鍋爐汽包水位控制策略的現(xiàn)狀分析

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1、第36卷第3期鍋爐技術(shù)Vol.36,No.32005年5月BOILERTECHNOLOGYMay.,2005文章編號(hào):CN311508(2005)03000506鍋爐汽包水位控制策略的現(xiàn)狀分析周佳,曹小玲,劉永文(上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,上海200030)關(guān)鍵詞:鍋爐;汽包水位;三沖量;PID;控制策略摘要:概述了汽包水位經(jīng)典三沖量控制方案及其特點(diǎn),對(duì)現(xiàn)行先進(jìn)汽包水位控制策略作了詳細(xì)地分析,同時(shí)對(duì)汽包水位控制策略進(jìn)行了總結(jié),為開(kāi)發(fā)鍋爐汽包水位先進(jìn)控制策略奠定了有意義的基礎(chǔ)。+中圖分類(lèi)號(hào):TK223.13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B選用總給水閥門(mén)作為汽包水位控制閥門(mén)對(duì)1前言于系

2、統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),方案成熟,是典型的串級(jí)三沖眾所周知,鍋爐給水流量和蒸汽流量都存在量控制設(shè)計(jì),在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中最為廣泛。該系測(cè)量誤差,更甚者是汽包里汽水混合物進(jìn)行兩相統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是:以鍋爐汽包水位測(cè)量信號(hào)作為流動(dòng)和各種機(jī)械振動(dòng)造成汽包水位劇烈的振蕩主控制信號(hào),構(gòu)成主調(diào)節(jié)回路,以蒸汽流量信號(hào)和波動(dòng)。然而,目前很多汽包水位控制策略?xún)H考作為前饋信號(hào),構(gòu)成前饋調(diào)節(jié)回路,總給水流量慮到了給水流量和蒸汽流量測(cè)量誤差的補(bǔ)償問(wèn)作為串級(jí)信號(hào),構(gòu)成副調(diào)節(jié)回路,由主調(diào)節(jié)回路、題,有的甚至沒(méi)有考慮這些測(cè)量誤差對(duì)控制系統(tǒng)前饋調(diào)節(jié)回路、副調(diào)節(jié)回路來(lái)共同構(gòu)成鍋爐汽包的影響;隨著對(duì)汽包水位控制的要求提高,汽

3、包水位串級(jí)三沖量自動(dòng)控制系統(tǒng)。引入蒸汽流量水位控制要求同時(shí)考慮給水流量測(cè)量誤差、蒸汽前饋信號(hào)可以消除“虛假水位”現(xiàn)象對(duì)自動(dòng)控制流量測(cè)量誤差和水位波動(dòng)及振動(dòng),必須提供平穩(wěn)的不良影響,引入給水流量串級(jí)信號(hào)可以消除給的給水控制、提供充分的和可靠的汽包水位調(diào)水側(cè)壓力擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)控制的不良影響。其控制節(jié)。為此,本文在美國(guó)通用公司(GE)Edison授系統(tǒng)方框圖如圖1所示。予研究基金項(xiàng)目支持下,對(duì)國(guó)內(nèi)外汽包水位控制策略進(jìn)行了詳細(xì)地分析與總結(jié),為開(kāi)發(fā)鍋爐汽包水位先進(jìn)控制策略奠定了基礎(chǔ)。2汽包水位經(jīng)典控制策略經(jīng)典汽包水位控制策略包括單沖量、雙沖量和三沖量控制,由于單沖量、雙沖量及單級(jí)三沖

4、量控制策略比較簡(jiǎn)單,并且難以適應(yīng)現(xiàn)代各種復(fù)圖1串級(jí)三沖量控制方案A方框圖雜鍋爐的控制要求,目前各種鍋爐汽包水位控制絕大多數(shù)采用三沖量水位控制策略,本文僅對(duì)三該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:(1)系統(tǒng)適合于對(duì)于汽包沖量串級(jí)控制策略進(jìn)行詳細(xì)分析。水位要求嚴(yán)格或變化頻繁、虛假水位嚴(yán)重的系在實(shí)際應(yīng)用中,由于選定的控制閥門(mén)不一統(tǒng);(2)對(duì)信號(hào)的靜態(tài)配合要求沒(méi)有那么嚴(yán)格,主樣,串級(jí)三沖量作為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也就不調(diào)節(jié)器能自動(dòng)校正信號(hào)配合不準(zhǔn)所引起的誤差;一樣。(3)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)(不存在穩(wěn)態(tài)配合問(wèn)題)。2.1選用總給水閥門(mén)作為汽包水位控制閥門(mén)缺點(diǎn)有:(1)在整定參數(shù)時(shí)的步驟較多;(2)尤其收稿日期

5、:20040407;修回日期:20040702基金項(xiàng)目:美國(guó)通用公司Edison授予研究基金項(xiàng)目作者簡(jiǎn)介:周佳(1981),女,上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院在讀碩士研究生。?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net6鍋爐技術(shù)第36卷在無(wú)論主環(huán)還是副環(huán),只要是有一個(gè)環(huán)發(fā)生振用具有對(duì)負(fù)荷變化前饋補(bǔ)償?shù)钠幌到y(tǒng)預(yù)蕩,就可能造成系統(tǒng)的崩潰。測(cè)函數(shù)控制策略。仿真結(jié)果表明,采用該新型汽2.2選用進(jìn)省煤器閥作為汽包水位控制閥門(mén)包水位系統(tǒng)

6、控制策略具有良好的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)選用進(jìn)省煤器閥作為汽包水位控制閥門(mén)對(duì)和很強(qiáng)的魯棒性。于系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,控制思路也相汽包水位控制系統(tǒng)如圖3所示。與常規(guī)PID對(duì)清晰。該系統(tǒng)的思想是,以鍋爐汽包水位測(cè)量-PID串級(jí)控制的不同之處在于,圖3中用PFC信號(hào)作為主控制信號(hào),構(gòu)成主調(diào)節(jié)回路,以蒸汽代替了常規(guī)外環(huán)的PID控制器。流量信號(hào)作為前饋信號(hào),總給水流量也作為前饋信號(hào),構(gòu)成前饋調(diào)節(jié)回路,總給水流量減去減溫水流量,即進(jìn)省煤器的給水流量與前兩個(gè)控制回路的輸出構(gòu)成副調(diào)節(jié)回路(即串級(jí)回路),由主調(diào)節(jié)回路、前饋調(diào)節(jié)回路、副調(diào)節(jié)回路來(lái)共同構(gòu)成鍋爐汽包水位串級(jí)三沖量自動(dòng)控制系統(tǒng)。其控

7、制系統(tǒng)方框圖如圖2所示。圖3三沖量汽包水位的PFC-PID控制框圖圖3中,H,H0———分別代表汽包水位及其給定值;Gw(s),Gd(s)———分別為給水流量和蒸汽流量對(duì)汽包水位的傳遞函數(shù)。εKdεGw(s)=,Gd(s)=-s(T1s+1)T2+1sPFC,Gc(s)———分別為預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法和PID控制器;rD,rG,rH———分別為蒸汽流量、給水流量和汽圖2串級(jí)三沖量控制方案B方框圖包水位測(cè)量變送器的傳遞系數(shù);nD,nG———分別為蒸汽流量和給水流量的分該系統(tǒng)實(shí)際是串級(jí)三沖量控制的一種變形,壓系數(shù);是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中為更好地滿(mǎn)足工