[实用新型]锅炉汽包液位调节装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及锅炉调节装置，尤其涉及一种锅炉汽包液位调节装置。

背景技术

现有的汽包是锅炉的重要组成设备之一，它与下降管、上升管连接组成自然循环回路，同时，汽包又接受省煤器来的给水，还向过热器输送饱和蒸汽，所以汽包是锅炉内加热、蒸发、过热这三个过程的连接枢纽。汽包液位过高，空间变小，不利于蒸汽的产生，汽包液位过低，蒸汽发生量小。非正常的液位都会降低锅炉的生产效率，损害锅炉的使用寿命，甚至造成重大的安生生产责任事故。所以汽包液位决定了锅炉生产的连续性和稳定性，必须受到重视。

汽包液位调节是通过给水流量调节保证锅炉蒸发量的要求，维持汽包液位在一定的合适范围内，以保证生产的安全稳定运行。常规调节装置（如专利公开号：201903047U，名称：一种锅炉汽包液位调节装置）主要包括中央控制器、变频给水泵、给水调节阀门、差压液位计等设备，虽然具有一定的液位调节控制精度，但是这都是在没有认真仔细研究汽包液位调节对象特征的情况下，对现有控制设备档次的提高，如：采用变频器控制水泵等，增加了较多的设备投资，而且目前国内的常规配置也都达到了这样的水平，所以要想真正调节好汽包液位，就需要在改进现有调节装置硬件的情况下，也要不断研究汽包液位调节的新方法。目前国内常用的调节方法主要是单冲量汽包液位调节和三冲量汽包液位调节。单冲量汽包液位调节主要是考虑汽包液位的变化作为单回路PID控制的反馈对象，不能够克服虚假液位的产生，调节效果较差。三冲量汽包液位调节以汽包液位为反馈对象，以蒸汽流量和锅炉给水流量为前馈，在一定程度上能克服虚假液位，但结构复杂，调试难度大。

发明内容

为解决上述中存在的问题与缺陷，本实用新型提供了一种锅炉汽包液位调节装置。所述技术方案如下：

锅炉汽包液位调节装置，包括：

采集数字量与模拟量信号并经运算处理后输出数字量和模拟量控制信号的PLC控制系统、采集蒸汽流量和锅炉给水流量的流量计、采集锅炉汽包液位的液位计、调节锅炉给水流量的多模型控制器及工控机；所述PLC控制系统分别连接所述多模型控制器、流量计和液位计。

本实用新型提供的技术方案的有益效果是：

锅炉汽包液位调节装置克服了传统控制对汽包液位造成的波动大，难调节等缺点，实现了对汽包液位调节的快速准确，把复杂的模型简单化，便于工程应用。

附图说明

图1是锅炉汽包液位调节装置整体结构示意图；

图2是多模型控制器结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述：

如图1所示，展示了锅炉汽包液位调节装置的整体结构，所述装置包括：采集数字量与模拟量信号并经运算处理后输出数字量和模拟量控制信号的PLC控制系统、采集蒸汽流量和锅炉给水流量的流量计、采集锅炉汽包液位的液位计、调节锅炉给水流量的多模型控制器及工控机；所述PLC控制系统分别连接所述多模型控制器、流量计和液位计。

上述工控机，提供人机操作界面，操作人员可在工控机上进行正常生产操作。

所述述装置还包括调节阀、给水泵和UPS电源，所述调节阀和给水泵分别与所述PLC控制系统连接。所述调节阀，用于将多模型控制器运算结果输出控制锅炉给水流量；所述UPS电源，为装置提供不间断优质电源。

如图2所示，展示了多模型控制器的结构，针对不同的控制对象即针对不同液位，以及对应的包内的蒸汽压力，建立不同液位点的线性模型，称为元素模型。采用多模型自适应控制，对被控对象建立多个模型覆盖其模型的不确定性，进而基于指标切换函数设计控制器。当被控对象的模型发生突变时，迅速将控制器切换到基于最接近当前被控对象的模型而设计的控制器上，极大地改善瞬态响应，提高控制品质。

针对每一个元素模型，设计常规的PID控制器，其中控制器参数采用Ziegler-Nichols公式进行整定，保证控制输出的超调不超过15% 。

模型集合模型的个数，根据输出超调的范围建立，超调过大会导致元素模型失效，导致局部控制失败。

切换机制可根据稳定时间选择，但对每一个阶梯设定的跟踪达到误差5%范围内之后，再切换到下一个模型处，进行下一步的跟踪。

模型和控制器的设计要综合考虑临近模型的动态特性和每一个元素模型所具有边界条件，如温度，蒸汽压力等等，使得模型的过渡平滑，均匀。

切换机制的选择可以根据实际情况适当调整，学则加权和的形式，或指标函数选择的形式都可以。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。