一种电锅炉功率控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及自动控制领域，具体涉及一种电锅炉功率控制方法及控制系统。

背景技术

在核电厂中，为了在机组冷启动或者停机的时候继续生产，经常通过电锅炉辅助提供蒸汽，电锅炉的工作效率高，其清洁电能还可以作为输入能源进行使用，对保护自然环境起到一定作用。目前，电锅炉的功率控制系统较为复杂，常常涉及温度控制、压力控制、化学控制以及电气控制等多种影响因素。

在现有技术中，通常采用注入化学药品的方式来改变炉水的电导率，以对电锅炉的功率进行控制。然而，由于核电厂的电锅炉水容积较大，受化学药品注入的速率限制，因此在电锅炉功率快速变化时，该调节方式存在较大的滞后性。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中通过电导率调节电锅炉功率存在滞后性的问题，从而提供一种电锅炉功率控制方法及控制系统。

根据第一方面，本发明提供一种电锅炉功率控制方法，所述电锅炉包括：电锅炉内筒、电锅炉外筒以及循环泵，所述循环泵的一端连接于电锅炉外筒，另一端连接于电锅炉内筒，用于将所述电锅炉外筒中的水导入所述电锅炉内筒，以对所述电锅炉内筒的水位进行调节，所述方法包括：

当检测到电锅炉的蒸汽输出需求发生变化时，获取电锅炉的当前压力值；

计算所述当前压力值和预设目标压力值之间的压力偏差值，并根据所述压力偏差值，确定内筒水位需求；

根据所述内筒水位需求对内筒水位、外筒水位以及循环泵的工作频率进行对应调整，以实现对电锅炉功率的控制。

在一实施例中，所述根据所述压力偏差值，生成内筒水位需求，包括：

若所述压力偏差处于预设压差区间内，则维持当前内筒水位需求不变。

在一实施例中，所述根据所述压力偏差值，生成内筒水位需求，还包括：

若所述压力偏差超过预设压差区间的最大值，则增大当前内筒水位需求。

在一实施例中，所述根据所述压力偏差值，生成内筒水位需求，还包括：

若所述压力偏差低于预设压差区间的最小值，则减小当前内筒水位需求。

在一实施例中，所述电锅炉还包括化学加药系统，所述化学加药系统用于对电锅炉内筒中炉水的电导率进行调节，在根据所述内筒水位需求对内筒水位、外筒水位以及循环泵的工作频率进行对应调整之后，所述方法还包括：

检测电锅炉的当前水位值，并判断所述当前水位值是否处于预设水位区间内；

若所述当前水位值处于预设水位区间内，则控制所述化学加药系统对电锅炉内筒中炉水的电导率进行调节。

在一实施例中，所述方法还包括：

若所述当前水位值未处于预设水位区间内，则返回获取电锅炉的当前压力值的步骤。

根据第二方面，本发明提供一种电锅炉功率控制系统，包括电锅炉和与所述电锅炉连接的控制器，所述电锅炉包括：电锅炉内筒、电锅炉外筒、循环泵，其中，

所述循环泵的一端连接于电锅炉外筒，另一端连接于电锅炉内筒，用于将所述电锅炉外筒中的水导入所述电锅炉内筒，以对所述电锅炉内筒的水位进行调节；

所述控制器用于执行第一方面及其可选实施方式中任一项所述的电锅炉功率控制方法。

在一实施例中，该系统还包括化学加药系统，所述化学加药系统的一端连接于电锅炉内筒，所述化学加药系统用于对电锅炉内筒中炉水的电导率进行调节。

在一实施例中，该系统还包括给水调节阀，所述给水调节阀的一端连接于给水泵，所述给水调节阀用于调节电锅炉外筒的水位。

在一实施例中，该系统还包括再循环孔板和循环调节阀，所述再循环孔板的一端连接于电锅炉外筒，另一端分别连接于所述循环泵和循环调节阀，所述循环调节阀的另一端连接于电锅炉内筒，所述再循环孔板和循环调节阀用于对电锅炉内筒的水位进行调节。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供了一种电锅炉功率控制方法，通过对电锅炉压力值进行检测，并计算出当前压力值和预设目标压力值之间的压力偏差值，以对电锅炉的压力值进行实时监测，将压力偏差值转换为内筒水位需求，作为控制信号，对内筒水位、外筒水位以及循环泵的工作频率进行调整，以实现电锅炉功率的快速调整，采用水位需求作为控制信号，增强了系统的稳定性和跟踪性能，同时避免了多参数控制模式导致的功率和压力产生较多的超调量和波动。

本发明实施例提供了一种电锅炉功率控制系统，通过循环泵对电锅炉内筒的水位进行调节，通过控制器进行控制，以实现对电锅炉功率的快速调节，采用水位需求作为控制信号，增强了系统的稳定性和跟踪性能，同时避免了多参数控制模式导致的功率和压力产生较多的超调量和波动，同时避免了多参数控制模式导致的功率和压力产生较多的超调量和波动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提出的一种电锅炉功率控制系统的结构框图；

图2是本发明实施例提出的电锅炉的结构示意图；

图3是本发明实施例提出的一种电锅炉功率控制方法的流程图；

图4是本发明实施例提出的压力偏差和水位之间的关系示意图。

附图标记说明：

1、电锅炉；11、电锅炉内筒；12、电锅炉外筒；13、循环泵；14、化学加药系统；15、给水调节阀；16、给水泵；17、再循环孔板；18、循环调节阀；19、排水阀；2、控制器；3、水位传感器；4、三相电极；5、蒸汽压力传感器；6、蒸汽调节阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

核电厂内的电锅炉功率控制系统较为复杂，受温度控制、压力控制、化学控制、电气控制等多种影响因素。在电锅炉功率控制过程中，经常面临着功率快速调整的过程，而多参数控制模式使功率和压力容易产生较多的超调量和较大波动。

在现有技术中，常常采用单一的化学控制方式，通过改变炉水电导率来进行功率控制，由于电锅炉水容积较大，化学药品的注入速率限制，该方法具有明显的滞后性，只适用于电锅炉负荷变化缓慢的过程，在应对电锅炉功率快速变化时，功率调节方式较为缓慢。若采用液位信号作为控制输入，液位的变化也滞后于蒸汽流量的变化。

为了实现对电锅炉功率的快速调整，本发明实施例中提供一种电锅炉功率控制系统，如图1所示，包括电锅炉1和控制器2，电锅炉1和控制器2连接。具体地，如图2所示，电锅炉1包括电锅炉内筒11、电锅炉外筒12、循环泵13。

其中，循环泵13的一端连接于电锅炉外筒12，另一端连接于电锅炉内筒11，用于将电锅炉外筒12中的水导入电锅炉内筒11，以对电锅炉内筒11的水位进行调节。

在本发明实施例中，在电锅炉功率稳定运行过程中，循环泵维持在某一频率运行，控制电锅炉内筒水位保持稳定。在电锅炉压力偏差值超过预设压差区间的最大值时，循环泵的频率跟随压力偏差值的升高而升高。在电锅炉压力偏差值低于预设压差区间的最小值时，循环泵的频率跟随压力偏差值的下降而降低。

通过上述实施例，通过循环泵对电锅炉内筒的水位进行调节，通过控制器进行控制，以实现对电锅炉功率的快速调节，采用水位需求作为控制信号，增强了系统的稳定性和跟踪性能，同时避免了多参数控制模式导致的功率和压力产生较多的超调量和波动，同时避免了多参数控制模式导致的功率和压力产生较多的超调量和波动。

具体地，在一实施例中，该控制系统还包括化学加药系统14，化学加药系统14的一端连接于电锅炉内筒11，化学加药系统14用于对电锅炉内筒11中炉水的电导率进行调节。

在本发明实施例中，化学加药系统能够调节电锅炉内筒中炉水的pH值以及电导率，对电锅炉内筒炉水的电导率进行调节，化学加药系统作为压力模式进行快速调整后的补偿，以进一步实现对电锅炉功率的控制。

炉水的电导率能够反映炉水循环水系统的蒸发浓缩程度，因此在电锅炉功率变化缓慢时，对电导率调节能够有效实现对电锅炉的功率进行控制。其中，通过化学加药系统调节炉水的电导率为现有技术，此处不再赘述。

具体地，在一实施例中，该控制系统还包括给水调节阀15，给水调节阀15的一端连接于给水泵16，给水调节阀15用于调节电锅炉外筒12的水位。

在本发明实施例中，给水泵对循环泵的频率进行跟踪，通过给水调节阀对电锅炉外筒的水位进行调节。当水位处于预设水位区间时，通过给水调节阀维持电锅炉外筒水位维持在一定水位。

具体地，在一实施例中，该控制系统还包括再循环孔板17和循环调节阀18，再循环孔板17的一端连接于电锅炉外筒12，另一端分别连接于循环泵13和循环调节阀18，循环调节阀18的另一端连接于电锅炉内筒11，再循环孔板17和循环调节阀18用于对电锅炉内筒的水位进行调节。

在本发明实施例中，在压力偏差处于预设压差区间时，通过再循环孔板和循环调节阀维持电锅炉内筒水位稳定在某一水位值。

具体地，在一实施例中，该控制系统还包括排水阀19，排水阀19连接于电锅炉内筒11，在压力偏差低于预设压差区间的最小值时，开启排水阀19，以迅速降低电锅炉内筒11的水位。

具体地，在一实施例中，该控制系统还包括水位传感器3，水位传感器3设置于电锅炉内筒11，水位传感器3对电锅炉内筒11的水位进行测量。

在本发明实施例中，当水位传感器测量电锅炉内筒水位达到L3高度时，或循环泵的频率达到额定满频率时，或者压力偏差处于预设压差区间时，控制器控制循环泵的频率保持稳定运行，使得电锅炉内筒的水位保持稳定。

当水位传感器测量电锅炉内筒水位达到L1高度时，或循环泵的频率达到最低频率时，或者压力偏差值处于预设压差区间时，控制循环泵的频率保持稳定运行，使得电锅炉内筒的水位保持稳定。

其中，L1是电锅炉内筒的最低水位限制，当电锅炉内筒水位达到L1高度时，电锅炉以最低负荷运行。

具体地，在一实施例中，该控制系统还包括三相电极4、蒸汽压力传感器5以及蒸汽调节阀6，在电锅炉功率稳定运行期间，三相电极4投入运行，蒸汽压力传感器5对电锅炉出口蒸汽压力进行检测，蒸汽调节阀6保持在一定开度持续向下游用户供汽。

本发明实施例中还提供一种电锅炉功率控制方法，如图3所示，该方法包括如下步骤S101至步骤S103。

步骤S101：当检测到电锅炉的蒸汽输出需求发生变化时，获取电锅炉的当前压力值。

在本发明实施例中，电锅炉的当前压力值为电锅炉出口蒸汽压力，当电锅炉的蒸汽量发生变化时，蒸汽输出需求跟随变化，则需要对电锅炉的水位以及功率进行调整。对电锅炉的蒸汽输出需求进行检测，可以对电锅炉的阀门开度进行检测，当阀门开度发生变化时，电锅炉的蒸汽输出量会发生变化。

步骤S102：计算当前压力值和预设目标压力值之间的压力偏差值，并根据压力偏差值，确定内筒水位需求。

在本发明实施例中，预设目标压力值Ps为电锅炉在稳态运行期间的压力值，计算当前压力值Pt和预设目标压力值Ps之间的压力偏差值ΔP，其中，ΔP＝Ps-Pt。电锅炉下游用户蒸汽量越大，变化速度越快，电锅炉的当前压力值Pt变化越明显，压力偏差值越大，内筒水位需求越大。

步骤S103：根据内筒水位需求对内筒水位、外筒水位以及循环泵的工作频率进行对应调整，以实现对电锅炉功率的控制。

在本发明实施例中，当压力偏差值未处于预设压差区间时，对内筒水位和外筒水位进行调节，以补偿蒸汽流量增大的需求，并对循环泵的工作频率进行调节，以对循环泵的转速进行对应调整，从而实现对电锅炉功率的控制。

通过上述实施例，通过对电锅炉压力值进行检测，并计算出当前压力值和预设目标压力值之间的压力偏差值，以对电锅炉的压力值进行实时监测，将压力偏差值转换为内筒水位需求，作为控制信号，对内筒水位、外筒水位以及循环泵的工作频率进行调整，以实现电锅炉功率的快速调整，采用水位需求作为控制信号，增强了系统的稳定性和跟踪性能，同时避免了多参数控制模式导致的功率和压力产生较多的超调量和波动。

具体地，在一实施例中，上述步骤S102中根据压力偏差值，确定内筒水位需求，具体包括如下步骤：

步骤S1021：若压力偏差处于预设压差区间内，则维持当前内筒水位需求不变。

在本发明实施例中，预设压差区间为ΔP1～ΔP2，若ΔP1＜ΔP＜ΔP2，即压力偏差处于预设压差区间内，内筒水位处于预设水位区间，则维持当前内筒水位保持在当前水位，维持循环泵的频率保持在当前频率即可。

在电锅炉功率稳定运行期间，三相电机投入运行，蒸汽调节阀保持一定开度位置，持续向下游用户供汽。

具体地，在一实施例中，上述步骤S102中根据压力偏差值，确定内筒水位需求，具体包括还如下步骤：

步骤S1022：若压力偏差超过预设压差区间的最大值，则增大当前内筒水位需求。

在本发明实施例中，当电锅炉下游用户用蒸汽量增加时，蒸汽调节阀的阀门开度增加，电锅炉的当前压力值降低，压力偏差超过ΔP2，需要快速给电锅炉内筒提升水位，升高电锅炉的功率，以补偿蒸汽流量增大的需求。

示例性地，压力偏差值和内筒水位需求之间的对应关系如图4所示，L1为电锅炉内筒的最低水位限制，在水位值处于L1水位时，电锅炉以最低负荷运行。L3为电锅炉的最高水位限制，作为水位控制波动的缓冲区。

具体地，在一实施例中，上述步骤S102中根据压力偏差值，确定内筒水位需求，具体还包括如下步骤：

步骤S1023：若压力偏差低于预设压差区间的最小值，则减小当前内筒水位需求。

在本发明实施例中，当电锅炉下游用户用蒸汽量减小时，蒸汽调节阀的阀门开度减小，电锅炉的出口蒸汽压力升高，当前压力值升高，压力偏差为负值，需要快速给电锅炉内筒降低水位，以补偿蒸汽流量降低的工况，防止电锅炉超压。电锅炉下游用户蒸汽量需求越小，下降速度越快，当前压力值升高越明显，压力偏差负值越大。

在压力偏差低于预设压差区间的最小值时，需要将循环泵的频率降低至最低频率，且关小循环调节阀，以快速减少电锅炉内筒的供水量，同时快速开启内筒排水阀以降低电锅炉内筒的水位。

具体地，在一实施例中，本发明实施例提供的电锅炉功率控制方法还包括如下步骤：

步骤S104：检测电锅炉的当前水位值，并判断当前水位值是否处于预设水位区间内。

步骤S105：若当前水位值处于预设水位区间内，则控制化学加药系统对电锅炉内筒中炉水的电导率进行调节。

在本发明实施例中，若电锅炉的水位值处于预设水位区间，则电锅炉处于稳态运行工况，压力偏差处于预设压差区间内，控制化学加药系统维持电锅炉内筒炉水的pH值和电导率，以实现对电锅炉功率的慢速调节。

具体地，在一实施例中，本发明实施例提供的电锅炉功率控制方法还包括如下步骤：

步骤S106：若当前水位值未处于预设水位区间内，则返回步骤S101。

在本发明实施例中，实时对电锅炉内筒的水位值进行检测，在当前水位值未处于预设水位区间时，对电锅炉当前压力值进行检测，以实现对电锅炉功率的实时控制。

需要说明的是，电锅炉功率控制系统中的控制器用于执行上述的电锅炉功率控制方法，在电锅炉运行过程中，对电锅炉内筒水位、外筒水位以及循环泵的工作频率进行对应的调整。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。