CN218379604U - 热电联产智慧供热流量解耦控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热电联产智慧供热流量解耦控制系统，包括依次安装在供热蒸汽管道上的截止阀、调节阀、第一流量变送器、第二流量变送器、汽汽换热器、出口截止阀、供热蒸汽联箱和第三流量变送器；预测控制器输出端与调节阀连接，预测控制器输入端与第二流量变送器、第三流量变送器连接；不同组的供热蒸汽管道之间通过连接管道连接，本实用新型采用了解耦控制回路，使得通过管道相连的两个系统在控制效果上相互独立，一方控制量的改变或扰动不会影响到另一方的控制效果；引入了预测控制算法和前馈控制量，可以预测和提前感知供热管网中的流量变化，实现流量的超前控制。即提升了蒸汽流量的控制品质，又实现了两台机组在控制效果上的相互独立。

Description

热电联产智慧供热流量解耦控制系统

技术领域

本实用新型涉及热电联产智慧供热流量解耦控制系统，属于热电厂技术领域。

背景技术

在热力生产过程中，由于被控对象存在纯迟延特性，使得其无法对系统的输出动作进行及时的响应，即便是测量反馈信号到达调节器，调节机关接受到调节信号后立即动作，也需要经过一段纯迟延时间后，被控对象才能接收到该调节信号，从而受到控制作用。然而，又由于存在较大的容积迟延，使得被控对象即便接收到控制信号，其状态也要经过一段较长的时间才能变化到设定值上。预测控制算法可以根据预测模型预判被控对象在当前调节量下的未来状态，相比于传统控制方法可以做到提前增大或减小调节量，从而提高被控对象的响应速度，提高控制品质。

在两台相互关联的供热机组中，当其中一台机组的供热流量发生变化，将会影响到另外一台机组的供热流量，此时两台机组之间就存在耦合关系，而解耦控制系统可以通过寻找合适的控制规律来消除系统中各控制回路之间的相互耦合关系，使每一个输入只控制相应的一个输出，每一个输出又只受到一个控制的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供热电联产智慧供热流量解耦控制系统，一方面通过预测控制算法解决上述背景技术中提出的由于供热管道较长，阀门动作后需要经过比较长的时间，流量变送器才能感知到管道内流量的变化，流量对象表现出大迟延特性的问题；另一方面，通过设计解耦控制回路解决上述背景技术中提出的两台关联机组之间的耦合问题。

本实用新型的技术方案如下：

热电联产智慧供热流量解耦控制系统，包括依次安装在供热蒸汽管道上的截止阀、调节阀、第一流量变送器、第二流量变送器、汽汽换热器、出口截止阀、供热蒸汽联箱和第三流量变送器；

预测控制器，所述预测控制器输出端与调节阀连接，所述预测控制器输入端与第二流量变送器、第三流量变送器连接；

不同组的供热蒸汽管道之间通过连接管道连接，所述连接管道端头设置在第一流量变送器和第二流量变送器之间。

优选的，所述汽汽换热器和出口截止阀之间安装有中压减温器，所述中压减温器依次通过中压减温水调节阀、中压减温水截止阀与中压减温水母管连接。

优选的，所述供热蒸汽管道首端用于与锅炉连接，所述供热蒸汽管道尾端用于与热网连接。

优选的，所述第一流量变送器和第二流量变送器之间安装有入口截止阀，所述连接管道端头设置在第一流量变送器和入口截止阀之间。

优选的，所述供热蒸汽管道首端用于与供热抽汽口连接，所述供热蒸汽管道尾端用于与热网连接。

本实用新型具有如下有益效果：

与传统的PID控制器相比，预测控制器有更快的响应速度，更小的超调量，提升了被控对象的控制品质；其次，本实用新型采用了解耦控制回路，使得通过管道相连的两个系统(#1锅炉和#2锅炉，#1机和#2机)在控制效果上相互独立，一方控制量的改变或扰动不会影响到另一方的控制效果；再次，本实用新型引入了控制算法和前馈控制量，可以提前感知供热管网中的流量变化，实现流量的超前控制。因此，通过本实用新型，即提升了蒸汽流量的控制品质，又实现了两台机组在控制效果上的相互独立。

附图说明

图1为本实用新型中压供热蒸汽解耦控制系统工艺流程图；

图2为本实用新型高压供热蒸汽解耦控制系统工艺流程图；

图3为本实用新型中压供热蒸汽解耦控制系统方框图；

图4为本实用新型高压供热蒸汽解耦控制系统方框图。

图中附图标记表示为：

1、供热蒸汽管道；2、截止阀；3、调节阀；4、第一流量变送器；5、预测控制器；6、连接管道；7、第二流量变送器；8、汽汽换热器；9、第三流量变送器；10、出口截止阀；11、供热蒸汽联箱；12、入口截止阀；13、中压减温水截止阀；14、中压减温水调节阀；15、中压减温器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

实施例一：

如图1和3所示：在#1机组汽汽换热器和#2机组汽汽换热器的中压供热蒸汽管道1上设置一套中压供热蒸汽解耦控制系统；

中压供热蒸汽解耦控制系统包括：

#1机组锅炉和热网之间连接的供热蒸汽管道1，#2机组锅炉和热网之间连接的供热蒸汽管道1；

供热蒸汽管道1上从机组锅炉向热网依次安装有截止阀2(蒸汽截止阀)、调节阀3(蒸汽调节阀)、第一流量变送器4、第二流量变送器7、汽汽换热器8、中压减温器15、出口截止阀10、供热蒸汽联箱11和第三流量变送器9；

预测控制器5输出端与调节阀3连接，预测控制器5输入端与第二流量变送器7、第三流量变送器9连接；

两组供热蒸汽管道1之间通过连接管道6连接，连接管道6端头设置在第一流量变送器4和第二流量变送器7之间；

中压减温器15一路通过中压减温水调节阀14、中压减温水截止阀13与中压减温水母管连接；

预测控制器5根据汽汽换热器8中压蒸汽入口的第二流量变送器7的反馈值与汽汽换热器8中压蒸汽出口的第三流量变送器9的前馈值计算出控制量，作用在调节阀3上，通过控制调节阀3的阀门开度，控制进入汽汽换热器8的中压蒸汽流量；

汽汽换热器8中压蒸汽入口的第二流量变送器7的流量数据作为反馈值实现控制系统的闭环控制；汽汽换热器8中压蒸汽出口的第三流量变送器9流量数据作为前馈值实现控制系统的超前控制。

假定#1机组锅炉与#2机组锅炉中压供热蒸汽连接管道6中的蒸汽流向为由#1机组锅炉流向#2机组锅炉，当#1机组锅炉中压供热蒸汽流量设定值减小(或增大)时，#1机组锅炉中压供热蒸汽的调节阀3动作，阀门开度减小(或增大)，因此，#1机组锅炉的汽汽换热器8中压蒸汽入口流量(第一流量变送器7)减小(或增大)，通过中压供热蒸汽连接管道6进入#2机组锅炉汽汽换热器8的中压蒸汽流量也减小(或增大)。由于#2机组锅炉中压供热蒸汽流量的设定值不变，此时#2机组锅炉中压供热蒸汽调节阀3动作，阀门开度增大(或减小)，#2机组锅炉提供的中压蒸汽流量增大(或减小)，保证进入#2机组锅炉汽汽换热器8的中压蒸汽流量稳态不变。

实施例二：

如图2和4所示：在#1机组汽汽换热器和#2机组汽汽换热器的高压供热蒸汽管道1上设置一套高压供热蒸汽解耦控制系统：

高压供热蒸汽解耦控制系统包括：

#1机和热网之间连接的供热蒸汽管道1，#2机和热网之间连接的供热蒸汽管道1；

供热蒸汽管道1上从#1/2机向热网依次安装有截止阀2(抽汽截止阀)、调节阀3(抽汽调节阀)、第一流量变送器4、入口截止阀12、第二流量变送器7、汽汽换热器8、出口截止阀10、供热蒸汽联箱11和第三流量变送器9；

预测控制器5输出端与调节阀3连接，预测控制器5输入端与第二流量变送器7、第三流量变送器9连接；

两组供热蒸汽管道1之间通过连接管道6连接，连接管道6端头设置在第一流量变送器4和入口截止阀12之间；

预测控制器5根据汽汽换热器8高压蒸汽入口的第二流量变送器7的反馈值与汽汽换热器8高压蒸汽出口的第三流量变送器9的前馈值计算出控制量，作用在高压供热的调节阀3上，通过控制调节阀3的阀门开度，控制进入汽汽换热器8的高压蒸汽流量。

汽汽换热器8高压蒸汽入口的第二流量变送器7的流量数据作为反馈值实现控制系统的闭环控制；汽汽换热器8高压蒸汽出口的第三流量变送器9的流量数据作为前馈值实现控制系统的超前控制。

假定#1机与#2机高压供热蒸汽连接管道6中的蒸汽流向为由#1机流向#2机时，当#1机高压供热蒸汽流量设定值减小(或增大)时，#1机高压供热抽汽调节阀3动作，阀门开度减小(或增大)，因此，#1机汽汽换热器8高压蒸汽入口流量第二流量变送器7减小(或增大)，通过高压供热蒸汽连接管道6进入#2机汽汽换热器8的高压蒸汽流量也减小(或增大)。由于#2机高压供热蒸汽流量的设定值不变，此时#2机高压供热抽汽调节阀3动作，阀门开度增大(或减小)，#2机提供的高压蒸汽流量增大(或减小)，保证进入#2机汽汽换热器8的高压蒸汽流量稳态不变。

由上述说明可以看出，本实用新型具有超前控制及预测控制的功能，同时能够解决两台相关联的供热机组间的蒸汽流量耦合问题，是一种反应迅速、智能的控制系统。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.热电联产智慧供热流量解耦控制系统，其特征在于：包括依次安装在供热蒸汽管道(1)上的截止阀(2)、调节阀(3)、第一流量变送器(4)、第二流量变送器(7)、汽汽换热器(8)、出口截止阀(10)、供热蒸汽联箱(11)和第三流量变送器(9)；

预测控制器(5)，所述预测控制器(5)输出端与调节阀(3)连接，所述预测控制器(5)输入端与第二流量变送器(7)、第三流量变送器(9)连接；

不同组的供热蒸汽管道(1)之间通过连接管道(6)连接，所述连接管道(6)端头设置在第一流量变送器(4)和第二流量变送器(7)之间。

2.如权利要求1所述的热电联产智慧供热流量解耦控制系统，其特征在于：所述汽汽换热器(8)和出口截止阀(10)之间安装有中压减温器(15)，所述中压减温器(15)依次通过中压减温水调节阀(14)、中压减温水截止阀(13)与中压减温水母管连接。

3.如权利要求2所述的热电联产智慧供热流量解耦控制系统，其特征在于：所述供热蒸汽管道(1)首端用于与锅炉连接，所述供热蒸汽管道(1)尾端用于与热网连接。

4.如权利要求1所述的热电联产智慧供热流量解耦控制系统，其特征在于：所述第一流量变送器(4)和第二流量变送器(7)之间安装有入口截止阀(12)，所述连接管道(6)端头设置在第一流量变送器(4)和入口截止阀(12)之间。

5.如权利要求4所述的热电联产智慧供热流量解耦控制系统，其特征在于：所述供热蒸汽管道(1)首端用于与供热抽汽口连接，所述供热蒸汽管道(1)尾端用于与热网连接。

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