锅炉汽包水位优化算法控制系统的制作方法

本发明涉及，具体是指锅炉汽包水位优化算法控制系统。

背景技术：

1、目前，推动信息化和工业化的深度融合，是促进产业升级和转型，实现经济高质量发展的前提。实现生产系统的全自动控制是企业实现工业信息化的一个重要目标。现有的锅炉汽包水位控制普遍采用手动控制或传统pid自动控制。其中手动控制工人操作强度很大，传统pid自动控制整定复杂并且水位控制也不理想，存在一定的安全隐患。在此背景下，亟需开发一种全新的锅炉汽包水位优化算法控制系统以解决现行方案中存在的弊端。

技术实现思路

1、本发明提供了一个稳定高效的锅炉汽包水位优化算法自动控制系统，能够根据锅炉负荷变化和给水流量变化以及汽包水位变化，对锅炉汽包水位进行自动控制，达到对运行锅炉汽包水位的准确控制，大大减轻操作人员的工作强度，确保锅炉安全稳定运行。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：锅炉汽包水位优化算法控制系统，包括汽包液位pid主调节单元、主调输出优化算法控制单元、汽包液位pid副调节单元和汽包液位手操调节单元。其中主调输出优化算法控制单元为本发明创新算法；其他单元为dcs组态软件常用算法，属于传统pid串级控制算法在本方案中的应用。

3、汽包液位pid主调节单元主要包括dcs组态软件pid算法模块，功能上包括汽包水位测量信号输入处理、汽包水位补偿值处理、锅炉主蒸汽流量补偿计算、主调pid参数整定、主调输出，汽包液位pid主调节单元作用是根据汽包液位的偏差值及主蒸汽流量信号经过pid计算后输出一个给水流量预给定值；主调输出优化算法控制单元对汽包液位pid主调节单元输出的给水流量预给定值进行优化算法处理后输出一个给水流量给定值，作用是通过优化算法，对主调输出信号进行中间处理后再输出至汽包液位pid副调节作为输入信号；汽包液位pid副调节单元主要包括dcs组态软件pid算法模块，功能上包括给水流量输入信号处理、优化信号输入，副调pid参数整定、副调输出，汽包液位pid副调节单元功能是根据给水流量输入信号及主调输出优化算法控制单元输出的给水流量给定值之间的偏差值经过pid计算后输出一个主给水调节阀的阀位开度给定值；汽包液位手操调节单元主要包括dcs组态软件手操功能块，功能是对汽包主给水调节阀进行开度控制，并实现手自动无扰切换，汽包液位手操调节单元作用是将主给水调节阀的阀位开度给定值输出至调节阀执行机构，当自动切换至手动调节时，实现无扰切换，并且手动调节后续给定值可由操作人员在dcs操作员站手动输入，执行机构采用带dsp单元的变频执行机构。

4、本发明与现有技术相比的优点在于：通过在传统pid经典控制算法中增加主调输出优化算法控制单元，并结合主调副调pid参数整定，实现了控制系统稳定性和准确性的大幅度提高，使整个控制系统的控制质量实现了质的飞跃，改变了传统pid经典控制算法整定复杂，控制效果因人而异的普遍情况，使控制质量实现重大突破；适用于所有采用pid经典控制算法的控制系统，只要有dcs或plc、单片机等上层计算机控制单元，都能够参照本发明对控制系统进行优化算法，实现控制质量的大幅提升，具有非常重大的推广应用价值。

5、本发明实现简单，但创造性的思路突破也许能改变目前整个电气自动化控制行业的自动控制水平。

6、进一步的，主调输出优化算法控制单元的算法流程包括：

7、1)基于减法功能块的三端选择器处理：

8、1.1)ft4103.dq数据进入三端选择器的1端进行处理；

9、1.2)ft4103bc2.av数据、ft0数据进入减法功能块进行预处理，再进入三端选择器的2端进行再处理；

10、1.3)ft_min数据进入三端选择器的3端进行处理。

11、2)基于加法功能块的三端选择器处理：

12、2.1)ft4103.dq数据进入三端选择器的1端进行处理；

13、2.2)ft4103bc2.av数据、ft0数据进入加法功能块进行预处理，再进入三端选择器的2端进行再处理；

14、2.3)ft_max数据进入三端选择器的3端进行处理。

15、3)ft4103.dq数据:主蒸汽流量模拟量品质判定数据，品质坏时数据为true，品质好时数据为false，

16、true或false进入三端选择器的1端；sel:三端选择器，当输入1端为false时2端作为输出，当输入1端为true时3端作为输出。

17、4)限幅功能块处理：

18、4.1)由基于减法功能块的三端选择器处理后的数据进入限幅功能块的1端处理，1端数据处理类型为低限值；

19、4.2)来自主调输出的数据进入限幅功能块的2端处理，2端数据处理类型为输入值；

20、4.3)由基于加法功能块的三端选择器处理后的数据进入限幅功能块的3端处理，3端数据处理类型为高限值。

21、5)限幅功能块处理后，输出至副调给定。

22、进一步的，ft4103.dq数据为主蒸汽流量模拟量品质判定数据；ft4103bc2.av数据为主蒸汽流量经平均值滤波及一阶惯性滤波后的输出值数据；ft0数据为允许主给水流量动态偏差值的数据，根据控制系统精度要求而定；ft_min数据为保持锅炉稳定运行的主蒸汽流量下限值数据；ft_max数据为保持锅炉稳定运行的主蒸汽流量上限值数据；减法功能块表述为sub；加法功能块表述为add；三端选择器表述为sel；限幅功能块表述为limit。

23、进一步的，汽包液位pid主调节单元的汽包液位补偿值处理中，包括对汽包液位模拟量输入二选一或三选一的逻辑处理，再加入滤波单元，采用中位值滤波算法或平均值滤波算法，本方案采用平均值滤波算法。

24、进一步的，汽包液位pid主调节单元的主蒸汽流量补偿值处理包括平均值滤波后再加入一阶惯性滤波算法。

25、进一步的，汽包液位pid副调节单元的给水流量补偿值处理上，采用一阶惯性滤波算法。

26、进一步的，汽包液位pid主调节单元的主调pid参数整定中，主调比例带参考值100-300；主调积分时间100-900；微分时间为0秒。

27、进一步的，汽包液位pid副调节单元的副调pid参数整定中，副调比例带50-200；副调积分时间30-120；微分时间为0秒，根据目标控制精度要求，设置调节死区为1.2％，可减少执行机构动作次数。

技术特征：

1.锅炉汽包水位优化算法控制系统，其特征是在传统pid串级控制算法的主调输出与副调输入中间加入主调输出优化算法控制单元，实现对控制系统控制质量的大幅提升。

2.根据权利要求1所述的锅炉汽包水位优化算法控制系统，其特征在于所述主调输出优化算法控制单元，该单元算法流程包括：

3.根据权利要求2所述的锅炉汽包水位优化算法控制系统，其特征在于：所述ft4103.dq数据为主蒸汽流量模拟量品质判定数据；所述ft4103bc2.av数据为主蒸汽流量经平均值滤波及一阶惯性滤波后的输出值数据；所述ft0数据为允许主给水流量动态偏差值的数据，根据控制系统精度要求而定；所述ft_min数据为保持锅炉稳定运行的主蒸汽流量下限值数据；所述ft_max数据为保持锅炉稳定运行的主蒸汽流量上限值数据。

技术总结本发明公开了锅炉汽包水位优化算法控制系统，包括汽包液位PID主调节单元、主调输出优化算法控制单元、汽包液位PID副调节单元和汽包液位手操调节单元。本发明与现有技术相比的优点在于：通过在传统PID经典控制算法中增加主调输出优化算法控制单元，并结合主调副调PID参数整定，实现了控制系统稳定性和准确性的大幅度提高，使整个控制系统的控制质量实现了质的飞跃，改变了传统PID经典控制算法整定复杂，控制效果因人而异的普遍情况，使控制质量实现重大突破；适用于所有采用PID经典控制算法的控制系统，只要有DCS或PLC、单片机等上层计算机控制单元，都能够参照本发明对控制系统进行优化算法，实现控制质量的大幅提升，具有非常重大的推广应用价值。技术研发人员：郑国发受保护的技术使用者：海宁马桥大都市热电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/27