[发明专利]一种挡板门连续无死区控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业锅炉自动控制领域，特别是一种挡板门连续无死区控制方法。

背景技术

挡板门是火力发电厂锅炉机组烟、风道系统中的重要设备之一，它用于烟、风道系统中调节介质流量。在挡板转动90°行程内的不同开启位置时，通过不同的介质流量以达到调节流量的目的。在工业锅炉风、烟系统中，挡板门的作用是调节一次风、二次风、引风及磨煤机热风温度等。

挡板门主要由框架、叶片、执行机构、密封片、支撑装置、轴封装置、连杆机构、安全装置等组成。执行机构通过连杆带动叶片在0~90°范围内旋转，以达到调节流量的目的。

锅炉运行过程中，为使燃烧充分，保持较高的热效率，就需要不断对送风挡板门进行小幅度调节以寻找最优风煤配比。然而，许多工业锅炉现场挡板门存在3%或更大的死区，死区过大会导致无法保证控制精度、调节灵敏度，必然会对能耗指标、产品质量造成不利影响。

死区是一种通用现象，指的是当输入信号改变方向时，不能使得被测过程变量产生变化的挡板开度门设定值的范围或宽度。当一个负载扰动发生时，过程变量会偏离设定点，这个偏差会先通过控制器，然后通过过程产生一个纠正性的动作。然而，控制器输出的一个初始变化可能不会产生一个相应的过程变量的纠正性的改变，只有当控制器的输出足以克服死区的改变时，一个相应的过程变量的改变才会发生。

挡板门的调节是由电动或气动执行机构通过连杆机构带动叶片旋转，控制器输出信号在传递过程中需要首先克服执行机构死区，执行机构的动作通过连杆传递给叶片过程中需克服连杆空程，连杆带动叶片旋转时还需克服叶片死区，因此，控制信号发出到挡板门叶片动作的死区为三者之和。

目前挡板门操作器所接收挡板门开度反馈信号来自执行机构开度反馈，该信号并不是挡板门实际开度，中间还受到连杆空程、叶片死区以及执行机构开度反馈与挡板门实际开度间的系统偏差的影响，并不能反映挡板门真实开度。

挡板门调节信号增量由人工手动给定或者接收外部控制信号给定，当挡板门调节信号增量的输出克服执行器死区后，执行器会产生了相应的调节动作，并将执行机构开度反馈到显示面板并传递给外部控制系统，此时就认为一个调整过程完成，但经过一个运算周期后发现该挡板门所控制的过程变量并没有发生变化，就需要人工或外部控制信号继续增加挡板门调节信号增量，直到过程变量满足设定值的目标要求。

将执行机构开度作为挡板门实际开度，对操作控制精度产生不利影响。由于连杆空程和叶片死区的影响，一个调节过程完毕后，不能立即影响到过程变量，调节滞后较大，调整精度不高。

发明内容

 本发明的目的是为了克服上述已有技术存在的不足，提供一种挡板门连续无死区控制方法，为真实反映挡板门开度，在转动叶片轴上加装一个角度传感器，实时反映挡板门的实际开度，有利于操作人员了解实际开度。利用挡板门实际开度KF反馈、挡板门开度设定值CO以及挡板门死区DI，计算出挡板门当前时刻的开门死区DIK和关门死区DIG，当有挡板门开度设定值信号增量△CO时，判断是开挡板门还是关挡板门，开挡板门则输出增量为△CO+DIK，关挡板门则输出增量为△CO-DIG，可以将实际调节信号迅速加到挡板门开度上，加快调节速度，缩短过程响应时间。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

首先在挡板门叶片转轴上加装一个角度传感器，该传感器测得的角度即为挡板门实际开度KF反馈信号。将挡板门实际开度KF反馈信号送入操作器，并远传给外部控制系统，通过操作器对挡板门进行开关调试，可以得到该挡板门死区DI以及挡板门开度设定值CO与挡板门实际开度信号的偏差PC，结合图2进行如下推导。

由前文可以列出任一挡板门死区过程运动方程：

ad线为：KF=CO-0.5DI+PC

bc线为：KF=CO+0.5DI+PC

将挡板门操作器的输出从A点到a点之间的值定义为开死区DIK，A点到d点之间的值定义为关死区DIG，则它们的计算可按以下公式进行

DIK=KF+0.5DI-PC-CO

DIG=CO-KF+0.5DI+PC

在阀门调节过程中的任意时刻，判断挡板门的动作后对应加上的开死区DIK或减去关死区DIG即可。

本发明的有益效果是：根据此方法在具备现有手操器功能基础上，增加了开死区与关死区补偿功能，无需等待挡板门动作时间，调整一步到位，大大提高了挡板门控制的灵敏度与精度，可以实现挡板门精细化控制。

附图说明

附图1为挡板门死区示意图。