锅炉汽包水位控制策略的现状分析VIP免费

©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第36卷第3期2005年5月锅炉技术BOILERTECHNOLOGYVol.36,No.3May.,2005收稿日期:20040407;修回日期:20040702基金项目:美国通用公司Edison授予研究基金项目作者简介:周佳(1981),女,上海交通大学机械与动力工程学院在读硕士研究生。文章编号:CN311508(2005)03000506锅炉汽包水位控制策略的现状分析周佳,曹小玲,刘永文(上海交通大学机械与动力工程学院,上海200030)关键词:锅炉;汽包水位;三冲量;PID;控制策略摘要:概述了汽包水位经典三冲量控制方案及其特点,对现行先进汽包水位控制策略作了详细地分析,同时对汽包水位控制策略进行了总结,为开发锅炉汽包水位先进控制策略奠定了有意义的基础。中图分类号:TK223.1+3文献标识码:B1前言众所周知,锅炉给水流量和蒸汽流量都存在测量误差,更甚者是汽包里汽水混合物进行两相流动和各种机械振动造成汽包水位剧烈的振荡和波动。然而,目前很多汽包水位控制策略仅考虑到了给水流量和蒸汽流量测量误差的补偿问题,有的甚至没有考虑这些测量误差对控制系统的影响;随着对汽包水位控制的要求提高,汽包水位控制要求同时考虑给水流量测量误差、蒸汽流量测量误差和水位波动及振动,必须提供平稳的给水控制、提供充分的和可靠的汽包水位调节。为此,本文在美国通用公司(GE)Edison授予研究基金项目支持下,对国内外汽包水位控制策略进行了详细地分析与总结,为开发锅炉汽包水位先进控制策略奠定了基础。2汽包水位经典控制策略经典汽包水位控制策略包括单冲量、双冲量和三冲量控制,由于单冲量、双冲量及单级三冲量控制策略比较简单,并且难以适应现代各种复杂锅炉的控制要求,目前各种锅炉汽包水位控制绝大多数采用三冲量水位控制策略,本文仅对三冲量串级控制策略进行详细分析。在实际应用中,由于选定的控制阀门不一样,串级三冲量作为控制系统的设计也就不一样。2.1选用总给水阀门作为汽包水位控制阀门选用总给水阀门作为汽包水位控制阀门对于系统设计来说,方案成熟,是典型的串级三冲量控制设计,在实际现场应用中最为广泛。该系统的设计思想是:以锅炉汽包水位测量信号作为主控制信号,构成主调节回路,以蒸汽流量信号作为前馈信号,构成前馈调节回路,总给水流量作为串级信号,构成副调节回路,由主调节回路、前馈调节回路、副调节回路来共同构成锅炉汽包水位串级三冲量自动控制系统。引入蒸汽流量前馈信号可以消除“虚假水位”现象对自动控制的不良影响,引入给水流量串级信号可以消除给水侧压力扰动对自动控制的不良影响。其控制系统方框图如图1所示。图1串级三冲量控制方案A方框图该系统的优点是:(1)系统适合于对于汽包水位要求严格或变化频繁、虚假水位严重的系统;(2)对信号的静态配合要求没有那么严格,主调节器能自动校正信号配合不准所引起的误差;(3)可以实现无差调节(不存在稳态配合问题)。缺点有:(1)在整定参数时的步骤较多;(2)尤其©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net锅炉技术第36卷在无论主环还是副环,只要是有一个环发生振荡,就可能造成系统的崩溃。2.2选用进省煤器阀作为汽包水位控制阀门选用进省煤器阀作为汽包水位控制阀门对于系统设计来说,系统相对独立,控制思路也相对清晰。该系统的思想是,以锅炉汽包水位测量信号作为主控制信号,构成主调节回路,以蒸汽流量信号作为前馈信号,总给水流量也作为前馈信号,构成前馈调节回路,总给水流量减去减温水流量,即进省煤器的给水流量与前两个控制回路的输出构成副调节回路(即串级回路),由主调节回路、前馈调节回路、副调节回路来共同构成锅炉汽包水位串级三冲量自动控制系统。其控制系统方框图如图2所示。图2串级三冲量控制方案B方框图该系统实际是串级三冲量控制的一种变形,是在实际应用过程中为更好地满足工艺的要求而确立的;给水总管阀全开,然后将减温水阀与进省煤器的阀分离开来控制,由控制算法和软件来消除联动控制系统所带来的不便;该系统适合于对汽包水位要求严格或变化频繁,虚假水位严重的系统。3先进控制策略的发展3.1预测控制3.1.1预测函数控制预测...