专利名称：除氧器温度控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种除氧器温度控制系统。
背景技术：
在锅炉给水处理工艺过程中，除氧是一个非常关键的环节。国家规定，蒸发量大于2t/h的蒸汽锅炉和水温大于等于95°C的热水锅炉都必须除氧。多年来众多锅炉给水处理工作者都在探求即高效又经济的除氧方法。国内外学者对于锅炉及除氧控制器的控制做了很多研究，也取得了一些成果，但都主要偏重与除氧器的压力和水位的控制方面。在工业生产过程中，为了高效地进行生产，必须对生产工业过程中的主要参数，t匕如温度、压力、流量、速度等等进行有效的控制。其中温度控制在生产过程中占有相当大的比例，它是生产过程和科学试验中普遍而且重要的物理参数，准确测量和有效的控制温度是优质、高产。低耗和安全生产的重要条件。在工业的研制和生产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用微电子技术是重要的途径。它的作用主要是改善劳动条件、节约能源、防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。锅炉给水中往往溶解有氧、氮、二氧化碳等气体，其中二氧化碳和氧气的存在，对于锅炉就易于发生腐蚀。尤其是氧气，它是很活泼的气体，能跟很多非金属直接化合，而且能跟绝大多数金属直接化合。当其与非金属或金属化合物以后，往往形成稳定的氧化物，或生成沉淀，对锅炉起腐蚀作用。需对锅炉给水进行除氧。从国外学者对锅炉以及除氧器控制系统研究方向来看，他们都主要偏重于除氧器的压力和水位控制方面，而项目主要从除氧器的温度变化考虑，结合除氧器的压力和水位变化来控制除氧器，已达到除氧效率提升的目的。由于热力出样系统具有大滞后、大惯性、非线性等特点，采用传统的PID (比例-积分-微分)控制方法，PID控制稳态性能好，但动态性能不太理想；而模糊控制动态响应品质优良，但存在稳定性能差的问题。
实用新型内容针对业界的上述需求，本实用新型提出了一种除氧器温度控制系统，包括:除氧塔，所述除氧塔的四周分别设置有与所述除氧塔内部连通的凝结水入口、高加输水入口、补给水入口 ；除氧水箱，与所述除氧塔的底部相连接，所述除氧水箱进一步包括:传感器接口，通入所述除氧水箱的内部以采集所述除氧水箱内部的温度参数；强化换热装置，设置于所述除氧水箱的底部；以及模糊PID控制器，根据来自所述传感器接口的温度参数控制所述强化换热装置以实现对所述除氧水箱中的温度进行控制。根据本实用新型的一个优选实施例，在上述的除氧器温度控制系统中，所述除氧塔还包括:上部加热蒸汽入口，设置于所述除氧塔的上部；以及下部加热蒸汽入口，设置于所述除氧塔的下部且与所述上部加热蒸汽入口位于同一侧。[0013]根据本实用新型的一个优选实施例，在上述的除氧器温度控制系统中，所述除氧塔还包括:所述除氧水箱进一步包括:出水口，设置于所述除氧水箱的底部；水平衡管，设置于所述除氧水箱的底部；汽平衡管，设置于所述除氧水箱的顶部；以及水位计接口，设置于所述除氧水箱的一侧，以检测所述除氧水箱内的水位。根据本实用新型的一个优选实施例，在上述的除氧器温度控制系统中，所述模糊PID控制器分别与所述水平衡管、所述汽平衡管以及所述水位计接口信号连接。根据本实用新型的一个优选实施例，在上述的除氧器温度控制系统中，所述模糊PID控制器接收来自所述传感器接口的温度参数，并将控制信号发送到所述水平衡管和所述汽平衡管，以改变所述除氧水箱中的温度。本实用新型采用模糊PID控制算法进行控制，以达到除氧的目的，从而保证热力设备能安全经济运行。特别是，本实用新型针对出样系统的特点引入模糊PID控制的思想，而设计出相应的控制器。通过仿真实验表明:采用模糊PID控制算法过渡过程，最大超调量均优于PID控制算法，PID控制器的响应时间大约为50s，超调量约为3.2%，系统稳态误差；模糊PID控制的超调量最小为0%，调节时间也是最短大约为5s，而且不存在稳态误差。能够很好的将除氧器的温度控制在(104±3)°C要求温度范围内，有工程实用价值。应当理解，本实用新型以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本实用新型提供进一步的解释。
附图主要是用于提供对本实用新型进一步的理解。附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中:图1示意性地示出了本实用新型的除氧器温度控制系统的一个实施例的结构图。图2A和2B分别示意性地示出了本实用新型的两种温度控制回路。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本实用新型的技术方案。参考图1和图2，本实用新型的除氧器温度控制系统100主要包括:除氧塔101，所述除氧塔101的四周分别设置有与所述除氧塔内部连通的凝结水入口 102、高加输水入口103、补给水入口 104 ;除氧水箱107，与所述除氧塔101的底部相连接，所述除氧水箱107进一步包括:传感器接口 108，通入所述除氧水箱107的内部以采集所述除氧水箱内部的温度参数；强化换热装置109，设置于所述除氧水箱107的底部；以及模糊PID控制器(未图示)，根据来自所述传感器接口 108的温度参数控制所述强化换热装置109以实现对所述除氧水箱107中的温度进行控制。此外，根据一个优选实施例，所述除氧塔101还可以包括:上部加热蒸汽入口 105，设置于所述除氧塔101的上部；以及下部加热蒸汽入口 106，设置于所述除氧塔101的下部且与所述上部加热蒸汽入口 105位于同一侧。此外，根据一个优选实施例，所述除氧水箱107可以进一步包括:出水口 110，设置于所述除氧水箱107的底部；水平衡管111，设置于所述除氧水箱107的底部；汽平衡管112，设置于所述除氧水箱107的顶部；以及水位计接口 113，设置于所述除氧水箱107的一侦牝以检测所述除氧水箱107内的水位。较佳地，所述模糊PID控制器分别与所述水平衡管、所述汽平衡管以及所述水位计接口信号连接。在工作时，所述模糊PID控制器接收来自所述传感器接口的温度参数，并将控制信号发送到所述水平衡管和所述汽平衡管，以改变所述除氧水箱中的温度。或者，所述模糊PID控制器还可以根据来自所述水位计接口的信号控制所述水平衡管，以控制所述除氧水箱中的水位高于预设的最低水位。除氧器是将溶解在水中的有害气体尤其是水中的溶解氧从水中出去，以免有些有害气体进入锅炉系统造成热力设备腐蚀，从而影响锅炉系统的正常运作，所以除氧器在热力发电厂中起到了很多重要的作用。除氧系统具有滞后、时变、非线性等特点，对此常规PID控制器无法获得满意的效果。常规的PID控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。PID (比例-积分-微分)控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。其输入e(t)与输出u(t)的关系为u (t) =kp [e (t) +1/TI / e (t) dt+TD*de (t)/dt]式中积分的上下限分别是O和t。因此，它的传递函数为:G(s)=U(s)/E(s)=kp[l+1/(TI*S)+TD*S]，其中kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。为了保证除氧器能达到很好的除氧效果，就需要采用先进的控制方法。很多工作者研究了如何对除氧器的压力、水位进行控制，以除氧器为被控制对象，分析了 PID控制和模糊控制的优缺点，将PID控制和模糊控制的优点结合起来，采用模糊规则在线整定PID的kp、k1、kd三个参数的模糊PID技术设计了除氧器的温度控制系统；使MATLAB软件对PID控制、模糊PID控制分别进行了仿真研究，仿真结果表明参数模糊PID控制能满足调节时间短、超量小且稳态误差在(104±3) V内的控制要求。本实用新型的主要特点至少有以下几点:1、本实用新型先根据亨利定律以及热力除氧的特点，采用温度控制系统代替压力控制系统，从而更好的满足热力除氧工艺对温度的要求，通过分析计算出热力除氧条件要求，再以此为依据，运用三阶惯性环节和一个延时环节来近似，建立热力除氧器动态模型。2、本实用新型的模糊PID控制器选用二位结构，模糊PID控制器是以常规PID控制为基础，采用模糊推理思想根据不同的无差e和无差的变化率ec对PID的三个参数进行在线修改，而使被控制对象有良好的动静态能力。3、根据模糊PID控制器结构图，PID参数校正部分实质嵌入一个模糊控制器，其规则设计是将PID控制和模糊控制的优点结合起来，采用模糊规则在线整定PID的kp、k1、kd三个参数的模糊PID技术设计了除氧器的温度控制系统。4、采用Mamdani方法推理方法进行推理(极大值极小值),采用重心法精确化计算得出此模糊集中最有代表意义的确定值作为系统的输出控制。上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本实用新型的，本领域普通技术人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
权利要求1.一种除氧器温度控制系统，其特征在于，包括: 除氧塔，所述除氧塔的四周分别设置有与所述除氧塔内部连通的凝结水入口、高加输水入口、补给水入口 ； 除氧水箱，与所述除氧塔的底部相连接，所述除氧水箱进一步包括: 传感器接口，通入所述除氧水箱的内部以采集所述除氧水箱内部的温度参数； 强化换热装置，设置于所述除氧水箱的底部；以及 模糊比例-积分-微分控制器，根据来自所述传感器接口的温度参数控制所述强化换热装置以实现对所述除氧水箱中的温度进行控制。
2.如权利要求1所述的除氧器温度控制系统，其特征在于，所述除氧塔还包括: 上部加热蒸汽入口，设置于所述除氧塔的上部；以及 下部加热蒸汽入口，设置于所述除氧塔的下部且与所述上部加热蒸汽入口位于同一侧。
3.如权利要求1所述的除氧器温度控制系统，其特征在于，所述除氧水箱进一步包括: 出水口，设置于所述除氧水箱的底部； 水平衡管，设置于所述除氧水箱的底部； 汽平衡管，设置于所述除氧水箱的顶部；以及 水位计接口，设置于所述除氧水箱的一侧。
4.如权利要求3所述的除氧器温度控制系统，其特征在于，所述模糊比例-积分-微分控制器分别与所述水平衡管、所述汽平衡管以及所述水位计接口信号连接。
5.如权利要求4所述的除氧器温度控制系统，其特征在于，所述模糊比例-积分-微分控制器接收来自所述传感器接口的温度参数，并将控制信号发送到所述水平衡管和所述汽平衡管。
专利摘要本实用新型提出了一种除氧器温度控制系统，包括除氧塔，所述除氧塔的四周分别设置有与所述除氧塔内部连通的凝结水入口、高加输水入口、补给水入口；除氧水箱，与所述除氧塔的底部相连接，所述除氧水箱进一步包括传感器接口，通入所述除氧水箱的内部以采集所述除氧水箱内部的温度参数；强化换热装置，设置于所述除氧水箱的底部；以及模糊PID控制器，根据来自所述传感器接口的温度参数控制所述强化换热装置以实现对所述除氧水箱中的温度进行控制。本实用新型采用模糊PID控制算法进行控制，以达到除氧的目的，从而保证热力设备能安全经济运行。
文档编号F22D1/50GK203068482SQ20122037297
公开日2013年7月17日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者刘家强, 朱伟达, 徐锦斌, 谢海明, 程建三, 余小寅, 郑国宝, 刘晓民, 张长梅, 乔峰, 叶时勋, 陈伟民 申请人:上海市张江高科技园区新能源技术有限公司