一种干熄焦余热锅炉减温水自动调节系统及方法与流程

本申请一般涉及干熄焦余热利用。更具体地，本申请涉及一种干熄焦余热锅炉减温水自动调节系统及方法。

背景技术：

1、在干熄焦余热锅炉系统中，为控制二次过热器出口蒸汽温度，普遍采用喷水减温方式，即通过调节减温水流量来改变蒸汽温度。传统的控制方案为单回路pid调节系统：在二次过热器出口设置温度测点t2，温度变送器将检测到的蒸汽温度信号送至控制器，控制器将该信号与操作员设定的目标温度值进行比较，根据偏差值输出指令控制减温水调节阀的开度，从而改变减温水量，达到调节蒸汽温度的目的。

2、然而，上述单回路pid调节方案在实际应用中存在明显的控制品质问题。由于从减温水调节阀动作到二次过热器出口蒸汽温度发生变化，减温水需流经减温器并与蒸汽混合换热，再经过二次过热器进一步热交换，整个流程存在较大的延迟时间和惯性时间。对于这种大迟延（延迟时间可达数十秒至数分钟）、大惯性被控对象，单回路pid调节器难以整定出兼顾快速性与稳定性的控制参数，容易产生超调、长时间波动甚至振荡，蒸汽温度波动范围往往超过±20℃，难以稳定在设定值附近。

3、控制品质不佳导致系统的自动调节投用率较低，操作人员往往被迫将系统切为手动控制，依靠人工经验频繁调节减温水阀门。这种手动操作方式不仅劳动强度大、响应不及时，且难以保证控制的及时性和准确性。此外，蒸汽温度的长期波动还带来了安全隐患：温度过高会加速二次过热器管材的高温蠕变，缩短其使用寿命，甚至引发爆管事故；温度过低则可能导致蒸汽带水，影响下游用户的安全经济运行，严重时可能引发水击事故。此外，现有单回路系统缺乏容错机制：关键的温度测点一旦发生故障或显示异常，将直接导致自动调节系统失效，操作人员无法及时获知真实温度，系统缺乏应对传感器故障的备用手段，进一步降低了系统运行的可靠性。

4、有鉴于此，亟需开发一种能够克服大迟延、大惯性特性，使蒸汽温度稳定控制在设定值附近的干熄焦余热锅炉减温水自动调节系统及方法。

技术实现思路

1、为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本申请在多个方面中提出了一种干熄焦余热锅炉减温水自动调节系统及方法方案。

2、在第一方面中，本申请提供一种干熄焦余热锅炉减温水自动调节系统，包括依次串联于蒸汽管道上的一次过热器、减温器、二次过热器，以及向所述减温器供入减温水的减温水管道，还包括：第一温度测量装置，设置于所述减温器出口管道，用于检测减温器出口蒸汽温度t1；第二温度测量装置，设置于所述二次过热器出口管道，用于检测二次过热器出口的蒸汽温度t2；减温水调节阀，设置于所述减温水管道上；执行机构；以及控制系统，内置主调节器和副调节器；其中所述主调节器的反馈输入端连接所述第二温度测量装置，用于接收t2信号并与设定值比较，所述主调节器的输出端连接至所述副调节器的设定值输入端，以向所述副调节器提供设定值；所述副调节器的反馈输入端连接所述第一温度测量装置，用于接收t1信号并与所述设定值进行比较，根据偏差输出控制指令，所述副调节器的输出端连接至所述执行机构，以控制所述减温水调节阀的开度。

3、在一些实施例中，所述主调节器为pid调节器，所述副调节器为比例调节器。

4、在一些实施例中，所述第二温度测量装置包括两套独立设置的温度变送器，两套所述温度变送器分别独立测量所述二次过热器出口蒸汽温度。

5、在一些实施例中，所述控制系统为dcs控制系统，所述dcs控制系统内置有无扰切换模块，用于将参与所述主调节器反馈控制的信号在两套所述温度变送器之间进行主备用切换；切换过程中所述主调节器的输出不发生突变，实现无扰切换。

6、在一些实施例中，所述dcs控制系统还包括操作站，所述操作站用于实时显示所述第一温度测量装置和所述第二温度测量装置的测量数据，并接收操作员输入的所述设定值及无扰切换指令。

7、在一些实施例中，所述减温器、所述副调节器、所述第一温度测量装置、所述执行机构及所述减温水调节阀构成快速响应的内环控制回路；所述二次过热器、所述主调节器、所述第二温度测量装置及所述副调节器构成外环控制回路；所述内环控制回路用于快速抑制减温水侧扰动，所述外环控制回路用于消除所述二次过热器出口蒸汽温度的静差。

8、在一些实施例中，所述第一温度测量装置为导前汽温测量装置，其检测点位于所述减温器出口与所述二次过热器入口之间，用于在减温水流量变化时提供温度变化响应速度快于二次过热器出口蒸汽温度t2的导前温度信号t1。

9、在第二方面中，本申请提供一种干熄焦余热锅炉减温水自动调节方法，采用如上所述的干熄焦余热锅炉减温水自动调节系统，包括：获取减温器出口蒸汽温度t1和二次过热器出口蒸汽温度t2；主调节器将t2与设定值比较，根据偏差输出中间控制信号作为副调节器的设定值；副调节器将t1与所述副调节器的设定值比较，根据偏差输出控制指令至执行机构，以调节减温水调节阀的开度；通过所述主调节器与所述副调节器的串级协同控制，使t2稳定在设定值附近。

10、在一些实施例中，所述主调节器为pid调节器，所述副调节器为p调节器；当t2偏离设定值时，所述主调节器调整其输出以改变所述副调节器的设定值；当减温水流量变化引起t1波动时，所述副调节器根据t1的变化实时调节所述减温水调节阀的开度，形成快速响应的内环控制。

11、在一些实施例中，还包括无扰切换步骤：响应于操作人员的一键切换指令或系统故障检测信号，当主用的第二温度测量装置发生故障或显示异常时，将参与所述主调节器反馈控制的信号切换至备用的第二温度测量装置，切换过程中所述主调节器的输出不发生突变。

12、通过如上所提供的干熄焦余热锅炉减温水自动调节系统，本申请实施例在减温器出口增设第一温度测量装置，检测t1信号作为副调节器的反馈，与二次过热器出口的主温度信号t2构成主调节器与副调节器串联配合的双回路串级控制结构。在该结构下，内环根据t1信号快速响应减温水侧的流量、压力等扰动，及时调整减温水调节阀开度，有效抑制扰动对最终蒸汽温度的影响；外环根据t2与目标值的偏差持续修正副调节器设定值，精确消除静态偏差。双回路分工协作、相互配合，有效克服了干熄焦余热锅炉的大迟延和大惯性特性，蒸汽温度波动范围显著降低，控制品质大幅提升，同时实现了减温水调节系统的全自动化运行，降低了操作人员劳动强度，提高了系统运行的安全性和经济性。

1.一种干熄焦余热锅炉减温水自动调节系统，包括依次串联于蒸汽管道上的一次过热器、减温器、二次过热器，以及向所述减温器供入减温水的减温水管道，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主调节器为pid调节器，所述副调节器为比例调节器。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第二温度测量装置包括两套独立设置的温度变送器，两套所述温度变送器分别独立测量所述二次过热器出口蒸汽温度。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制系统为dcs控制系统，所述dcs控制系统内置有无扰切换模块，用于将参与所述主调节器反馈控制的信号在两套所述温度变送器之间进行主备用切换；切换过程中所述主调节器的输出不发生突变，实现无扰切换。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述dcs控制系统还包括操作站，所述操作站用于实时显示所述第一温度测量装置和所述第二温度测量装置的测量数据，并接收操作员输入的所述设定值及无扰切换指令。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述减温器、所述副调节器、所述第一温度测量装置、所述执行机构及所述减温水调节阀构成快速响应的内环控制回路；所述二次过热器、所述主调节器、所述第二温度测量装置及所述副调节器构成外环控制回路；

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一温度测量装置为导前汽温测量装置，其检测点位于所述减温器出口与所述二次过热器入口之间，用于在减温水流量变化时提供温度变化响应速度快于二次过热器出口蒸汽温度t2的导前温度信号t1。

8.一种干熄焦余热锅炉减温水自动调节方法，采用如权利要求1至7任一项所述的干熄焦余热锅炉减温水自动调节系统，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述主调节器为pid调节器，所述副调节器为p调节器；当t2偏离设定值时，所述主调节器调整其输出以改变所述副调节器的设定值；当减温水流量变化引起t1波动时，所述副调节器根据t1的变化实时调节所述减温水调节阀的开度，形成快速响应的内环控制。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括无扰切换步骤：响应于操作人员的一键切换指令或系统故障检测信号，当主用的第二温度测量装置发生故障或显示异常时，将参与所述主调节器反馈控制的信号切换至备用的第二温度测量装置，切换过程中所述主调节器的输出不发生突变。