[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

说明书

本发明提出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。具体技术方案为PID反馈控制、串级比例和分程控制的协调控制方法。其特征在于：该控制系统主要包括主控制器、外筒水位控制器、分程控制器、分程控制正向输出及其对应的比例控制器PID3，分程控制器负向输出端及其对应的比例控制器PID4。PID3输出端用于控制内部循环泵的频率；PID4输出端用于控制内筒比例排水阀的开度。内部循环泵的频率大小决定循环换热的强弱，内筒比例排水阀开度的大小决定内筒水位的高低，内筒水位的高低又决定了电极没入水中的深度，进而就决定了输出电功率的大小。实现闭环控制。提高系统可靠性和安全性。

技术领域

本发明涉及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。

背景技术

浸没式电极蒸汽锅炉是利用水的高阻特性，通过电极将高压电直接引入内筒炉水，利用水的电导率特性，把水既作为发热体，也作为工作介质，将电能转换为热能对水加热，经过内外筒之间水的循环换热，使水均匀受热升温到饱和温度以上发生汽化进而产出蒸汽，为了补充因蒸发而消耗的水量，通过锅炉外筒相连的补水系统持续补水，保证内筒蒸发所需用量。在国内，初期主要用作核电站的启动锅炉。电极蒸汽锅炉结构简图如附图1所示。

近年来，随着国家环保政策等的影响，浸没式高压电极蒸汽锅炉开始进入工业和民用领域。

但是，与应用于核电站启动锅炉等的场合不同，工业和民用领域对电极蒸汽锅炉的某些使用性能上要求更为苛刻。其中最主要的就是电极蒸汽锅炉运行过程中如何通过功率调整来满足工业及民用领域负荷变动范围大，变动频繁的要求，保证供汽连续稳定安全。

目前的控制方法大多通过经验法在运行过程中通过人工赋值方法对锅炉的电功率输入进行调节，自动化程度低，人为因素对锅炉系统乃至整个工业生产过程稳定性的影响较大。国外一些公司的控制模式也只是针对某个控制对象的单回路自动控制，缺乏内在的协调控制机制，无法实现在负荷变化情况下电极蒸汽锅炉汽水系统各执行部件的联合自动稳定调节，没有从根本上解决设备运行过程中随着外部扰动蒸汽用量的变化，对锅炉电功率调节，内外筒水位控制、外部补水的，循环换热强度等同步协调性控制。因而并未从根本上实现浸没式电极蒸汽锅炉的自动调功问题。

针对这一技术现状，为了适应市场需求，开发一种高性价比的自动控制系统满足工业和民用领域对浸没式电极蒸汽锅炉的性能要求是非常必要的。

本文针对这一情况提出一种用于浸没式高压电极蒸汽锅炉的串级比例分程调功控制方法，用以解决浸没式电极蒸汽锅炉的锅炉电功率自动调节即内外筒水位控制、内外筒强制循环换热、蒸发和补水平衡等环节的同步协调性控制，降低司炉人员劳动强度的同时，提高工况适应性能和安全性能。

发明内容

本发明提出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。具体技术方案为PID反馈控制、串级比例和分程控制的协调控制方法。该方法不是简单PID控制的罗列和叠加，而是基于浸没式电极锅炉的内在工艺特征的一种新型的复合控制系统，专门适用于浸没式的电极蒸汽锅炉。

本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PID3和PID4的输入，PID3的输出信号用于控制变频循环泵的循环频率，

根据主控器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。