[发明专利]用于控制容器中的液位的系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的系统和方法大体涉及控制容器中的液位，且尤 其涉及动力装置中的鼓筒型锅炉(drumtypeboiler)中的水位的预测控 制。

背景技术

鼓筒型锅炉是发电装置中使用最普遍的锅炉。在发电工业 中，由于瞬间操作期间的效率低的鼓筒液位控制响应引起的鼓筒液位 脱扣(trip)是发电中断的主要原因，且会对动力装置可利用性和收益造 成巨大损失。

由于两相流的复杂动态特性、波动的存在、未知的热和压 力扰动，以及负载需求，所以鼓筒水位的控制是有挑战性的问题。将 水位保持在限度内是关键的，因为超过限度会造成脱扣或损害装备。 水位下降会在鼓筒中引起热疲劳。水位上升会显著地增加水滴进入过 热器/蒸汽轮机且由此损害过热器/蒸汽轮机的可能性。

控制水位的传统方法通常包括给水控制阀的促动，给水控 制阀响应于观察到的水位和蒸汽流率中的变化，将水供应给鼓筒。但 是，由于这种系统表现出来的反向响应，用以控制水位的这种方法对 鼓筒型锅炉来说是有挑战性的，特别是在瞬间操作状况期间。

在传统方法中，水位控制成保持在固定的水位设定点。另 外，控制器是反应型控制器，即控制器不会预计所需控制动作。控制 器也不会将鼓筒状态/条件(水位、压力、温度等)的变化和预测的扰动 (热负载和压力变化)考虑在内。传统方法不提供装置的自动脱扣操作， 或者不会在需要时为操作者提供进行干预的足够的时间。

需要用于控制容器中的液位的更加有效的技术，例如，鼓 筒型锅炉中的液位的预测控制，特别是在瞬间操作状况期间。

发明内容

根据本发明的示例性实施例，公开了一种用于控制包含两 相流体的容器中的液位的液位控制系统。系统包括构造成测量与容器 有关的参数的多个传感器。参数包括表明容器的状态的容器中的液 位、来自容器的蒸汽流率、容器中的压力、容器的温度、以及进入容 器中的给液流率。预测控制器构造成接收来自多个传感器的输出信 号，且基于来自多个传感器的输出信号和容器中的压力、热负载或它 们的组合的变化来预测容器中的液体的体积。控制器构造成基于经过 预定时间段的在容器中的液体的预测的体积，进一步产生容器的液位 设定点；以及通过操纵联接到容器上的一个或多个控制元件，基于所 产生的液位设定点控制容器中的液位。

根据本发明的另一个示例性实施例，公开了一种用于控制 包含两相流体的容器中的液位的液位控制系统。系统包括构造成测量 与容器有关的参数的多个传感器。参数包括表明容器的状态的容器中 的液位、来自容器的蒸汽流率、容器中的压力、容器的温度、以及进 入容器中的给液流率。预测控制器构造成接收来自多个传感器的输出 信号，且基于来自多个传感器的输出信号，控制容器中的液位。控制 器包括体积预测单元，该体积预测单元构造成基于来自多个传感器的 输出信号和容器中的压力、热负载或它们的组合的变化，预测容器中 的液体的体积。设定点产生单元构造成基于经过预定时间段的在容器 中的液体的预测体积，产生容器的液位设定点。液位控制单元构造成 通过操纵联接到容器上的一个或多个控制元件，基于所产生的液位设 定点控制容器中的液位。

根据本发明的另一个示例性实施例，公开了一种用于控制 包含两相流体的锅炉鼓筒中的水位的液位控制系统。系统包括构造成 测量与锅炉鼓筒有关的参数的多个传感器。参数包括表明锅炉鼓筒的 状态的锅炉鼓筒中的水位、来自锅炉鼓筒的蒸汽流率、锅炉鼓筒中的 压力、锅炉鼓筒的温度、以及进入锅炉鼓筒的给水流率。预测控制器 构造成接收来自多个传感器的输出信号，且基于来自多个传感器的输 出信号和锅炉鼓筒中的压力、热负载或它们的组合的变化，预测锅炉 鼓筒中的水的体积。控制器构造成基于经过预定时间段的在容器中的 水的预测的体积，产生锅炉鼓筒的水位设定点；以及通过操纵联接到 锅炉鼓筒上的一个或多个控制元件，基于所产生的水位设定点控制锅 炉鼓筒中的水位。

根据本发明的又一个示例性实施例，公开了一种用于控制 包含两相流体的容器中的液位的方法。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它优 点、方面和优点将变得更好理解，相同字符在附图中始终代表相同部 件，其中：

图1是联合循环动力装置的一部分的概略图，该图示出了 具有根据本发明的示例性实施例的预测液位控制系统的锅炉鼓筒；