[发明专利]自适应船用补水热阱温度控制系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及船用热阱温度控制领域，具体来讲是一种自适应船用补水热阱温度控制系统及其实现方法。

背景技术

船用补水热阱的作用是将冷凝器多余的凝水储存起来，当船用锅炉给水需求量较大时，将补水热阱中的凝水输送到冷凝器中，满足凝给水系统的需求。补水热阱内凝水温度直接影响冷凝器的凝水过冷度控制，将补水热阱的温度控制在设定范围内，则有助于冷凝器的凝水过冷度控制。

为了满足船用补水热阱温度控制要求，主要控制方法是通过在补水热阱中引入乏汽，加热补水热阱凝水温度，从而将补水热阱温度控制在规定范围内。由于船用补水热阱的容积较大，使得补水热阱温度控制系统成为了一个大惯性纯滞后系统，目前针对这种大惯性纯滞后系统的控制方案主要有两种：一是采用大林控制算法，二是采用史密斯控制算法。虽然这两种控制方法对于纯滞后系统有较好的控制效果，但是却要求知晓被控对象的精确数学模型。

通常船用补水热阱采用折中的方法，即，确定一个被控对象模型，在该模型基础上设计纯滞后控制器。缺点是由于船用补水热阱水位随着船舶航行工况的变化而变化，补水热阱温度控制对象模型是经常变化的，因此控制效果不是很理想。此外，船用补水热阱控制系统也缺乏对于传感器、调节阀故障情况下的自适应能力，在出现故障情况下，只能对控制系统解除自动，排除故障后才能继续运行，降低了补水热阱控制系统的工作效率，也影响到冷凝器过程控制系统的控制效果。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种自适应船用补水热阱温度控制系统及其实现方法，具有补水热阱温度纯滞后系统的控制功能，包括多种控制模式；具有对温度传感器、水位传感器、调节阀执行器等故障的自动识别功能，针对不同控制模式具有补水热阱温度控制策略自动适应能力；提高了补水热阱温度控制系统的稳定性，也有利于冷凝器过程控制系统控制效果。

为达到以上目的，本发明设计一种自适应船用补水热阱温度控制系统，包括温度调节阀、操作显示单元、水位传感器、温度传感器，所述温度调节阀、操作显示单元、水位传感器共同连接一个控制单元，操作显示单元还分别与温度调节阀和温度传感器相连；操作显示单元远程操控温度调节阀手动或自动操作，操作显示单元将温度传感器采集的数据发送至控制单元；控制单元接收水位传感器采集的信号以及温度调节阀的阀位反馈信号，并将计算得出的控制信号发送至温度调节阀。

在上述技术方案的基础上，所述控制单元包括采集单元、控制显示单元、分析单元、模式选择单元、数据计算单元和输出单元，温度调节阀、操作显示单元和水位传感器均与采集单元连接，采集单元分别接收来自操作显示单元、温度调节阀和水位传感器传来的信号，控制显示单元连接采集单元，并显示采集单元接收的信号，分析单元接收采集单元传出的信号并分析，将分析结果发送至模式选择单元，模式选择单元选择合适的控制模式并发送至数据计算单元，数据计算单元根据所选控制模式计算控制量，并将其转换为电信号输出至输出单元，输出单元与温度调节阀相连，并驱动温度调节阀。

在上述技术方案的基础上，所述操作显示单元包括操作单元和温度显示单元，温度显示单元与所述温度传感器相连，并显示温度参数；操作单元分别连接所述控制单元的采集单元以及温度调节阀，并将温度调节阀的手动或自动操作信号以及温度传感器采集的数据发送至采集单元。

在上述技术方案的基础上，所述温度调节阀包括遥控单元、驱动单元和阀位反馈单元，遥控单元连接操作显示单元中的操作单元，接收操作单元发来的远程手动或自动操作信号；阀位反馈单元连接控制单元的采集单元，发送阀位反馈信号至采集单元；驱动单元连接控制单元的输出单元，接收输出单元发出的控制驱动信号。

在上述技术方案的基础上，所述船用补水热阱温度控制系统中的信号，除所述手动或自动操作信号采用触点方式外，其余均采用标准4mA-20mA电流信号。