CN114089626B - 一种偏差纠正的热工自动控制系统、设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种偏差纠正的热工自动控制系统、设备及可读存储介质，系统包括：再热蒸汽温度获取模块、再热蒸汽温度设定模块、超前/滞后模块、偏差计算模块、函数发生器、高位监视模块、低位监视模块、信号转换模块、常数发生器、与门模块、触发器、触发器、数据切换模块以及PID调节器。系统解决PID控制无法满足对大延迟控制对象的调节问题。通过对再热汽温烟气的分析，采取了偏差纠正算法，并进行精确控制，在满足生产工艺的条件下，触发“加量”或“减量”信号。使参数调整为合理运行范围，避免脱硝喷氨、再热汽温烟气挡板控制等被调量延迟时间过长的控制对象，PID控制调节效果不佳。

Description

一种偏差纠正的热工自动控制系统、设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及发电厂技术领域，尤其涉及一种具有针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统、设备及可读存储介质。
背景技术
火力发电厂内，热工自动控制多用闭环反馈控制，闭环反馈控制是基于反馈原理建立的自动控制。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为(输出)与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在火力发电厂，传统的闭环反馈控制采用PID调节算法。
但对于脱硝喷氨、再热汽温烟气挡板控制等被调量延迟时间过长的控制对象，PID控制调节效果不佳。
发明内容
本发明提供一种针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统，适用于脱硝喷氨、再热汽温烟气挡板控制等大延迟环节。
系统包括：再热蒸汽温度获取模块、再热蒸汽温度设定模块、第一超前/滞后模块、第二超前/滞后模块、第三超前/滞后模块、第一偏差计算模块、第二偏差计算模块、第三偏差计算模块、第四偏差计算模块、第五偏差计算模块、第六偏差计算模块、第一函数发生器、第二函数发生器、第三函数发生器、第四函数发生器、第五函数发生器、第一高位监视模块、第二高位监视模块、第三高位监视模块、第一低位监视模块、第二低位监视模块、第三低位监视模块、第一信号转换模块、第二信号转换模块、第三信号转换模块、第四信号转换模块、第五信号转换模块、第一常数发生器、第二常数发生器、第三常数发生器、第一与门模块、第二与门模块、第三与门模块、第四与门模块、第一触发器、第二触发器、第一数据切换模块、第二数据切换模块以及PID调节器。
优选地，第一再热蒸汽温度获取模块与第一超前/滞后模块输入端连接；第一超前/滞后模块输出端分别与第一偏差计算模块第一输入端、第二超前/滞后模块输入端、第四偏差计算模块第一输入端、第二偏差计算模块第一输入端、第三偏差计算模块第一输入端、第一高位监视模块第一输入端、第一函数发生器输入端、第一低位监视模块第一输入端以及第五偏差计算模块第一输入端连接；第二超前/滞后模块输入端输出端与第一偏差计算模块第二输入端连接；
再热蒸汽温度设定模块分别与第四偏差计算模块第二输入端、第二偏差计算模块第二输入端、第六偏差计算模块第一输入端、第一高位监视模块第二输入端连接；
第二偏差计算模块输出端与第二函数发生器输入端、第二函数发生器输出端与第二低位监视模块第二输入端连接；第一偏差计算模块输出端与增益偏置模块输入端连接；增益偏置模块输出端分别与第二高位监视模块第一输入端和第二低位监视模块第一输入端连接；第二低位监视模块输出端与第一信号转换模块输入端连接；
第四偏差计算模块输出端通过第三函数发生器与第一数据切换模块输入端连接；第六偏差计算模块第二输入端连接第一常数发生器；第六偏差计算模块输出端分别与第五偏差计算模块第二输入端、第三偏差计算模块第二输入端和第一低位监视模块第二输入端连接；第一低位监视模块输出端与第四信号转换模块输入端连接；第五偏差计算模块输出端与第五函数发生器输入端连接；第五函数发生器输出端与第二数据切换模块输入端连接；
第三偏差计算模块输出端通过第四函数发生器与第二高位监视模块第二输入端连接；第二高位监视模块输出端与第三信号转换模块输入端连接；
第一高位监视模块输出端与第二信号转换模块输入端连接；
第一信号转换模块输出端和第二信号转换模块输出端分别和第一与门模块输入端连接，第一与门模块输出端与第三与门模块输入端连接；
第一函数发生器输出端通过第五信号转换模块与第一触发器的复位端连接；
第三信号转换模块输出端和第四信号转换模块输出端分别和第二与门模块输入端连接，第二与门模块输出端与第四与门模块输入端连接；
第二再热蒸汽温度获取模块分别与第三高位监视模块输入端和第三低位监视模块输入端连接；
第三低位监视模块输出端与第三与门模块输入端连接；第三高位监视模块输出端与第四与门模块输入端连接；
自动状态获取模块分别与第三与门模块输入端和第四与门模块输入端连接；
第三与门模块输出端与第一触发器的置位端连接；第一触发器的输出端通过第六信号转换模块与第一数据切换模块输入端连接；
第四与门模块输出端与第二触发器的置位端连接；第二触发器的输出端通过第七信号转换模块与第二数据切换模块输入端连接；
第一数据切换模块输入端还连接第二常数发生器；第一数据切换模块输出端与第二数据切换模块输入端连接；第二数据切换模块输出端与PID调节器输入端连接；PID调节器输入端还连接第三常数发生器；PID调节器输出端通过第三超前/滞后模块输出偏差纠正指令。
优选地，第一触发器的复位端依次通过三个信号转换模块连接至第六信号转换模块。
优选地，第二触发器的复位端依次通过三个信号转换模块连接至第七信号转换模块。
本发明还提供一种实现针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统的设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序及针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统；
处理器，用于执行所述计算机程序及针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统，以实现针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统。
本发明还提供一种偏差纠正的热工自动控制系统的可读存储介质，所述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以实现针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供的针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统解决PID控制无法满足对大延迟控制对象的调节问题。通过对再热汽温烟气的分析，采取了偏差纠正算法，并进行精确控制，在满足生产工艺的条件下，触发“加量”或“减量”信号。并通过被调量与设定值的偏差，以及被调量变化速率两个参数，对生产工艺进行综合分析，设定相对应的条件进行判断，最后做出“加量”、“减量”或“不变”判断。使参数调整为合理运行范围，避免脱硝喷氨、再热汽温烟气挡板控制等被调量延迟时间过长的控制对象，PID控制调节效果不佳。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述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发明的一些实施例，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为针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
本发明提供的针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统的附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
在本发明提供的针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
如图1所示，本发明涉及的系统包括：第一再热蒸汽温度获取模块1、再热蒸汽温度设定模块2、第一超前/滞后模块3、第二超前/滞后模块4、第三超前/滞后模块5、第一偏差计算模块6、第二偏差计算模块7、第三偏差计算模块8、第四偏差计算模块9、第五偏差计算模块10、第六偏差计算模块11、第一函数发生器13、第二函数发生器15、第三函数发生器20、第四函数发生器26、第五函数发生器24、第一高位监视模块12、第二高位监视模块18、第三高位监视模块36、第一低位监视模块14、第二低位监视模块16、第三低位监视模块、第一信号转换模块19、第二信号转换模块28、第三信号转换模块27、第四信号转换模块23、第五信号转换模块31、第一常数发生器22、第二常数发生器42、第三常数发生器44、第一与门模块29、第二与门模块33、第三与门模块30、第四与门模块34、第一触发器32、第二触发器40、第一数据切换模块21、第二数据切换模块25以及PID调节器43。
第一再热蒸汽温度获取模块1与第一超前/滞后模块3输入端连接；第一超前/滞后模块3输出端分别与第一偏差计算模块6第一输入端、第二超前/滞后模块4输入端、第四偏差计算模块9第一输入端、第二偏差计算模块7第一输入端、第三偏差计算模块8第一输入端、第一高位监视模块12第一输入端、第一函数发生器13输入端、第一低位监视模块14第一输入端以及第五偏差计算模块10第一输入端连接；第二超前/滞后模块4输入端输出端与第一偏差计算模块6第二输入端连接；
再热蒸汽温度设定模块2分别与第四偏差计算模块9第二输入端、第二偏差计算模块7第二输入端、第六偏差计算模块11第一输入端、第一高位监视模块12第二输入端连接；
第二偏差计算模块7输出端与第二函数发生器15输入端、第二函数发生器15输出端与第二低位监视模块16第二输入端连接；第一偏差计算模块6输出端与增益偏置模块17输入端连接；增益偏置模块17输出端分别与第二高位监视模块18第一输入端和第二低位监视模块16第一输入端连接；第二低位监视模块16输出端与第一信号转换模块19输入端连接；
第四偏差计算模块9输出端通过第三函数发生器20与第一数据切换模块21输入端连接；第六偏差计算模块11第二输入端连接第一常数发生器22；第六偏差计算模块11输出端分别与第五偏差计算模块10第二输入端、第三偏差计算模块8第二输入端和第一低位监视模块14第二输入端连接；第一低位监视模块14输出端与第四信号转换模块23输入端连接；第五偏差计算模块10输出端与第五函数发生器24输入端连接；第五函数发生器24输出端与第二数据切换模块25输入端连接；
第三偏差计算模块8输出端通过第四函数发生器26与第二高位监视模块18第二输入端连接；第二高位监视模块18输出端与第三信号转换模块27输入端连接；
第一高位监视模块12输出端与第二信号转换模块28输入端连接；
第一信号转换模块19输出端和第二信号转换模块28输出端分别和第一与门模块29输入端连接，第一与门模块29输出端与第三与门模块30输入端连接；
第一函数发生器13输出端通过第五信号转换模块31与第一触发器32的复位端连接；
第三信号转换模块27输出端和第四信号转换模块23输出端分别和第二与门模块33输入端连接，第二与门模块33输出端与第四与门模块34输入端连接；
第二再热蒸汽温度获取模块35分别与第三高位监视模块36输入端和第三低位监视模块输入端37连接；
第三低位监视模块输出端与第三与门模块30输入端连接；第三高位监视模块36输出端与第四与门模块34输入端连接；
自动状态获取模块38分别与第三与门模块30输入端和第四与门模块34输入端连接；
第三与门模块30输出端与第一触发器32的置位端连接；第一触发器32的输出端通过第六信号转换模块39与第一数据切换模块21输入端连接；
第四与门模块34输出端与第二触发器40的置位端连接；第二触发器40的输出端通过第七信号转换模块41与第二数据切换模块25输入端连接；
第一数据切换模块21输入端还连接第二常数发生器42；第一数据切换模块21输出端与第二数据切换模块25输入端连接；第二数据切换模块25输出端与PID调节器43输入端连接；PID调节器43输入端还连接第三常数发生器44；PID调节器43输出端通过第三超前/滞后模块5输出偏差纠正指令。
第一触发器32的复位端依次通过三个信号转换模块连接至第六信号转换模块39。
第二触发器40的复位端依次通过三个信号转换模块连接至第七信号转换模块41。
本发明中，再热蒸汽温度获取模块采用WFGF-13F蒸汽温度传感器。
示例性的讲，系统还包括：中央数据处理器；中央数据处理器分别与再热蒸汽温度获取模块、再热蒸汽温度设定模块、第一超前/滞后模块、第二超前/滞后模块、第三超前/滞后模块、第一偏差计算模块、第二偏差计算模块、第三偏差计算模块、第四偏差计算模块、第五偏差计算模块、第六偏差计算模块、第一函数发生器、第二函数发生器、第三函数发生器、第四函数发生器、第五函数发生器、第一高位监视模块、第二高位监视模块、第三高位监视模块、第一低位监视模块、第二低位监视模块、第三低位监视模块、第一信号转换模块、第二信号转换模块、第三信号转换模块、第四信号转换模块、第五信号转换模块、第一常数发生器、第二常数发生器、第三常数发生器、第一与门模块、第二与门模块、第三与门模块、第四与门模块、第一触发器、第二触发器、第一数据切换模块、第二数据切换模块以及PID调节器连接；中央数据处理器用于接收用户输入的控制指令以及参数设置指令，对上述模块进行控制及参数设置。
系统还包括：显示屏和通信模块；显示屏与中央数据处理器连接，显示屏用于显示系统的运行状态。
中央数据处理器通过通信模块与上位机连接，将系统运行状态传输给上位机，同时接收上位机的控制指令以及参数设置指令。
本发明还提供一种实现针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统的设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序及针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统；
处理器，用于执行所述计算机程序及针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统，以实现针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统。
本发明还提供一种偏差纠正的热工自动控制系统的可读存储介质，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以实现针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统。
所属技术领域的技术人员能够理解，本发明还提供一种实现针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
本发明提供的实现针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
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发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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 (6)

1.一种针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统，其特征在于，包括：再热蒸汽温度获取模块、再热蒸汽温度设定模块、第一超前/滞后模块、第二超前/滞后模块、第三超前/滞后模块、第一偏差计算模块、第二偏差计算模块、第三偏差计算模块、第四偏差计算模块、第五偏差计算模块、第六偏差计算模块、第一函数发生器、第二函数发生器、第三函数发生器、第四函数发生器、第五函数发生器、第一高位监视模块、第二高位监视模块、第三高位监视模块、第一低位监视模块、第二低位监视模块、第三低位监视模块、第一信号转换模块、第二信号转换模块、第三信号转换模块、第四信号转换模块、第五信号转换模块、第一常数发生器、第二常数发生器、第三常数发生器、第一与门模块、第二与门模块、第三与门模块、第四与门模块、第一触发器、第二触发器、第一数据切换模块、第二数据切换模块、中央数据处理器以及PID调节器；
第一再热蒸汽温度获取模块与第一超前/滞后模块输入端连接；第一超前/滞后模块输出端分别与第一偏差计算模块第一输入端、第二超前/滞后模块输入端、第四偏差计算模块第一输入端、第二偏差计算模块第一输入端、第三偏差计算模块第一输入端、第一高位监视模块第一输入端、第一函数发生器输入端、第一低位监视模块第一输入端以及第五偏差计算模块第一输入端连接；第二超前/滞后模块输入端输出端与第一偏差计算模块第二输入端连接；
再热蒸汽温度设定模块分别与第四偏差计算模块第二输入端、第二偏差计算模块第二输入端、第六偏差计算模块第一输入端、第一高位监视模块第二输入端连接；
第二偏差计算模块输出端与第二函数发生器输入端、第二函数发生器输出端与第二低位监视模块第二输入端连接；第一偏差计算模块输出端与增益偏置模块输入端连接；增益偏置模块输出端分别与第二高位监视模块第一输入端和第二低位监视模块第一输入端连接；第二低位监视模块输出端与第一信号转换模块输入端连接；
第四偏差计算模块输出端通过第三函数发生器与第一数据切换模块输入端连接；第六偏差计算模块第二输入端连接第一常数发生器；第六偏差计算模块输出端分别与第五偏差计算模块第二输入端、第三偏差计算模块第二输入端和第一低位监视模块第二输入端连接；第一低位监视模块输出端与第四信号转换模块输入端连接；第五偏差计算模块输出端与第五函数发生器输入端连接；第五函数发生器输出端与第二数据切换模块输入端连接；
第三偏差计算模块输出端通过第四函数发生器与第二高位监视模块第二输入端连接；第二高位监视模块输出端与第三信号转换模块输入端连接；
第一高位监视模块输出端与第二信号转换模块输入端连接；
第一信号转换模块输出端和第二信号转换模块输出端分别和第一与门模块输入端连接，第一与门模块输出端与第三与门模块输入端连接；
第一函数发生器输出端通过第五信号转换模块与第一触发器的复位端连接；
第三信号转换模块输出端和第四信号转换模块输出端分别和第二与门模块输入端连接，第二与门模块输出端与第四与门模块输入端连接；
第二再热蒸汽温度获取模块分别与第三高位监视模块输入端和第三低位监视模块输入端连接；
第三低位监视模块输出端与第三与门模块输入端连接；第三高位监视模块输出端与第四与门模块输入端连接；
自动状态获取模块分别与第三与门模块输入端和第四与门模块输入端连接；
第三与门模块输出端与第一触发器的置位端连接；第一触发器的输出端通过第六信号转换模块与第一数据切换模块输入端连接；
第四与门模块输出端与第二触发器的置位端连接；第二触发器的输出端通过第七信号转换模块与第二数据切换模块输入端连接；
第一数据切换模块输入端还连接第二常数发生器；第一数据切换模块输出端与第二数据切换模块输入端连接；第二数据切换模块输出端与PID调节器输入端连接；PID调节器输入端还连接第三常数发生器；PID调节器输出端通过第三超前/滞后模块输出偏差纠正指令；
第一触发器的复位端依次通过三个信号转换模块连接至第六信号转换模块；
第二触发器的复位端依次通过三个信号转换模块连接至第七信号转换模块；
中央数据处理器分别与再热蒸汽温度获取模块、再热蒸汽温度设定模块、第一超前/滞后模块、第二超前/滞后模块、第三超前/滞后模块、第一偏差计算模块、第二偏差计算模块、第三偏差计算模块、第四偏差计算模块、第五偏差计算模块、第六偏差计算模块、第一函数发生器、第二函数发生器、第三函数发生器、第四函数发生器、第五函数发生器、第一高位监视模块、第二高位监视模块、第三高位监视模块、第一低位监视模块、第二低位监视模块、第三低位监视模块、第一信号转换模块、第二信号转换模块、第三信号转换模块、第四信号转换模块、第五信号转换模块、第一常数发生器、第二常数发生器、第三常数发生器、第一与门模块、第二与门模块、第三与门模块、第四与门模块、第一触发器、第二触发器、第一数据切换模块、第二数据切换模块以及PID调节器连接；
中央数据处理器用于接收用户输入的控制指令以及参数设置指令，对上述模块进行控制及参数设置。
2.根据权利要求1所述的针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统，其特征在于，
再热蒸汽温度获取模块采用WFGF-13F蒸汽温度传感器。
3.根据权利要求1所述的针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统，其特征在于，
还包括：显示屏；
显示屏与中央数据处理器连接，显示屏用于显示系统的运行状态。
4.根据权利要求1所述的针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统，其特征在于，
还包括：通信模块；
中央数据处理器通过通信模块与上位机连接，将系统运行状态传输给上位机，同时接收上位机的控制指令以及参数设置指令。
5.一种实现针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统的设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序及针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统；
处理器，用于执行所述计算机程序及针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统，以实现如权利要求1至4任意一项所述针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统。
6.一种偏差纠正的热工自动控制系统的可读存储介质，其特征在于，所述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以实现如权利要求1至4任意一项针对大延迟环节的偏差纠正的热工自动控制系统。
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