
为第
Figure 164890DEST_PATH_IMAGE158
周期不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制温度变化增量。
在不同控制周期匹配的双闭环控制中的外环控制周期
Figure 27803DEST_PATH_IMAGE105
中，当主阀实际开度值
Figure 937597DEST_PATH_IMAGE160
满足
Figure 264673DEST_PATH_IMAGE161
时，将
Figure 486707DEST_PATH_IMAGE160
作为主阀最终控制 量传输给控制量下发模块，当主阀实际开度值
Figure 86185DEST_PATH_IMAGE160
满足
Figure 474703DEST_PATH_IMAGE162
时， 将
Figure 656286DEST_PATH_IMAGE163
作为主阀最终控制量传输给控制量下发模块；当主阀实际开度值
Figure 49221DEST_PATH_IMAGE164
满足
Figure 135994DEST_PATH_IMAGE165
时，将
Figure 702105DEST_PATH_IMAGE166
作为主阀最终控制量传输给控制量下发 模块；
在不同控制周期匹配的双闭环控制中的内环控制周期
Figure 304906DEST_PATH_IMAGE078
中，当支阀实际开度
Figure 118010DEST_PATH_IMAGE079
满足
Figure 255861DEST_PATH_IMAGE080
时，将
Figure 297766DEST_PATH_IMAGE081
作为支阀最终控制量传输给主阀后压力稳压 控制模块；当支阀实际开度
Figure 264061DEST_PATH_IMAGE082
满足
Figure 998799DEST_PATH_IMAGE167
时，将
Figure 607635DEST_PATH_IMAGE084
作为支阀最终控制 量传输给主阀后压力稳压控制模块；当支阀实际开度
Figure 469543DEST_PATH_IMAGE085
满足
Figure 417907DEST_PATH_IMAGE086
时，将
Figure 385863DEST_PATH_IMAGE087
作为支阀最终控制量传输给主阀后压力稳压控制模块；
通过流量特性公式得出以上公式来进行计算主阀和支阀开度的上下限幅值，在实际的 工况运行中，使用主阀与支阀开度动态限幅设定模块控制保证控制过程的平稳性，如图11 所示，在
Figure 668946DEST_PATH_IMAGE168
周期是由于主阀前压力突然减小，若未经过主阀与支阀开度动态限幅设定模块 进行限制，会导致阀门开度一次性增加过大，则会使阀门的输出开度为
Figure 52654DEST_PATH_IMAGE169
，引起加热炉温度 震荡，加入主阀与支阀开度动态限幅设定模块后，此时计算出的阀门开度上下限值为
Figure 863047DEST_PATH_IMAGE170
和
Figure 1904DEST_PATH_IMAGE171
，且
Figure 523016DEST_PATH_IMAGE172
，实际阀门的输出为上限值
Figure 959682DEST_PATH_IMAGE170
，如图12的控制效果。同理，如图13所示，在
Figure 882639DEST_PATH_IMAGE168
周期是 由于数据检测错误，检测加热炉温度比实际温度值高很多，若未经过主阀与支阀开度动态 限幅设定模块进行限制，会导致阀门开度一次性减小过大，则会使阀门的输出开度为
Figure 192397DEST_PATH_IMAGE173
，引 起加热炉温度震荡，加入主阀与支阀开度动态限幅设定模块后，此时计算出的阀门开度上 下限位
Figure 951537DEST_PATH_IMAGE170
和
Figure 129577DEST_PATH_IMAGE171
，且
Figure 907041DEST_PATH_IMAGE174
，实际阀门的输出为下限值
Figure 73186DEST_PATH_IMAGE171
，如图14的控制效果。以上可知，主阀与 支阀开度动态限幅设定模块避免了由于主阀前压力突然波动引起的阀门震荡，同时对热电 偶等检测装置故障等错误数据导致的控制量计算错误起到有效的限制作用，保证了控制系 统的稳定性。
步骤5、主阀后压力稳压控制模块根据各支阀最终控制量，在各支阀最终控制量传 输到控制量下发模块之前，预先计算得到第
Figure 303310DEST_PATH_IMAGE175
周期所有支阀调整后的主阀后压力，再 由得到的主阀后压力预先计算出主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量，用来弥补 主阀后压力可能的变化值，使主阀后压力在支阀调整时保持不变；将得到的主阀开度的下 一内环控制周期补偿控制信号量和支阀的最终控制量同时传输至控制量下发模块；
主阀前压力由燃气稳压站传输至主阀门，为稳定值，可认为固定不变。由主阀与支阀温 度不同控制周期匹配的双闭环控制模块得到的各支阀门的相对开度，若直接将开度控制量 由控制量下发模块下发给支阀门，会引起主阀后压力的波动，导致各支阀门输出的流量产 生相互干扰。本发明中采用根据支阀门的调整量来计算主阀后压力的变化量，再由主阀后 压力的变化量计算出主阀开度的增量，用来弥补主阀后压力的变化值，通过调整主阀开度 的增量使主阀后压力不变。对一般情况阀门的特性分析，已知流量特性方程
Figure 973457DEST_PATH_IMAGE176
，其中
Figure 605427DEST_PATH_IMAGE177
为管道瞬时总流量，由流量计可测，
Figure 256988DEST_PATH_IMAGE178
为阀门流量特性系 数，
Figure 489255DEST_PATH_IMAGE179
为阀门开度，
Figure 822148DEST_PATH_IMAGE180
为燃气密度，
Figure 62286DEST_PATH_IMAGE181
为阀门前压力，
Figure 150328DEST_PATH_IMAGE182
为阀门后压力，可知，在
Figure 355044DEST_PATH_IMAGE183
和
Figure 475316DEST_PATH_IMAGE184
不变 的情况下阀门的开度变化量与所需要增加的流量成正比关系。本实施例根据单个支阀调整 时进行说明。
如附图5所示，假设支阀1的开度需要调整时，其他支阀开度不需要变化，此时主阀 与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块计算出支阀1的第
Figure 81877DEST_PATH_IMAGE185
周期开度增量
Figure 340820DEST_PATH_IMAGE186
，其对应的流量的增量为
Figure 517986DEST_PATH_IMAGE187
，此时若直接将此增量给阀门控制信号，势必会引起 主阀后压力
Figure 458260DEST_PATH_IMAGE188
的变化。若
Figure 981646DEST_PATH_IMAGE189
变化，此时支阀1的流量增量与开度增量
Figure 270544DEST_PATH_IMAGE190
不成正比 关系，即此时的流量增量不是所期望的流量变化量；若
Figure 512170DEST_PATH_IMAGE191
变化，由流量特性方程可知， 会使其余
Figure 738358DEST_PATH_IMAGE192
个支阀门的流量变化，与控制目标相背。本发明采用支阀门引起的主阀后压 力
Figure 53933DEST_PATH_IMAGE193
的变化量由调整主阀开度来补充，根据支阀开度的变化量计算出
Figure 841630DEST_PATH_IMAGE194
的变化量， 根据
Figure 242655DEST_PATH_IMAGE195
的变化量计算出主阀开度
Figure 275464DEST_PATH_IMAGE196
并调整，来弥补主阀后压力变化量，来保证
Figure 773442DEST_PATH_IMAGE197
稳定不变。
主阀后压力稳压控制流程图如图15所示，由主阀与支阀温度不同控制周期匹配的 双闭环控制方案得出对应的第
Figure 217193DEST_PATH_IMAGE198
周期支阀门增量，分别为
Figure 620361DEST_PATH_IMAGE199
。
已知伯努利方程为：
Figure 831480DEST_PATH_IMAGE200
（13）
上式中，
Figure 121647DEST_PATH_IMAGE201
为流体中某点的压强，
Figure 228974DEST_PATH_IMAGE202
为流体该点的流速，
Figure 604592DEST_PATH_IMAGE203
为流体密度，
Figure 44451DEST_PATH_IMAGE204
为重力加速 度，
Figure 251441DEST_PATH_IMAGE205
为该点所在高度，
Figure 551841DEST_PATH_IMAGE206
是一个常量。
已知流量特性方程为：
Figure 414755DEST_PATH_IMAGE207
（14）
已知流量与流速之间的关系为：
Figure 452112DEST_PATH_IMAGE208
（15）
其中，
Figure 716871DEST_PATH_IMAGE209
为阀门开度截面积，
Figure 686708DEST_PATH_IMAGE210
为气体流速。
已知第
Figure 833656DEST_PATH_IMAGE211
周期
Figure 190817DEST_PATH_IMAGE212
为第
Figure 57886DEST_PATH_IMAGE213
周期内的主管总流量，
Figure 450821DEST_PATH_IMAGE214
为第
Figure 350644DEST_PATH_IMAGE215
周期主阀前压力，
Figure 854437DEST_PATH_IMAGE216
为第
Figure 828210DEST_PATH_IMAGE217
周期主阀后压 力，
Figure 145708DEST_PATH_IMAGE218
为第
Figure 267248DEST_PATH_IMAGE219
周期支阀后压力，
Figure 761683DEST_PATH_IMAGE220
为第
Figure 917858DEST_PATH_IMAGE221
个支阀第
Figure 652596DEST_PATH_IMAGE222
周期开度，
Figure 261432DEST_PATH_IMAGE223
为主阀第
Figure 285190DEST_PATH_IMAGE224
周期内开度。
由公式（14）、（15）可得：
Figure 482822DEST_PATH_IMAGE225
（16）
其中，
Figure 17489DEST_PATH_IMAGE226
为第
Figure 300572DEST_PATH_IMAGE221
个支阀第
Figure 949859DEST_PATH_IMAGE224
周期的阀门开度，若将支阀
Figure 80626DEST_PATH_IMAGE221
开度调整为
Figure 907899DEST_PATH_IMAGE227
，会 引起压力
Figure 350381DEST_PATH_IMAGE228
变化为
Figure 865676DEST_PATH_IMAGE229
，由公式（13）、（14）、（16）可得：
Figure 788633DEST_PATH_IMAGE230
（17）
其中，
Figure 783877DEST_PATH_IMAGE231
为第
Figure 589022DEST_PATH_IMAGE232
周期支阀后压力，相对于
Figure 580112DEST_PATH_IMAGE233
可忽略不计，最终求得
Figure 606843DEST_PATH_IMAGE234
（18）
主阀后压力变化的增量为：
Figure 25186DEST_PATH_IMAGE235
（19）
为使主阀后压力
Figure 583206DEST_PATH_IMAGE236
不变，则需要对主阀进行调节以弥补主阀后压力的变化量。
由公式（14）知：
Figure 863140DEST_PATH_IMAGE237
（20）
其中，
Figure 760689DEST_PATH_IMAGE238
为第
Figure 990680DEST_PATH_IMAGE239
周期主管总流量。
要使
Figure 708101DEST_PATH_IMAGE240
由主阀调整补充，结合（18）、（20）可得当支阀
Figure 290261DEST_PATH_IMAGE221
进行调整时的主阀对应 调整至的开度为：
Figure 104633DEST_PATH_IMAGE241
（21）
记支阀
Figure 864778DEST_PATH_IMAGE221
的变化量引起的压力变化为
Figure 817298DEST_PATH_IMAGE242
，则
Figure 953881DEST_PATH_IMAGE243
个支阀门引起的总的变化量为
Figure 809710DEST_PATH_IMAGE244
，
Figure 740757DEST_PATH_IMAGE245
为预先计算得到的第
Figure 121185DEST_PATH_IMAGE246
周期所有支阀调整后的主阀后压力，
Figure 310727DEST_PATH_IMAGE247
为第
Figure 771795DEST_PATH_IMAGE221
个支阀第
Figure 936060DEST_PATH_IMAGE248
周期内开度的截面积。则由式（18）知：
Figure 869031DEST_PATH_IMAGE249
（22）
则可得：
Figure 347417DEST_PATH_IMAGE250
（23）
此时，
Figure 912259DEST_PATH_IMAGE251
为得到的主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量；
步骤6、控制量下发模块将主阀最终控制量、各支阀最终控制量和主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量按照对应控制周期通过通讯接口下发到各阀门。
当所有支阀门进行变化时，支阀门总开度由
Figure 450688DEST_PATH_IMAGE252
周期的
Figure 914030DEST_PATH_IMAGE253
变为
Figure 946840DEST_PATH_IMAGE254
周期的
Figure 116921DEST_PATH_IMAGE255
时，主阀门不做开度补偿，一直为
Figure 888568DEST_PATH_IMAGE256
，如图16所示，会引起主阀后压力发 生变化由
Figure 26157DEST_PATH_IMAGE257
周期的
Figure 846345DEST_PATH_IMAGE258
变为
Figure 884315DEST_PATH_IMAGE254
周期的
Figure 826863DEST_PATH_IMAGE259
或
Figure 202481DEST_PATH_IMAGE260
，如图17所示，此时的阀门开度增量 与流量增量不具有确切的对应关系。若所有支阀门进行调整时，支阀门总开度由
Figure 75628DEST_PATH_IMAGE252
周期的
Figure 220302DEST_PATH_IMAGE261
变为
Figure 22167DEST_PATH_IMAGE254
周期的
Figure 885080DEST_PATH_IMAGE262
时，主阀门作出对应的补偿，由
Figure 296339DEST_PATH_IMAGE252
周期的
Figure 623415DEST_PATH_IMAGE263
调整 为
Figure 579870DEST_PATH_IMAGE254
周期的
Figure 672023DEST_PATH_IMAGE264
，如图18所示，补偿值由主阀后压力稳压控制模块计算得出，这样会保证 主阀后压力稳定不变，此时对应的主阀后压力一直保持为
Figure 700022DEST_PATH_IMAGE265
，如图19所示，此时每个支阀对 应的开度增量与所需流量之间成正比关系，并且解决了各支阀门之间的流量耦合问题。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置，其特征在于：包括参数设置模块、信息采集模块、主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块、主阀后压力稳压控制模块和控制量下发模块；
所述参数设置模块用于设置主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块和主阀后压力稳压控制模块这三个模块所需要的控制参数，并将设定的参数传输至这三个模块；
所述信息采集模块完成对加热炉的压力、流量、炉温、阀门实时开度的信息采集，并将采集到的信号输入到主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块、主阀后压力稳压控制模块及保存到储存整个工业过程中检测到的过程数据的数据库；
所述主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块包括用于不同控制周期匹 配的双闭环控制的外环控制温度控制器和内环控制温度控制器；所述主阀与支阀温度不同 控制周期匹配的双闭环控制模块以计划升温作为外环控制温度设定值，全炉平均温度作为 反馈值，由不同控制周期匹配的双闭环控制中的外环控制温度控制器计算出主阀开度，不 同控制周期匹配的双闭环控制中的外环控制周期为
Figure 393195DEST_PATH_IMAGE001
，将主阀开度信号量传输至主阀与支 阀开度动态限幅设定模块；以不同控制周期匹配的双闭环控制中外环控制周期
Figure 529778DEST_PATH_IMAGE001
内得到的 全炉平均温度作为内环控制温度设定值，各炉温区域实际温度作为反馈值，并由燃气流量 计检测到的主阀门燃气流量经过流量分配模型，得到各支阀门的流量初始值，设定支阀门 的初始开度，设定初始值之后进而由内环控制温度控制器计算出支阀开度，不同控制周期 匹配的双闭环控制的内环控制周期为
Figure 198657DEST_PATH_IMAGE002
，将支阀开度信号量传输至主阀与支阀开度动态限 幅设定模块；
所述主阀与支阀开度动态限幅设定模块根据加热炉当前计划温度、实际反馈温度、压力、当前不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期主阀开度、当前不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期支阀开度、当前不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期计划温度、历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期内的主阀开度最大变化量、历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期内的各支阀开度最大变化量、计划升温变化增量、不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制温度变化增量及当前不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制温度设定值得到主阀开度的上限值和下限值及各支阀开度的上限值和下限值；根据主阀和各支阀开度的上限值和下限值得到主阀和支阀实际开度，并根据主阀实际开度和主阀开度的上下限值得到主阀最终控制量，将主阀最终控制量传给控制量下发模块，根据各支阀实际开度和各支阀开度的上下限值得到各支阀最终控制量，将各支阀最终控制量传给主阀后压力稳压控制模块；
所述主阀后压力稳压控制模块以得到的各支阀最终控制量为基础，根据各支阀当前周期开度、主阀前压力、主阀后压力、支阀后压力、当前不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期的主管总流量及当前不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期的主阀开度得到主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量；将各支阀最终控制量和得到的主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量同时传输至控制量下发模块，由主阀来弥补支阀调整时的主阀后压力的变化，由控制量下发模块将主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量下发至主阀门，同时由控制量下发模块将各支阀最终控制量下发至各支阀门；
所述控制量下发模块将主阀最终控制量、各支阀最终控制量和主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量按照对应控制周期通过通讯接口下发到各阀门。
2.根据权利要求1所述的一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置，其特征在于：所述控制参数包括主阀后压力稳定区域上限和下限、主阀和支阀调整周期、主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块中的温度控制器参数、主阀与支阀的流量特性系数、燃气密度、支阀数量和计划升温。
3.根据权利要求1所述的一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置，其特征在于：所述信息采集模块包括压力计、燃气流量计、热电偶及阀门开度检测装置；所述压力计用于测量燃气加热炉主管管道上的主阀前压力和主阀后压力，燃气流量计用于检测主阀门燃气流量，热电偶用于检测加热炉各炉温区域温度，阀门开度检测装置用于检测主阀门和各支阀门开度信号。
4.一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制方法，采用权利要求1所述装置进行优化控制，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、通过参数设置模块设置主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块和主阀后压力稳压控制模块这三个模块所需要的控制参数；然后判断设置的控制参数是否符合燃气加热炉的实际物理结构和硬件配置规则，若符合，将设置的控制参数传输至主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块、主阀与支阀开度动态限幅设定模块和主阀后压力稳压控制模块并执行步骤2，否则提示报警，重新通过参数设置模块设定控制参数，直至符合实际规则；
步骤2、通过信息采集模块中的压力计、燃气流量计、热电偶实时的采集主管管道主阀前压力和主阀后压力、主阀门燃气瞬时流量和各炉温区域温度，通过电动阀的阀门开度检测装置检测主阀门和各支阀门的开度信号，将实时的压力值、流量值、炉温信号和阀门开度值保存到数据库，并提供给主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块，主阀与支阀开度动态限幅设定模块、主阀后压力稳压控制模块，若信号采集错误，或未采集到信号，该模块进行报警提示，并重新采集；
步骤3、主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制模块采用主阀与支阀温度不同控制周期匹配的双闭环控制方案计算出主阀开度和支阀开度，并将计算的主阀开度和支阀开度信号量传输至主阀与支阀开度动态限幅设定模块；
以计划升温作为外环控制温度设定值，全炉平均温度作为反馈值，由不同控制周期匹 配的双闭环控制中的外环控制温度控制器计算出主阀开度，将主阀开度信号量传输至主阀 与支阀开度动态限幅设定模块；以不同控制周期匹配的双闭环控制中外环控制周期
Figure 129704DEST_PATH_IMAGE001
内得 到的全炉平均温度作为内环控制温度设定值，各炉温区域实际温度作为反馈值，并由燃气 流量计检测到的主阀门燃气流量经过流量分配模型，得到各支阀门的流量初始值，设定支 阀门的初始开度，设定初始值之后进而由内环控制温度控制器计算出支阀开度，将支阀开 度信号量传输至主阀与支阀开度动态限幅设定模块；
步骤4、通过主阀与支阀开度动态限幅设定模块根据加热炉当前计划温度、实际反馈温 度、压力、第
Figure 326111DEST_PATH_IMAGE003
周期主阀开度
Figure 266385DEST_PATH_IMAGE004
、第
Figure 665136DEST_PATH_IMAGE005
个支阀第
Figure 265620DEST_PATH_IMAGE006
周期开度
Figure 507245DEST_PATH_IMAGE007
、第
Figure 985631DEST_PATH_IMAGE008
周期计 划温度
Figure 301206DEST_PATH_IMAGE009
、历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期内的主阀开度最大变 化量
Figure 839635DEST_PATH_IMAGE010
、历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制周期内的各支阀开度最大变 化量
Figure 739195DEST_PATH_IMAGE011
、计划升温变化增量
Figure 83589DEST_PATH_IMAGE012
及第
Figure 253670DEST_PATH_IMAGE013
周期不同控制周期匹配的双闭环控制内 环控制温度设定值
Figure 963000DEST_PATH_IMAGE014
，第
Figure 913639DEST_PATH_IMAGE013
周期不同控制周期匹配的双闭环控制内环控制温度变化 增量
Figure 170045DEST_PATH_IMAGE015
，得到主阀开度的上限值
Figure 460212DEST_PATH_IMAGE016
和下限值
Figure 402761DEST_PATH_IMAGE017
及各支阀开度的 上限值
Figure 716061DEST_PATH_IMAGE018
和下限值
Figure 402258DEST_PATH_IMAGE019
；根据主阀和各支阀开度的上限值和下限值得到主阀和支 阀实际开度，并根据主阀实际开度
Figure 63044DEST_PATH_IMAGE020
和主阀开度的上下限值得到主阀最终控制量， 将主阀最终控制量传给控制量下发模块，根据各支阀实际开度
Figure 114177DEST_PATH_IMAGE021
和各支阀开度的上 下限值得到各支阀最终控制量，将各支阀最终控制量传给主阀后压力稳压控制模块；
在不同控制周期匹配的双闭环控制中的外环控制周期
Figure 39408DEST_PATH_IMAGE001
中，当主阀实际开度
Figure 201399DEST_PATH_IMAGE022
满足
Figure 466158DEST_PATH_IMAGE023
时，将
Figure 484930DEST_PATH_IMAGE024
作为主阀最终控制量传输给 控制量下发模块，当主阀实际开度
Figure 209041DEST_PATH_IMAGE022
满足
Figure 548624DEST_PATH_IMAGE025
时，将
Figure 667890DEST_PATH_IMAGE026
作为主阀最终控制量传输给控制量下发模块；当主阀实际开度
Figure 123142DEST_PATH_IMAGE027
满足
Figure 131287DEST_PATH_IMAGE028
时，将
Figure 635081DEST_PATH_IMAGE029
作为主阀最终控制量传输给控制量下发模 块；
在不同控制周期匹配的双闭环控制中的内环控制周期
Figure 812115DEST_PATH_IMAGE030
中，当支阀实际开度
Figure 818030DEST_PATH_IMAGE031
满足
Figure 939569DEST_PATH_IMAGE032
时，将
Figure 247054DEST_PATH_IMAGE033
作为支阀最终控制量传输给主阀后压力稳压 控制模块；当支阀实际开度
Figure 340912DEST_PATH_IMAGE034
满足
Figure 574185DEST_PATH_IMAGE035
时，将
Figure 183021DEST_PATH_IMAGE036
作为支阀最终控制量 传输给主阀后压力稳压控制模块；当支阀实际开度
Figure 966300DEST_PATH_IMAGE037
满足
Figure 914664DEST_PATH_IMAGE038
时，将
Figure 882620DEST_PATH_IMAGE039
作为支阀最终控制量传输给主阀后压力稳压控制模块；
步骤5、主阀后压力稳压控制模块根据各支阀最终控制量，在各支阀最终控制量传输到 控制量下发模块之前，预先计算得到第
Figure 414971DEST_PATH_IMAGE040
周期所有支阀调整后的主阀后压力，再由 得到的主阀后压力预先计算出主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量，用来弥补主 阀后压力的变化值，使主阀后压力在支阀调整时保持不变；将得到的主阀开度的下一内环 控制周期补偿控制信号量和支阀的最终控制量同时传输至控制量下发模块；
步骤6、控制量下发模块将主阀最终控制量、各支阀最终控制量和主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量按照对应控制周期通过通讯接口下发到各阀门。
5.根据权利要求4所述的一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制方法，其特征 在于：步骤3所述流量分配模型的初始化由公式：
Figure 64258DEST_PATH_IMAGE041
给出，其 中，
Figure 929446DEST_PATH_IMAGE042
为主阀门初始总流量，
Figure 5986DEST_PATH_IMAGE043
为燃气密度，
Figure 589414DEST_PATH_IMAGE044
为阀门流量特性系数，
Figure 478611DEST_PATH_IMAGE045
为主阀后压力初 始设定值，
Figure 135988DEST_PATH_IMAGE046
为第
Figure 751472DEST_PATH_IMAGE047
个支阀门的初始开度，
Figure 759879DEST_PATH_IMAGE048
，
Figure 750969DEST_PATH_IMAGE049
为支阀个数；流量分配模型初始化 之后，主管与支管之间的流量关系由主阀后压力和支阀开度确定，由公式：
Figure 590749DEST_PATH_IMAGE050
给出，其中，
Figure 9092DEST_PATH_IMAGE051
为不同控制周期匹配的双闭环控制中的 内环控制第
Figure 3330DEST_PATH_IMAGE047
个支阀第
Figure 594849DEST_PATH_IMAGE052
周期的输出流量，
Figure 164501DEST_PATH_IMAGE053
为第
Figure 19325DEST_PATH_IMAGE054
周期主阀后压力，
Figure 799062DEST_PATH_IMAGE055
为 第
Figure 568173DEST_PATH_IMAGE047
个支阀第
Figure 320228DEST_PATH_IMAGE054
周期开度。
6.根据权利要求5所述的一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制方法，其特征在于：步骤4所述得到的主阀开度的上限值和下限值如下公式所示：
Figure 142691DEST_PATH_IMAGE056
Figure 347407DEST_PATH_IMAGE057
其中，
Figure 920208DEST_PATH_IMAGE058
为第
Figure 589087DEST_PATH_IMAGE059
周期主阀开度的上限值，
Figure 520134DEST_PATH_IMAGE060
为第
Figure 212147DEST_PATH_IMAGE059
周期主阀开度的下限值，
Figure 949158DEST_PATH_IMAGE061
为第
Figure 914621DEST_PATH_IMAGE062
周期内的主管总流量，
Figure 344466DEST_PATH_IMAGE063
为阀门流量特性系数，
Figure 523774DEST_PATH_IMAGE064
为历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制周期内的主阀开度最大变化 量，
Figure 736581DEST_PATH_IMAGE065
为计划升温变化增量，
Figure 380052DEST_PATH_IMAGE066
为第
Figure 652901DEST_PATH_IMAGE067
周期计划温度，
Figure 818041DEST_PATH_IMAGE068
分别 为不同控制周期匹配的双闭环控制外环控制第
Figure 896856DEST_PATH_IMAGE067
周期主阀前压力和主阀后压力；
所述得到的各支阀开度的上限值和下限值如下公式所示：
Figure 332516DEST_PATH_IMAGE069
Figure 979529DEST_PATH_IMAGE070
其中，
Figure 930168DEST_PATH_IMAGE071
分别为第
Figure 248891DEST_PATH_IMAGE047
个支阀第
Figure 539058DEST_PATH_IMAGE072
周期开度的上限值和下限值，
Figure 481607DEST_PATH_IMAGE073
为第
Figure 857224DEST_PATH_IMAGE047
个支阀门的第
Figure 215524DEST_PATH_IMAGE074
周期流量，
Figure 124312DEST_PATH_IMAGE075
为第
Figure 175445DEST_PATH_IMAGE076
周期主管总流 量，
Figure 38359DEST_PATH_IMAGE077
为第
Figure 262667DEST_PATH_IMAGE078
周期内支阀开度之和，
Figure 261847DEST_PATH_IMAGE079
为历史3个不同控制周期匹配的双闭环控制 内环控制周期内的第
Figure 999994DEST_PATH_IMAGE047
个支阀门开度最大变化量，
Figure 225570DEST_PATH_IMAGE055
为第
Figure 689787DEST_PATH_IMAGE047
个支阀第
Figure 871370DEST_PATH_IMAGE074
周期开度，
Figure 998726DEST_PATH_IMAGE080
为第
Figure 836232DEST_PATH_IMAGE081
周期主阀后压力，
Figure 340025DEST_PATH_IMAGE082
为第
Figure 641694DEST_PATH_IMAGE083
周期支阀后压力，
Figure 438486DEST_PATH_IMAGE084
为第
Figure 763288DEST_PATH_IMAGE081
周期不 同控制周期匹配的双闭环控制内环控制温度设定值，
Figure 133090DEST_PATH_IMAGE085
为第
Figure 335270DEST_PATH_IMAGE081
周期不同控制周期 匹配的双闭环控制内环控制温度变化增量。
7.根据权利要求6所述的一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制方法，其特征在于：步骤5所述计算出的主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量如下公式所示：
Figure 70008DEST_PATH_IMAGE086
其中，
Figure 616527DEST_PATH_IMAGE087
为主阀开度的下一内环控制周期补偿控制信号量，
Figure 790019DEST_PATH_IMAGE088
为主阀第
Figure 738383DEST_PATH_IMAGE083
周 期内开度，
Figure 148417DEST_PATH_IMAGE089
为第
Figure 119915DEST_PATH_IMAGE047
个支阀第
Figure 769202DEST_PATH_IMAGE090
周期内开度的截面积，
Figure 70609DEST_PATH_IMAGE091
为第
Figure 22515DEST_PATH_IMAGE047
个支阀第
Figure 917528DEST_PATH_IMAGE083
周 期开度，
Figure 104927DEST_PATH_IMAGE092
为第
Figure 526418DEST_PATH_IMAGE047
个支阀第
Figure 711543DEST_PATH_IMAGE093
周期实际开度，
Figure 782267DEST_PATH_IMAGE094
为第
Figure 773357DEST_PATH_IMAGE083
周期主阀前压力，
Figure 613137DEST_PATH_IMAGE095
为第
Figure 524156DEST_PATH_IMAGE083
周期主阀后压力，
Figure 754280DEST_PATH_IMAGE096
为预先计算得到的第
Figure 611378DEST_PATH_IMAGE097
周期所有支阀调整 后的主阀后压力。
CN201910993053.0A 2019-10-18 2019-10-18 一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法 Active CN110887057B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910993053.0A CN110887057B (zh) 2019-10-18 2019-10-18 一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910993053.0A CN110887057B (zh) 2019-10-18 2019-10-18 一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110887057A true CN110887057A (zh) 2020-03-17
CN110887057B CN110887057B (zh) 2021-05-18

Family

ID=69746294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910993053.0A Active CN110887057B (zh) 2019-10-18 2019-10-18 一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110887057B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112818610A (zh) * 2021-01-16 2021-05-18 西安交通大学 超临界水流动换热实验系统压力与流量的调控方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202284895U (zh) * 2011-10-08 2012-06-27 南京正光炉业有限责任公司 一种燃气室式加热炉的燃烧系统
JP2013068240A (ja) * 2011-09-21 2013-04-18 Kurimoto Ltd 複合バルブ
US20130309616A1 (en) * 2012-05-15 2013-11-21 John Zink Company, Llc Rapid Gas Exchange and Delivery System
CN104388667A (zh) * 2014-11-03 2015-03-04 浙江大学 辊底式热处理炉的高精度高可靠炉温控制系统和方法
CN106764445A (zh) * 2016-11-17 2017-05-31 东北大学 一种压缩空气工业系统的节能优化控制方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013068240A (ja) * 2011-09-21 2013-04-18 Kurimoto Ltd 複合バルブ
CN202284895U (zh) * 2011-10-08 2012-06-27 南京正光炉业有限责任公司 一种燃气室式加热炉的燃烧系统
US20130309616A1 (en) * 2012-05-15 2013-11-21 John Zink Company, Llc Rapid Gas Exchange and Delivery System
CN104388667A (zh) * 2014-11-03 2015-03-04 浙江大学 辊底式热处理炉的高精度高可靠炉温控制系统和方法
CN106764445A (zh) * 2016-11-17 2017-05-31 东北大学 一种压缩空气工业系统的节能优化控制方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112818610A (zh) * 2021-01-16 2021-05-18 西安交通大学 超临界水流动换热实验系统压力与流量的调控方法及系统
CN112818610B (zh) * 2021-01-16 2022-10-25 西安交通大学 超临界水流动换热实验系统压力与流量的调控方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110887057B (zh) 2021-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107820556B (zh) 用于确定液压网络的特性参数的方法和系统
JP7041697B2 (ja) チャンバ圧力制御方法及び装置、半導体設備
KR101662046B1 (ko) 압력 기초 질량 유량 제어기의 자기 증명을 위한 방법 및 장치
CN103343961B (zh) 锅炉汽温控制系统中减温水冲击导前汽温测点的动态补偿方法
CN108508870A (zh) 一种锅炉汽包水位控制系统性能评估及参数优化的方法
CN110887057B (zh) 一种燃气加热炉主管和支管流量匹配优化控制装置及方法
CN110658797B (zh) 一种氯化氢合成炉系统的优化控制方法
CN104456967A (zh) 一种恒定水温的控制方法和系统
US9470113B2 (en) Multivariable controls of heat recovery steam generation system
CN103207632B (zh) 用于煤气混合压力调节的控制系统和方法
CN111322885B (zh) 一种间冷系统百叶窗控制装置及其控制方法
CN104776488A (zh) 一种供热控制系统及其供热控制方法
CN103884391A (zh) 一种双反馈气体流量传感器
CN108700850B (zh) 一种pid调节算法、pid调节器和pid调节系统
CN109596339B (zh) 安全阀型式试验自动控制系统及方法
CN103021489B (zh) 核电站化学与容积控制系统下泄流温度的控制装置及方法
CN100475331C (zh) 反应器的温度控制方法及反应器的温度控制装置
JP2016023605A (ja) 燃料流量制御装置、燃焼器、ガスタービン、燃料流量制御方法及びプログラム
CN204830333U (zh) 适用于空调二级泵系统的变水温控制系统
CN110387533B (zh) 一种热丝cvd纳米金刚石涂层的自动控制方法
CN101493706B (zh) 一种钢料温度实时测量与控制方法及专用装置
CN102749939A (zh) 一种密闭腔pwm加热控制方法及其系统
CN112444307A (zh) 二氧化碳管线流量调节及差压流量计精度测试与校准系统
CN104712902B (zh) 一种气体恒流量输出的前馈控制装置和方法
CN105138041A (zh) 一种用于dcs实现的火电机组主汽温度的控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant