CN113717757B - 一种粉煤加压输送的变比例反馈调节方法 - Google Patents

一种粉煤加压输送的变比例反馈调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粉煤加压输送的变比例反馈调节方法，粉煤加压输送流程为从粉煤储罐中引出多条煤线吸入口，粉煤从所述煤线吸入口进入管道加速器后通过作为前馈控制密度测点的第一密度计，再通过流量调节阀进行流量调节后，分别经过速度计及作为反馈控制密度测点的第二密度计后进入气化炉中；通过设定流量调节阀的控制逻辑及制定的控制策略实现变比例控制方式，减少初始段的超调，改善煤线波动的调节质量，达到减少粉煤输送的大幅波动的问题。

Description

一种粉煤加压输送的变比例反馈调节方法
技术领域
本发明涉及加压密相输送技术领域，尤其涉及一种粉煤加压输送的变比例反馈调节方法。
背景技术
随着国家宏观发展战略的转变, 已把清洁煤技术作为可持续发展转变的战略措施之一，得到了中央政府的大力支持。
其中，煤气化是煤清洁利用的核心技术，而煤气化工艺中，粉煤的稳流输送是干粉煤气化炉稳定运行的前提和控制的关键。目前，粉煤输送工艺大多采用单锥多支路上出料或者多锥多支路下出料结构形式，在输送罐底部设置垂直于粉煤管口的流化板，基本能够保证粉煤较准确的按要求输送粉煤。但在实际运行中，由于间断的粉煤下料会对粉煤输送罐底部气固流化区域造成扰动，而粉煤输送罐底部流化区域吸入口粉煤的密度，导致粉煤流量大幅波动，且长时间无法恢复稳定。粉煤流量是由采用负反馈调节的粉煤密度控制方式不能满足快速响应的要求，造成粉煤密度和流量大幅变化且回调时间较长，极易造成气化炉燃烧区域的欠烧或过热。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种粉煤加压输送的变比例反馈调节方法。
本发明提供的一种粉煤加压输送的变比例反馈调节方法，粉煤加压输送流程为从粉煤储罐中引出多条煤线吸入口，粉煤从所述煤线吸入口进入管道加速器后通过作为前馈控制密度测点的第一密度计，再通过流量调节阀进行流量调节后，分别经过速度计及作为反馈控制密度测点的第二密度计后进入气化炉中。
优选的，变比例反馈调节方法采用变比例微分积分调节，其中，流量调节阀的比例调节部分控制逻辑如下：
1）煤粉流量控制的调阀采用变比例及微分积分控制，其中比例调节部分P=kp*e；其中，kp为比例输出；e为偏差，即“设定值”减“检测到的被调量”；
2）为了区分氧煤比处于高或者低，人为将氧煤比划分为高高、偏高、合适、偏低及低低五个区段；
3）为了体现此时煤粉密度与上一秒煤粉密度的变化幅度，将当前时间第一密度计的数值和上一秒第二密度计的数值做差，取绝对值定义为密度变化值，将密度变化值分成为密度变化大大、密度变化大、密度变化小、密度变化小小、密度变化微小；
4）将比例输出kp分为超大幅比例调节、大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节及无比例调节五个区段，并按照制定的控制策略进行变比例反馈调节。
优选的，所述控制策略如下：
1）当氧煤比高高时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为超大幅比例调节、大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节及无比例调节五个区段；
2）当氧煤比偏高时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节、无比例调节及无比例调节五个区段；
3）当氧煤比合适时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为较大幅比例调节、微小幅比例调节、无比例调节、无比例调节及无比例调节五个区段；
4）当氧煤比偏低时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节、无比例调节及无比例调节五个区段；
5）当氧煤比低低时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为超大幅比例调节、大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节、无比例调节五个区段。
优选的，所述前馈控制密度测点及反馈控制密度测点均提供硬件支持。
相对于现有技术而言，本发明的有益效果是：
本发明的粉煤加压输送的变比例反馈调节方法，结合流程特点增加前反馈调节，优化了粉煤流量的控制方式，从而达到减少粉煤输送的大幅波动问题。控制策略中的变比例控制方式可以减少初始段（偏差较大时）的超调，改善煤线波动的调节质量。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的一种粉煤加压输送的流程图的结构示意图；
图2为定比例反馈调节波形图的结构示意图；
图3为变比例反馈调节波形图的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
请参考图1~图3，图2中，x轴为响应时间，y轴为煤粉密度；做稳定性试验，将一阶跃输入加到系统中，观察煤粉密度的反馈调节变化；图3中，x轴为响应时间，y轴为煤粉密度；做稳定性试验，将一阶跃输入加到系统中，观察煤粉密度的反馈调节变化。
本发明的实施例提供了一种粉煤加压输送的变比例反馈调节方法，粉煤加压输送流程为从粉煤储罐中引出多条煤线吸入口，粉煤从煤线吸入口进入管道加速器后通过作为前馈控制密度测点的第一密度计，再通过流量调节阀进行流量调节后，分别经过速度计及作为反馈控制密度测点的第二密度计后进入气化炉中。
该流程中煤粉流量作为被控制量，流量是该管道煤粉速度和煤粉密度的乘积，管道煤粉速度由加速氮气调阀控制氮气流量进行调节，因为氮气密度恒定，管道煤粉速度自控稳定性很强。所以煤粉流量调节的关键是煤粉的密度控制，煤粉密度由流量调节阀控制；原设计中定比例反馈调节是负反馈调节，震荡周期较长，调节速度慢；本专利设置前置测点，使用变比例反馈调节方式，克服超调问题。
在一优选实施例中，变比例反馈调节方法采用变比例微分积分调节，其中，流量调节阀的比例调节部分控制逻辑如下，微分积分调节部分不是本申请的重点，略过描述：
1）煤粉流量控制的调阀采用变比例及微分积分控制，其中比例调节部分P=kp*e；其中，kp为比例输出；e为偏差，即“设定值”减“检测到的被调量”；
2）为了区分氧煤比处于高或者低，人为将氧煤比划分为高高、偏高、合适、偏低及低低五个区段；
3）为了体现此时煤粉密度与上一秒煤粉密度的变化幅度，将当前时间第一密度计的数值和上一秒第二密度计的数值做差，取绝对值定义为密度变化值，将密度变化值分成为密度变化大大、密度变化大、密度变化小、密度变化小小、密度变化微小。
4）将比例输出kp分为超大幅比例调节、大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节及无比例调节五个区段，并按照制定的控制策略进行变比例反馈调节。
举例说明：
假如此时氧煤比O/C为1.6，属于氧煤比偏高。第二密度计上一秒密度为300kg/m3，第一密度计此时密度为460kg/m3，密度变化值|Δρ|为|460-300|=160 kg/m3，属于密度变化大。从控制策略表中可查，对应采用较大幅比例调节kp=3。此时煤粉调阀控制器中的比例调节P=kp*e=3*e，调阀控制器中的微分积分调节选用固定值，具体微分积分调节不在此专利讨论范围内。
假如此时氧煤比为2.1，属于氧煤比高高。第二密度计上一秒密度为300kg/m3，第一密度计此时密度为160kg/m3，密度变化值为|300-160|=140 kg/m3，属于密度变化大。从控制策略表中可查，对应采用大幅比例调节kp=4。此时煤粉调阀控制器中的比例调节P=kp*e=4*e，调阀控制器中的微分积分调节选用固定值，具体微分积分调节不在此专利讨论范围内。
比例调节部分控制策略如表1所示：
Figure 148815DEST_PATH_IMAGE002
注：密度变化划分数值，氧煤比划分数值可根据实际情况调节。此表仅作为示例。
在一优选实施例中；优选的，所述比例调节部分控制策略如下：
1）当氧煤比高高时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为超大幅比例调节、大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节及无比例调节五个区段；
2）当氧煤比偏高时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节、无比例调节及无比例调节五个区段；
3）当氧煤比合适时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为较大幅比例调节、微小幅比例调节、无比例调节、无比例调节及无比例调节五个区段；
4）当氧煤比偏低时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节、无比例调节及无比例调节五个区段；
5）当氧煤比低低时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为超大幅比例调节、大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节、无比例调节五个区段；
控制策略中的变比例控制方式可以减少初始段（偏差较大时）的超调，改善煤线波动的调节质量。
在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种粉煤加压输送的变比例反馈调节方法，其特征在于，粉煤加压输送流程为从粉煤储罐中引出多条煤线吸入口，粉煤从所述煤线吸入口进入管道加速器后通过作为前馈控制密度测点的第一密度计，再通过流量调节阀进行流量调节后，分别经过速度计及作为反馈控制密度测点的第二密度计后进入气化炉中；
变比例反馈调节方法采用变比例微分积分调节，其中，流量调节阀的比例调节部分控制逻辑如下：
1）煤粉流量控制的调阀采用变比例及微分积分控制，其中比例调节部分P=kp*e；其中，kp为比例输出；e为偏差，即“设定值”减“检测到的被调量”；
2）为了区分氧煤比处于高或者低，人为将氧煤比划分为高高、偏高、合适、偏低及低低五个区段；
3）为了体现此时煤粉密度与上一秒煤粉密度的变化幅度，将当前时间第一密度计的数值和上一秒第二密度计的数值做差，取绝对值定义为密度变化值，将密度变化值分成为密度变化大大、密度变化大、密度变化小、密度变化小小、密度变化微小；
4）将比例输出kp分为超大幅比例调节、大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节及无比例调节五个区段，并按照制定的控制策略进行变比例反馈调节；
所述控制策略如下：
1）当氧煤比高高时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为超大幅比例调节、大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节及无比例调节五个区段；
2）当氧煤比偏高时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节、无比例调节及无比例调节五个区段；
3）当氧煤比合适时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为较大幅比例调节、微小幅比例调节、无比例调节、无比例调节及无比例调节五个区段；
4）当氧煤比偏低时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节、无比例调节及无比例调节五个区段；
5）当氧煤比低低时，密度变化分为大大、大、小、小小、微小，分别对应比例输出为超大幅比例调节、大幅比例调节、较大幅比例调节、微小幅比例调节、无比例调节五个区段。
2.根据权利要求1所述的粉煤加压输送的变比例反馈调节方法，其特征在于，所述前馈控制密度测点及反馈控制密度测点均提供硬件支持。
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