[发明专利]用于浸没式高压电极蒸汽锅炉的复合控制调功实现方法

权利要求书

1.一种用于浸没式高压电极蒸汽锅炉的复合控制调功实现方法，其特征在于：所述方法选择直接反映蒸汽需求变化的蒸汽压力信号作为系统的外部扰动，通过PID控制器作反馈控制；该反馈控制的输出信号作为串级控制输入，经过比例运算作为分程控制的输入，分程控制的输出给相应的各个输出通道，驱动相应的执行部件进行调节。

2.根据权利要求1所述的用于浸没式高压电极蒸汽锅炉的复合控制调功实现方法，其特征在于：所述复合控制调功实现方法采用的控制系统主要包括蒸汽压力主控制器PID1、外筒液位副控制器PID2、分程控制器、内循环泵频率副控制器PID3，排水阀比例控制器PID4；其中分程控制器的正负输出信号，作为内循环泵频率副控制器PID3和排水阀比例控制器PID4的输入，内循环泵频率副控制器PID3的输出信号用于控制变频循环泵的循环频率，根据蒸汽压力主控器PID1输出的蒸汽压力反馈控制信号，首先传递到变频给水外筒液位副控制器PID2回路，根据锅炉负荷的大小，按比例调节锅炉补水量，保证内筒外筒循环换热和蒸发量与电功率匹配，并维持汽水平衡；

主控器输出的蒸汽压力反馈控制信号，经过外筒液位副控制器PID2运算的结果作为分程控制器PID输入，分程控制器正向输出通道提供信号用于内筒和外筒循环水泵控制；与此同时，为分程控制器的负向输出通道提供信号用于比例排水阀。

3.根据权利要求1所述的用于浸没式高压电极蒸汽锅炉的复合控制调功实现方法，其特征在于：所述方法包括PID反馈控制、串级比例和分程控制的协调控制方法；

应用反馈控制技术，根据外界蒸汽负荷的变化情况确定调功的方向和幅度；

应用串级比例控制技术，根据调功的方向和幅度，首先通过外筒液位跟随闭环控制确定外部补给水量和蒸发量的相对平衡；

应用分程控制技术，跟随补给水量的变化，调整内外筒循环流量的数值，保证循环换热强度跟随电功率实现同步控制，防止换热不均引起水位波动和汽压波动；按内在比例控制，和正反作用控制，确定进水阀和出水阀的开度，进而保证内筒水位达到反馈控制的要求，也就是达到蒸汽产量要求；通过分程控制技术还可快速消除蒸汽用量波动对水位的影响。

4.根据权利要求3所述的用于浸没式高压电极蒸汽锅炉的复合控制调功实现方法，其特征在于：

（1）增加蒸汽产量时，增加外部补水量的同时，增加循环流量，内筒放水阀相应关小，通过提升内筒水位增加电功率输出，增加蒸发量；

（2）降低蒸汽产量时，减少外部补水量的同时，减少循环流量，内筒放水阀相应开大，通过降低内筒水位，降低电功率输出，减少蒸发量；

（3）维持蒸汽产量时，控制内筒循环水泵的频率和内筒的放水阀开度，保持内筒水位基本不变，进而实现电功率的相对稳定。

5.根据权利要求1所述的用于浸没式高压电极蒸汽锅炉的复合控制调功实现方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤一、在PLC或DCS平台上组态控制回路；

步骤二、确定控制器每个输出通道的开度流量拟合曲线分段拟合直线起点和终点对应的工程数据当量值；将控制器输出通道对应阀门的负荷百分比进行分段，同时对于每个分段的负荷点进行赋值，确定每个负荷点对应的工程数据当量值，相邻两个负荷点之间形成分段区域；

步骤三、求得每个输出通道当量值计算的各分段区域内的拟合直线方程

采用分段线性拟合运算技术对调节阀位开度和流量特性进行拟合，拟合计算公式如下：(Y-Yi1)/(Xa-X_i1)= (Y_i2-Y_i1)/(X_i2-X_i1)

式中i=1,2,3…10表示拟合直线的段号，Y_i1、Y_i2均表示步骤一中工程数据当量值，Yi1为拟合直线的起始点当量值，Y_i2表示拟合直线的终点当量值，X_i1、X_i2为拟合直线上Y_i1、Y_i2对应的负荷百分比，X_a—表示当前主控制器的实际输出值，Y表示X_a对应的工程数据当量值；

步骤四：将工程数据当量值转换成各通道控制器可驱动外部设备的电流值

根据公式A=S*Y/Y_max计算出工程数据当量值对应的工程值，其中S表示单通道控制器的外部输出模块满量程输出对应的工程值，Y表示当前要转换的工程数据当量值，Y_max表示外部输出模块满量程输出时的工程数据当量值； 输出通道对应的输出电流I=4+A/S*16；

步骤五：通过步骤四获取的电流值驱动外部相关执行器

通过外部接线将步骤三的控制电流信号输出给各单通道控制器对应阀门的阀门定位器，驱动阀门打开，开度值=(I-4)/16*100%，实现控制过程，其中阀门定位器为4mA 关闭，20mA全开；用于变频器频率控制时，4mA对应于工艺流程所需的最小频率，20mA对应于工艺流程所需的最高频率。