一种热力系统给水加氨控制系统及方法

技术领域

本发明涉及热力系统加氨控制技术领域，特别是涉及一种热力系统给水加氨控制系统及方法。

背景技术

热力系统中给水加氨技术是电厂化学系统中的重要部分，在给水管道内加入一定含量的氨水，提高给水系统的pH值，作为防止金属腐蚀的实用办法。但是由于热力系统中给水加氨部分具有大滞后特性，且伴随负荷波动，导致给水pH难以人为准确控制，增加了运行人员的操作难度，使得锅炉给水管道存在一定的设备腐蚀风险。

如何进行热力系统给水加氨控制成为急需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种热力系统给水加氨控制系统及方法，该装置在外界因素发生变化时，无需设置大量参数，且便于运行人员操作，将热力系统给水的pH保证稳定。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种热力系统给水加氨控制系统，包括：PLC控制器、氨水罐、锅炉给水系统的除氧器出口连通的第一管路，及与热力系统锅炉给水省煤器入口连通的第二管路；

氨水罐与除氧器出口联通的第一管路上设置有给水加氨泵；与第二管路连接的采样管道连接pH传感器后排入回收池内；

PLC控制器电连接给水加氨泵、省煤器入口pH传感器。

作为本发明的进一步改进，所述PLC控制器连接触摸显示屏。

作为本发明的进一步改进，所述给水加氨泵出口管路上设置有给水加氨手动门。

作为本发明的进一步改进，所述PLC控制器包括无模型自适应模块，无模型自适应模块用于将省煤器入口pH实际值与期望值进行比较控制，利用自身的数据驱动功能，动态调节给水加氨泵的频率从而控制热力系统给水pH达到期望值。

作为本发明的进一步改进，所述无模型自适应控制模块的控制方法为：

如果

式中，ε是一个极小的正数，ρ和η代表步长因数，λ和μ是惩罚因数，作用是对控制量的增量进行限制，其中y

一种热力系统给水加氨控制方法，包括以下步骤：

设置省煤器入口pH期望值，启动凝结水加氨泵；将省煤器入口的pH采样值与期望值的差值计算后经过PLC控制器的无模型自适应控制模块，无模型自适应控制模块动态调节给水加氨泵的频率，从而控制热力系统给水pH达到期望值。

作为本发明的进一步改进，pH采样值与期望值的差值计算包括：

在省煤器入口增加在线pH表，对锅炉给水进行pH在线测量，通过公式pH＝8.57+lgSC，转换为给水pH值，其中SC为内冷水电导率的在线测量值。

作为本发明的进一步改进，所述无模型自适应控制模块的控制方法为：

如果

式中，ε是一个极小的正数，ρ和η代表步长因数，λ和μ是惩罚因数，作用是对控制量的增量进行限制，其中y

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

本发明通过在除氧器出口处，使用给水加氨泵，对锅炉给水管道进行加氨水。采样部分设计在省煤器入口增加在线pH表，PLC控制器使用无模型自适应算法；PLC控制器电连接给水加氨泵、省煤器入口pH传感器。PLC控制器连接给水加氨泵、省煤器入口pH传感器，使用无模型自适应控制算法计算出此时给水加氨泵的调节频率，动态调节给水加氨量。该装置保证了热力系统给水省煤器入口pH的稳定性，即满足热力系统给水加氨的控制要求。降低了锅炉给水加氨系统的滞后性，无需人工干预，无模型自适应算法可以根据设定的控制参数，使给水加氨泵频率动态改变，从而根据热力系统给水系统在工况变化时，准确的改变热力系统给水的加氨量。该装置简单实用且控制热力系统给水的pH准确度高，从而保证热力系统给水pH值的稳定,满足热力系统给水pH的要求。

进一步，本发明方法解决了热力系统给水加氨滞后性大的问题，在PLC控制器内使用的无模型自适应控制算法，从而得到无模型自适应控制器的最优输出值，动态调节给水加氨泵频率，减少了运行人员工作量，保证了热力系统运行的安全性和经济性。

附图说明

图1为本发明给出的一种热力系统给水加氨装置；

图2为本发明给出的热力系统给水加氨无模型自适应控制方法。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种热力系统给水加氨控制系统，包括：PLC控制器5，氨水罐1与锅炉给水系统的除氧器出口连通的第一管路，及与热力系统锅炉给水省煤器入口连通的第二管路；

氨水罐1与除氧器出口联通的第一管路上依次包括给水加氨泵2、给水加氨手动门3；省煤器入口采样管道连接pH传感器6后排入回收池内。

PLC控制器5连接给水加氨泵2、省煤器入口pH传感器6。

所述PLC控制器5连接触摸显示屏4。触摸显示屏4可以用于数据输入，数据交互、显示及常规控制操作。例如可以在触摸屏4设置省煤器入口pH期望值，启动凝结水加氨泵2。

所述PLC控制器包括无模型自适应模块用于将省煤器入口pH实际值与期望值进行比较控制，利用其自身的数据驱动功能，动态调节给水加氨泵2的频率从而控制热力系统给水pH达到期望值。

本发明的核心原理是：PLC控制器连接给水加氨泵2、省煤器入口pH传感器，使用无模型自适应控制算法计算出此时给水加氨泵2的调节频率，动态调节给水加氨量。该装置保证了热力系统给水省煤器入口pH的稳定性，即满足热力系统给水加氨的控制要求。

本发明还提供了一种热力系统给水加氨智能算法控制方法，包括以下步骤：

在触摸屏4设置省煤器入口pH期望值，启动凝结水加氨泵2。将省煤器入口的pH采样值与期望值的差值计算后经过无模型自适应控制模块，得到此时给水加氨泵2，从而控制热力系统给水省煤器入口pH达到期望值。

本发明方法解决了热力系统给水加氨滞后性大的问题，在PLC控制器内使用的无模型自适应控制算法，设置参数包括比例系数P、积分系数I和微分系数D，从而得到无模型自适应控制器的最优输出值，动态调节给水加氨泵频率，减少了运行人员工作量，保证了热力系统运行的安全性和经济性。

对锅炉给水进行pH在线测量，通过公式pH＝8.57+lgSC，转换为给水pH值。

无模型自适应算法需要借助于西门子S7-300的STEP7编程软件中的SCL编程语句实现。

无模型自适应控制不依赖于对象准确的数学模型信息，利用被控对象的在线I/O数据或者离线I/O数据完成其自身控制器的实现。在当前被控对象模型发生改变时，无模型自适应控制器可以自身参数发生改变，实现其自适应的功能。MFAC是在“泛模型”和伪偏导数的基础上提出来的，当被控对象使用离散化的“泛模型”代替后，使用被控对象的在线I/O数据，完成对“泛模型”的伪偏导数的求解。通过伪偏导数的变化，实现MFAC的自适应调节过程。MFAC只需要被控对象的I/O数据，无需被控对象的结构和阶次的内部信息，为无模型自适应控制器的实现提供了极大的方便。

无模型自适应控制方案为：

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如果

在上式中，ε是一个极小的正数，ρ和η代表步长因数，λ和μ是惩罚因数，作用是对控制量的增量进行限制，其中y

通过无模型自适应控制器的设计，可以从上式看出，该控制器仅仅使用系统的I/O数据，没有与模型结构相关的任何信息。这就是无模型自适应控制器自身的特点，在控制过程中，伪偏导数的自适应变化，对控制器的控制量起到决定性的作用。

下面结合附图1和附图2对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

实施例

如附图1所示，投运热力系统给水加氨装置时，打开给水加氨手动门，在触摸显示屏4上，设置省煤器入口期望pH值后，启动凝结水加氨泵2，即可将热力系统给水加氨装置投入自动。

如附图2所示，调节省煤器入口pH无模型自适应算法的参数，其中包括ρ和η代表步长因数，λ和μ是惩罚因数和省煤器入口pH期望值，使得省煤器入口pH具有自动控制的功能，即满足热力系统给水加氨的控制要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。