一种蒸汽发生器的水位控制方法和装置与流程

本技术涉及水位控制领域，尤其涉及一种蒸汽发生器的水位控制方法和装置。

背景技术：

1、蒸汽发生器的水位控制对于电厂和船舶的水位精准控制具有重大意义，而蒸汽发生器的水位高低控制反应了给水量与蒸发量之间的动态平衡，即当蒸汽发生器负荷骤增时，蒸汽流量增大，气压降低，水位短时间内升高，通过控制器检测到水位升高会降低给水流量以维持蒸汽发生器的水位，但随着蒸汽流量增大，为维持蒸汽发生器的水位需要增大给水流量。反之，当蒸汽发生器负荷骤减，压力升高时，水位短时间内降低。在蒸汽发生器负荷骤增或蒸汽发生器负荷骤减期间，由于蒸汽发生器的水位中会产生气泡，而气泡在水位不断的变化情况下影响到水位的改变，容易出现水位虚假，并且水位虚假的产生容易造成控制器给水量的操作失误，进而影响到蒸汽发生器的运行。

技术实现思路

1、本技术提供了一种蒸汽发生器的水位控制方法和装置，以解决由于蒸汽发生器的水位中会产生气泡，而气泡在水位不断的变化情况下影响到水位的改变，容易出现水位虚假，导致影响到蒸汽发生器的运行问题。

2、第一方面，本技术提供了一种蒸汽发生器的水位控制方法，所述方法包括：

3、步骤s1：根据获取的水流量参数和蒸汽流量参数，计算得到蒸汽发生器的虚假水位高度，其中，所述水流量参数为蒸汽发生器消耗所补偿的给水流量，所述蒸汽流量参数为所述蒸汽发生器所蒸发的蒸汽流量；

4、步骤s2：将所述虚假水位高度过滤，得到所述蒸汽发生器的真实水位高度；

5、步骤s3：根据所述蒸汽发生器的真实水位高度控制所述蒸汽发生器的给水流量，以使所述蒸汽发生器的水位保持在预定值；

6、其中，所述步骤s1包括：根据所述蒸汽发生器的液面下气泡体积的变化引起的水位变化得到液面以下汽相容积，进而计算得到所述虚假水位高度，所述虚假水位高度通过以下公式计算得到：

7、

8、

9、其中，h'为虚假水位高度，h'(s)为经验传递函数，gfw(s)为给水流量随着时间的变化量，gs(s)为出口蒸汽流量随着时间的变化量，s为传递函数的表式方式，gfw(s)-gs(s)为给水流量和/或蒸汽流量的变化量，a和b为蒸汽发生器实验参数，f为蒸汽发生器水腔横截面积，v″x为液面以下汽相容积，f为蒸汽发生器水腔横截面积，为液面下气泡体积随时间变化引起的水位变化，即虚假水位高度。

10、可选的，所述步骤s1包括：

11、获取液相体积和汽相体积，其中，所述汽相体积包括液面以上汽相容积和所述液面以下汽相容积；

12、计算所述给水流量参数、所述蒸汽流量参数和所述汽相体积之和得到总虚假水位高度，其中，所述总虚假水位高度包括所述虚假水位高度，公式如下：

13、

14、其中，gfw为给水流量，gs为蒸汽流量，v'为蒸汽发生器内的液相体积，v″x为液面以下汽相容积，p为饱和压力，ρ'为饱和水密度，ρ”为饱和蒸汽密度，l为总虚假水位高度。

15、可选的，所述步骤s1中，所述计算所述给水流量参数、所述蒸汽流量参数和所述汽相体积之和得到总虚假水位高度包括：

16、根据下式计算得到给水流量和蒸汽流量的变化量以确认所述蒸汽发生器的给水量和耗水量之间的平衡性：

17、

18、其中，其中，gfw为给水流量，gs为蒸汽流量，ρ'为饱和水密度，ρ”为饱和蒸汽密度，v″s为液面以上汽相容积，vvx”液面以下汽相容积，vvsv″x即为汽相体积。

19、可选的，所述步骤s1之后包括：

20、根据所述给水流量参数、所述蒸汽流量参数、所述汽相体积、所述虚假水位高度和所述总虚假水位高度计算得到所述蒸汽发生器随时间改变的水位变化量，以确定在预设时间内所述蒸汽发生器的水位高度的波动情况。

21、第二方面，本技术还提供一种蒸汽发生器的水位控制装置，包括：

22、仿真计算单元，用于根据获取的水流量参数和蒸汽流量参数，计算得到蒸汽发生器的虚假水位高度，其中，所述水流量参数为蒸汽发生器消耗所补偿的给水流量，所述蒸汽流量参数为所述蒸汽发生器所蒸发的蒸汽流量；

23、过滤器，用于将所述虚假水位高度过滤，得到所述蒸汽发生器的真实水位高度；

24、水位控制器，用于根据所述蒸汽发生器的真实水位高度控制所述蒸汽发生器的给水流量，以使所述蒸汽发生器的水位保持在预定值；

25、其中，所述仿真计算单元用于执行以下操作：根据所述蒸汽发生器的液面下气泡体积的变化引起的水位变化得到液面以下汽相容积，进而计算得到所述虚假水位高度，所述虚假水位高度通过以下公式计算得到：

26、

27、

28、其中，h'为虚假水位高度，h'(s)为经验传递函数，gfw(s)为给水流量随着时间的变化量，gs(s)为出口蒸汽流量随着时间的变化量，s为传递函数的表式方式，gfw(s)-gs(s)为给水流量和/或蒸汽流量的变化量，a和b为蒸汽发生器实验参数，f为蒸汽发生器水腔横截面积，v″x为液面以下汽相容积，为液面下气泡体积随时间变化引起的水位变化，即虚假水位高度。

29、可选的，所述仿真计算单元还用于获取液相体积和汽相体积，其中，所述汽相体积包括液面以上汽相容积和所述液面以下汽相容积；

30、计算所述给水流量参数、所述蒸汽流量参数和所述汽相体积之和得到总虚假水位高度，其中，所述总虚假水位高度包括所述虚假水位高度，公式如下：

31、

32、其中，gfw为给水流量，gs为蒸汽流量，v'为蒸汽发生器内的液相体积，v″x为液面以下汽相容积，p为饱和压力，ρ'为饱和水密度，ρ”为饱和蒸汽密度，l为总虚假水位高度。

33、可选的，所述仿真计算单元中，所述计算所述给水流量参数、所述蒸汽流量参数和所述汽相体积之和得到总虚假水位高度包括：

34、根据下式计算得到给水流量和蒸汽流量的变化量以确认所述蒸汽发生器的给水量和耗水量之间的平衡性：

35、

36、其中，gfw为给水流量，gs为蒸汽流量，ρ'为饱和水密度，ρ”为饱和蒸汽密度，v″s为液面以上汽相容积，v″x为液面以下汽相容积，v″s+v″x即为汽相体积。

37、可选的，所述仿真计算单元还用于：

38、根据所述给水流量参数、所述蒸汽流量参数、所述汽相体积、所述虚假水位高度和所述总虚假水位高度计算得到所述蒸汽发生器随时间改变的水位变化量，以确定在预设时间内所述蒸汽发生器的水位高度的波动情况。

39、本技术通过根据获取的水流量参数和蒸汽流量参数，计算得到蒸汽发生器的虚假水位高度，其中，水流量参数为蒸汽发生器消耗所补偿的给水流量，蒸汽流量参数为蒸汽发生器所蒸发的蒸汽流量，将虚假水位高度过滤，得到蒸汽发生器的真实水位高度，根据蒸汽发生器的真实水位高度控制蒸汽发生器的给水流量，以使蒸汽发生器的水位保持在预定值，其中，根据蒸汽发生器的液面下气泡体积的变化引起的水位变化得到液面以下汽相容积，进而计算得到虚假水位高度。由于能够得到虚假水位高度，将虚假水位波段过滤得到真实水位波段，从而避免了因为水位虚假的产生容易造成控制器给水量的操作失误，即能够准确的给水，使得蒸汽发生器不会因为水量过多或过少而停止运行。