锅炉液位的控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种锅炉液位的控制系统及其控制方法，该方法包括将锅炉的液位变送器发送的实时信号与预设信号进行比较，确定锅炉的运行误差；将运行误差通过模糊控制器进行多次数模转化得到输出量，输出量用于控制调节阀的开度以使锅炉的液位在预设范围内。采用模糊控制器对变送器发送检测到的实时信号进行多次的模糊变换，使得锅炉中的运行误差得到实时调整，提高锅炉控制系统对动态环境的适应能力，增加了锅炉系统的控制效果。

Boiler liquid level control system and control method thereof

The present invention provides a control system of boiler and its control method, the method includes real-time signal transmission liquid level transmitter of the boiler is compared with a preset signal, determining the error of boiler operation; will run error multiple digital analog conversion output obtained by fuzzy controller, the output is used to control the valve opening to the boiler liquid level in a preset range. The real-time signal fuzzy controller to the transmitter transmits a detected number of fuzzy transformation, which makes the error in the boiler operation to obtain real-time adjustment, improve the ability to adapt to the dynamic environment of the boiler control system, increase the control effect of boiler system.

【技术实现步骤摘要】
锅炉液位的控制系统及其控制方法
本专利技术涉及锅炉液位控制设备
，具体而言，涉及一种锅炉液位的控制系统及其控制方法。
技术介绍
烧结余热的利用是采用烧结环冷烟气锅炉经过回收采集到的烟气余热进行发电。具体来讲就是结合余热发电技术，把余热锅炉释放出的热蒸汽推动汽轮机组，使汽轮机组进行做功，最后产生电力的新型节能技术。它与传统的火力发电技术相比，有着得天独厚的优势，在不消耗外部能源，不排放污染气体、污染粉尘与其他有害气体的前提下，使余热能源有效的利用，这将成为我国工业发展的必然趋势与处理工业排污的解决办法，在节能减排与改善污染环境下将做出巨大贡献。烧结余热锅炉按照工艺系统来分可以分成两部份：烟气以及汽水系统。烟气部分是循环风机抽取由烧结环冷机产生的高温烟气，经过除尘系统，分别进入锅炉过热器、上蒸发器、下蒸发器、省煤器等进行成分换热，再次送回至烧结环冷机继续冷却烧结矿掉。汽水流程为：由能源系统供给的纯水，经除氧给水泵，由锅炉纯水槽经副级省煤器，送入除氧器热力除氧；锅炉给水经过除氧后，通过给水泵，经省煤器，直接送入炉顶的汽包；给水和汽包内已有的水混合成炉水，通过连接管路和热水循环送往上下两级蒸发器，生成的汽水混合物从上集箱的汽水连通管送入汽包，饱和蒸汽从设于汽包内的汽水分离器中分离出来，送往过热器过热，并利用减温器使蒸汽温度达到要求后，送入管网；分离出来的水，再次进入蒸发器内进行循环。从每种意义上说，锅炉汽水流程也是一个闭路循环。如何将余热锅炉的汽包液位、蒸汽温度、压力以及循环水泵给水和烟气的流量控制得当，是对于被控对象的主要控制目标。(1)汽包液位控制对于锅炉汽包液位的控制是锅炉控制的重中之重，保证汽包液位调节在±区间，可以保证最大蒸发面积，保持持续的产气量，增加发电产量，同时又可以保障锅炉运行安全。(2)蒸汽温度和压力控制锅炉生产工艺的一个重要参数就是蒸汽温度。过热的蒸汽会对生产运行带来不利的影响，甚至会损坏过热器炉管道，由于现行的锅炉金属强度安全系数多为下限设计，温度过高或者大大超过了设定温度将会影响设备的使用年限。但同时，为了可以使锅炉发挥出最大的效率，还是必须将蒸汽温度稳定在锅炉的额定进气温度附近。(3)给水量控制锅炉控制的另一个重要因素就是给水量的控制。一般的，由汽包液位来决定给水量的大小，液位上升时，要减少给水量，而液位下降时，就需要增大给水。需要注意的是给水量的频繁调整会导致汽包液位的上下波动，如果波动过于频繁，也不利于锅炉的产气量，影响产量，剧烈频繁的波动甚至会影响锅炉的安全运行。(4)烧结烟气流量控制烧结余热工艺生产的热源来自于烧结矿进入环冷机后进行冷却时产生的烟气。烧结在生产过程中存在很大的波动性。直接导致高温烟气的不稳定。由于烧结烟温是无法进行调整的，所以当烟温下降时，适当的加大烟气流量，对于保持热量的损失。锅炉的安全生产与制造理想蒸汽的重要指标是锅炉汽包液位。液位的高低将直接影响锅炉运行的安全与效率。当液位过低时，有可能破坏水冷壁，甚至会引起锅炉爆炸。当液位过高时，将影响汽水分离，使得蒸汽含水量大大增加，破坏汽轮机叶片，严重时使之破损与断裂。所以，保持液位的相对稳定是烧结余热发电生产中是至关重要的一个环节[5-7]。在以往的烧结余热锅炉控制中，经常采用PID等传统控制方法进行调节控制。由于烧结热源随烧结生产不断变化，造成余热锅炉汽包液位频繁大幅度波动。因此，只使用传统PID来控制余热锅炉液位，PID三个参数为固定值，控制效果不是很好。采用参数模糊自整定PID控制方法能够有效的解决液位变化造成参数变化的控制问题，通过控制器的在线参数调整，实现烧结余热锅炉的液位控制，从而实现安全、稳定、最优的锅炉汽包液位。目前在烧结余热锅炉液位控制方面，国内的烧结厂大多都仍是采用传统的PID来进行控制，而这种控制有其固有的缺陷——不能完全实时的根据现场数据的变化来进行参数的调整，对液位频繁大幅度变化没有很好的解决办法。甚至有些部分企业在没有找到稳定的控制访法时，采取使用人工干预，手动调节，使余热锅炉液位保证在合理的范围内。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种锅炉液位的控制系统及其控制方法，以解决现有技术中锅炉液位控制不稳定的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种锅炉液位的控制方法，包括：将锅炉的液位变送器发送的实时信号与预设信号进行比较，确定锅炉的运行误差；将运行误差通过模糊控制器进行多次数模转化得到输出量，输出量用于控制调节阀的开度以使锅炉的液位在预设范围内。进一步地，输出量在输出之前，控制方法还包括对输出量的自整定步骤，自整定步骤包括：根据运行误差输出锅炉的响应曲线，根据响应曲线对输出量进行调整。进一步地，运行误差包括液位误差和液位误差变化率，自整定步骤包括：当|e|的数值处于第一预设值时，锅炉输出响应位于响应曲线的第一值域时，增加Kp的数值，减少KD的值，使KI为零；或者当|e|和|ec|的数值处于第二预设值时，锅炉输出响应位于响应曲线的第二值域时，减小Kp的值；或者当|e|的数值处于第三预设值时，锅炉输出响应位于响应曲线的第三值域时，增加KP和KI的值；其中，e为液位误差；ec为液位误差变化率；KP为比例控制量系数；KI为积分控制量；KD为积分控制系数。进一步地，输出量通过以下公式获得：u(k)＝KPe(k)+KI∑e(k)+KDec(k)，其中，e为液位误差；ec为液位误差变化率；KP为比例控制量系数；KI为积分控制量；KD为积分控制量系数；k属于整数。进一步地，数模转化包括对运行误差构建模糊集与模糊关系，通过模糊集与模糊关系计算输出量。进一步地，在模糊集与模糊关系计算出输出量的步骤中包括：通过模糊集与模糊关系形成决策矩阵，通过决策矩阵确定输出量。进一步地，模糊关系可通过以下公式获得：R＝R1∪R2∪R3∧∪Rk，其中，RK＝(ei×ecj)T×Kpk，RK为模糊子集；Kpk为第k次锅炉进行自整定的控制量系数；i＝1，2，…，m，m属于整数；j＝1，2，…，n，n属于整数；k＝1，2，…，L，L属于整数；ei为变送器发送的第i次的液位误差的实时信号；ecj为变送器发送的第j次的液位误差变化率的实时信号。进一步地，模糊集可通过以下公式获得：KW＝(e×ec)oR，其中，KW为Kp、KI、KD中的一个；R为模糊关系；KP为比例控制量系数；KI为积分控制量；KD为积分控制系数。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种锅炉液位的控制系统，控制系统的控制方法为上述的控制方法，控制系统包括调节阀、汽包装置，调节阀与汽包装置通过管路相连接，制系统还包括液位变送器和模糊控制器，液位变送器与模糊控制器电连接。进一步地，液位变送器用于对调节阀进行实时监测并获取实时信号，模糊控制器通过将实时信号进行数模转化以控制调节阀的开度。应用本专利技术的技术方案，锅炉液位的控制方法包括：将锅炉的液位变送器发送的实时信号与预设信号进行比较，确定锅炉的运行误差。将运行误差通过模糊控制器进行多次数模转化得到输出量，输出量用于控制调节阀的开度以使锅炉的液位在预设范围内。采用模糊控制器对变送器发送检测到的实时信号进行多次的模糊变换，使得锅炉中的运行误差得到实时调整，提高锅炉控制系统对动态环境的适应能力，增加了锅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锅炉液位的控制方法，其特征在于，包括：将锅炉的液位变送器发送的实时信号与预设信号进行比较，确定锅炉的运行误差；将所述运行误差通过模糊控制器进行多次数模转化得到输出量，所述输出量用于控制调节阀的开度以使所述锅炉的液位在预设范围内。

【技术特征摘要】
1.一种锅炉液位的控制方法，其特征在于，包括：将锅炉的液位变送器发送的实时信号与预设信号进行比较，确定锅炉的运行误差；将所述运行误差通过模糊控制器进行多次数模转化得到输出量，所述输出量用于控制调节阀的开度以使所述锅炉的液位在预设范围内。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述输出量在输出之前，所述控制方法还包括对所述输出量的自整定步骤，所述自整定步骤包括：根据所述运行误差输出所述锅炉的响应曲线，根据所述响应曲线对所述输出量进行调整。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述运行误差包括液位误差和液位误差变化率，所述自整定步骤包括：当|e|的数值处于第一预设值时，所述锅炉输出响应位于所述响应曲线的第一值域时，增加Kp的数值，减少KD的值，使KI为零；或者当|e|和|ec|的数值处于第二预设值时，所述锅炉输出响应位于所述响应曲线的第二值域时，减小Kp的值；或者当|e|的数值处于第三预设值时，所述锅炉输出响应位于所述响应曲线的第三值域时，增加KP和KI的值；其中，所述e为液位误差；所述ec为液位误差变化率；所述KP为比例控制量系数；所述KI为积分控制量；所述KD为积分控制系数。4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述输出量通过以下公式获得：u(k)＝KPe(k)+KI∑e(k)+KDec(k)，其中，所述e为液位误差；所述ec为液位误差变化率；所述KP为比例控制量系数；所述KI为积分控制量；所述KD为积分控制量系数；所述k属于整数。5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述数模转化包括对所述运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭辉，王玲，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，中国节能减排有限公司，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11