CN114110557B - 除氧器液位自动调节系统及方法 - Google Patents

除氧器液位自动调节系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种除氧器液位自动调节系统，其中，DCS控制器获取除氧器的液位测量值，并控制调整门开度与凝结水变频泵频率相耦合，使液位保持在液位设定值；在所监测的给水流量不小于预定给水流量的情况下，计算归一化的给水流量与归一化的入口流量之间的差值，将计算得到的差值作为凝结水变频泵的前馈量，并基于实际液位和液位设定值通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率；在所监测的给水流量小于预定给水流量的情况下，基于实际液位和液位设定值通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率。本发明实施例提供的方案，通过调整门和凝结水变频泵双控制对象实现除氧器液位自动调节，降低节流损失，节能效果显著。

Description

除氧器液位自动调节系统及方法
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种除氧器液位自动调节系统及方法。
背景技术
除氧器能够除去热力系统给水中的溶解氧及其他气体，防止热力设备腐蚀，是保证电厂和工业锅炉安全运行的重要设备。
本厂热电机组安装有两台凝结水泵，两台凝结水泵用来控制凝结水母管压力的大小，除氧器的液位则由除氧器入口处的调整门来控制；液位调整过程中，通过改变调整门的开度实现液位平衡，然而调整门开度的变化是改变通道流通阻力的调整方式，凝结水泵的输出功率并没有改变，经常出现调整门开度很小而凝结水泵输出功率较大的情况，比如，调整门的开度在30％左右，而凝结水泵保持35HZ的工作频率进行供水，从而造成节流损失，浪费电能。
发明内容
针对上述问题,本发明实施例提供了一种除氧器液位自动调节系统及方法。
本发明实施的一方面，提供了一种除氧器液位自动调节系统，包括DCS控制器、凝结水变频泵、位于除氧器入口的调整门、除氧器入口流量传感器、除氧器液位传感器以及给水流量传感器，
DCS控制器通过除氧器入口流量传感器实时监测除氧器的入口流量，通过给水流量传感器实时监测除氧器的给水流量，通过除氧器液位传感器实时监测除氧器的实际液位；
DCS控制器获取除氧器的液位设定值，并控制调整门开度与凝结水变频泵频率相偶合，自动调节达到相应平衡，使液位保持在液位设定值；
在所监测的给水流量不小于预定给水流量的情况下，计算归一化的给水流量与归一化的入口流量之间的差值，将计算得到的差值作为凝结水变频泵频率调整的前馈量，并基于实际液位和液位设定值通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率；
在所监测的给水流量小于预定给水流量的情况下，屏蔽归一化得到的前馈量，基于实际液位和液位设定值，通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于：调整过程中，首先将调整门开度调整至合适位置，比如理论最大开度的75％，此后通过调整凝结水变频泵的评率来调整液位，通过调整门和凝结水变频泵双控制对象实现除氧器液位自动调节，降低节流损失，节能效果显著。
可选的，还包括压力传感器，DCS控制器通过压力传感器实时监测凝结水母管的实际压力，在调节液位过程中当实际压力小于预定压力的情况下，闭锁凝结水变频泵的频率降低，通过改变调整门的开度调整液位。
可选的，DSC控制器通过降低凝结水变频泵的频率来降低除氧器液位的过程中，当凝结水变频泵的频率降低至预定频率时，闭锁凝结水变频泵的频率降低，通过降低调整门的开度来调节液位。
可选的，控制调整门开度过程中，调整门控制的最大开度为理论最大开度的75％。
本发明实时的又一方面，还提供了一种除氧器液位自动调节方法，应用于上述除氧器液位自动调节系统中的DCS控制器，包括：
实时监测除氧器的入口流量、除氧器的给水流量以及除氧器的实际液位；
获取除氧器的液位设定值，并控制调整门开度与凝结水变频泵频率相偶合，自动调节达到相应平衡，使实际液位保持在液位设定值；
在所监测的给水流量不小于预定给水流量的情况下，计算归一化的给水流量与归一化的入口流量之间的差值，将计算得到的差值作为凝结水变频泵频率调整的前馈量，并基于实际液位和液位设定值通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率；
在所监测的给水流量小于预定给水流量的情况下，屏蔽归一化得到的前馈量，基于实际液位和液位设定值通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率。
可选的，除氧器液位自动调节系统还包括压力传感器；
DCS控制器通过压力传感器实时监测凝结水母管的实际压力，在调节液位过程中当实际压力小于预定压力的情况下，闭锁凝结水变频泵的频率降低，通过改变调整门的开度调整液位。
可选的，通过降低凝结水变频泵的频率来降低除氧器液位的过程中，当凝结水变频泵的频率降低至预定频率时，闭锁凝结水变频泵的频率降低，通过降低调整门的开度来调节液位。
可选的，控制调整门开度过程中，调整门控制的最大开度为理论最大开度的75％。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种除氧器液位自动调节系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参见图1，本发明实施例提供的一种除氧器液位自动调节系统，包括DCS控制器、凝结水变频泵、位于除氧器入口的调整门、除氧器入口流量传感器、除氧器液位传感器以及给水流量传感器，
DCS控制器通过除氧器入口流量传感器实时监测除氧器的入口流量，通过给水流量传感器实时监测除氧器的给水流量，通过除氧器液位传感器实时监测除氧器的实际液位；
DCS控制器获取除氧器的液位设定值，并控制调整门开度与凝结水变频泵频率相偶合，自动调节达到相应平衡，使实际液位保持在液位设定值，自动调节过程中，可以先将调整门的开度控制在最大开度的75％，优先通过调整凝结水变频泵频率进行液位调整；
在所监测的给水流量不小于预定给水流量的情况下，计算归一化的给水流量与归一化的入口流量之间的差值，将计算得到的差值作为凝结水变频泵频率调整的前馈量，并基于实际液位和液位设定值通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率；为保证也为调节的快速性与准确性，在调节系统中引入归一化前馈，归一化前馈是自主发明的优化控制策略，除氧器液位的变化为用水量与供水量的差值即补水量的多少，通过给水流量与除氧器入口流量的变化趋势总结出其大概的对应关系，即给水流量、除氧器入口流量与凝结水变频泵的频率之间的规律，将归一化的给水流量与归一化的除氧器入口流量进行相减得出补水的相应量，即作为凝结水变频泵的前馈量。
在所监测的给水流量小于预定给水流量的情况下，屏蔽归一化得到的前馈量，基于实际液位和液位设定值，通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率。
本厂为热电350MW超临界机组，锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、尾部挡板调温、П型露天布置、固态排渣、全钢架悬吊结构，锅炉设计燃用烟煤，锅炉尾部设置SCR脱硝装置；炉后尾部布置一台四分仓容克式空气预热器；锅炉制造商为上海电气集团上海锅炉厂；机组控制系统采用DCS控制系统为新华XDC800控制系统。
在实施中，凝结水变频泵调节除氧器液位定值定为1850mm，将除氧器入口调整门液位定值定为1900mm。正常情况下，除氧器入口调整门全开液位定于1850mm，当凝结水泵变频调节降至23Hz最小出力后，液位如果继续上涨，超出1900mm后，由除氧器入口调整门进行辅助调节。
运行过程中，给水流量小于400t/h时，给水流量测量不准、波动较大，基于此增加凝结水变频泵频率单冲量调节切换逻辑，即当主给水流量小于420t/h时，凝结水泵变频调节回路只有除氧器实际液位一个调节变量，保证调整液位控制平稳；当主给水流量不小于420t/h时，将归一化的给水流量与归一化的入口流量进行相减得出补水量作为凝结水变频泵前馈量的单回路控制方式，满足负荷变化时凝结水变频泵的快速响应，同时能够减小由于除氧器入口调整门对除氧器入口流量扰动而影响凝结水变频泵的频率。
在实施中，还包括压力传感器，DCS控制器通过压力传感器实时监测凝结水母管的实际压力，在调节液位过程中当实际压力小于预定压力的情况下，闭锁凝结水变频泵的频率降低，即保持当前凝结水变频泵的频率不变，通过改变调整门的开度调整液位；为了确保凝结水母管压力大于0.8Mpa的设计压力，在通过降低凝结水泵的频率来降低液位时，当凝结水母管压力达到0.8Mpa则不允许再降低凝结水变频泵的频率。
在实施中，DSC控制器通过降低凝结水变频泵的频率来降低除氧器液位的过程中，当凝结水变频泵的频率降低至预定频率时，闭锁凝结水变频泵的频率降低，即保持当前凝结水变频泵的频率不变，通过降低调整门的开度来调节液位，实际生产中凝结水变频泵的最小出力为23Hz，即当频率降低至23Hz之后则不允许再降低凝结水变频泵的频率。
在实施中，控制调整门开度过程中，调整门控制的最大开度为理论最大开度的75％；通过对除氧器入口调整门进行流量特性实验，得出除氧器入口调整门开度在75％以上时无节流影响，通过这一特性对除氧器入口调整门开度进行限制，除氧器入口调整门投入PID单回路自动控制模式时只允许除氧器入口调整门最大开至75％，解决了除氧器液位调节迟缓与除氧器液位超调的现象。
通过双控制对象进行除氧器液位自动调节的应用与优化，节能效果显著，变频器最低可达到23Hz，每台凝结水变频泵电流每小时降低6A，每天节约电量4800瓦；同时根据给水流量的大小采用两种不同控制模式，有效的解决了凝结水系统管道在低负荷时震动大，调整门节流损失严重，控制系统滞后、相互偶合严重，控制对象不确定的难题。在变频调节下，除氧器水位控制平稳，动态和静态指标较好，为机组安全经济运行做出了重大贡献。
本发明实施例提供的一种除氧器液位自动调节方法，应用于上述除氧器液位自动调节系统中的DCS控制器，包括：
实时监测除氧器的入口流量、除氧器的给水流量以及除氧器的实际液位；
获取除氧器的液位设定值，并控制调整门开度与凝结水变频泵频率相偶合，自动调节达到相应平衡，使实际液位保持在液位设定值；
在所监测的给水流量不小于预定给水流量的情况下，计算归一化的给水流量与归一化的入口流量之间的差值，将计算得到的差值作为凝结水变频泵频率调整的前馈量，并基于实际液位和液位设定值通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率；
在所监测的给水流量小于预定给水流量的情况下，屏蔽归一化得到的前馈量，基于实际液位和液位设定值通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率。
在实施中，除氧器液位自动调节系统还包括压力传感器；
DCS控制器通过压力传感器实时监测凝结水母管的实际压力，在调节液位过程中当实际压力小于预定压力的情况下，闭锁凝结水变频泵的频率降低，通过改变调整门的开度调整液位。
在实施中，通过降低凝结水变频泵的频率来降低除氧器液位的过程中，当凝结水变频泵的频率降低至预定频率时，闭锁凝结水变频泵的频率降低，通过降低调整门的开度来调节液位。
在实施中，控制调整门开度过程中，调整门控制的最大开度为理论最大开度的75％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种除氧器液位自动调节系统，包括DCS控制器、凝结水变频泵、位于除氧器入口的调整门、除氧器入口流量传感器、除氧器液位传感器以及给水流量传感器，其特征在于，
DCS控制器通过除氧器入口流量传感器实时监测除氧器的入口流量，通过给水流量传感器实时监测除氧器的给水流量，通过除氧器液位传感器实时监测除氧器的实际液位；
DCS控制器获取除氧器的液位设定值，并控制调整门开度与凝结水变频泵频率相耦合，自动调节达到相应平衡，使实际液位保持在液位设定值；
在所监测的给水流量不小于预定给水流量的情况下，计算归一化的给水流量与归一化的入口流量之间的差值，将计算得到的差值作为凝结水变频泵频率调整的前馈量，并基于实际液位和液位设定值通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率；
在所监测的给水流量小于预定给水流量的情况下，屏蔽归一化得到的前馈量，基于实际液位和液位设定值，通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率；
还包括压力传感器，DCS控制器通过压力传感器实时监测凝结水母管的实际压力，在调节液位过程中当实际压力小于预定压力的情况下，闭锁凝结水变频泵的频率降低，避免压力过低，通过改变调整门的开度调整液位；
DSC控制器通过降低凝结水变频泵的频率来降低除氧器液位的过程中，当凝结水变频泵的频率降低至预定频率时，闭锁凝结水变频泵的频率降低，通过降低调整门的开度来调节液位。
2.如权利要求1所述的除氧器液位自动调节系统，其特征在于，控制调整门开度过程中，调整门控制的最大开度为理论最大开度的75%。
3.一种除氧器液位自动调节方法，其特征在于，应用于权利要求1或2所述除氧器液位自动调节系统中的DCS控制器，所述方法包括：
实时监测除氧器的入口流量、除氧器的给水流量以及除氧器的实际液位；
获取除氧器的液位设定值，并控制调整门开度与凝结水变频泵频率相耦合，自动调节达到相应平衡，使实际液位保持在液位设定值；
在所监测的给水流量不小于预定给水流量的情况下，计算归一化的给水流量与归一化的入口流量之间的差值，将计算得到的差值作为凝结水变频泵频率调整的前馈量，并基于实际液位和液位设定值通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率；
在所监测的给水流量小于预定给水流量的情况下，屏蔽归一化得到的前馈量，基于实际液位和液位设定值通过PID控制器调整凝结水变频泵的运行频率。
4.如权利要求3所述的除氧器液位自动调节方法，其特征在于，除氧器液位自动调节系统还包括压力传感器；
DCS控制器通过压力传感器实时监测凝结水母管的实际压力，在调节液位过程中当实际压力小于预定压力的情况下，闭锁凝结水变频泵的频率降低，通过改变调整门的开度调整液位。
5.如权利要求3所述的除氧器液位自动调节方法，其特征在于，通过降低凝结水变频泵的频率来降低除氧器液位的过程中，当凝结水变频泵的频率降低至预定频率时，闭锁凝结水变频泵的频率降低，通过降低调整门的开度来调节液位。
6.如权利要求3所述的除氧器液位自动调节方法，其特征在于，控制调整门开度过程中，调整门控制的最大开度为理论最大开度的75%。
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