1.本发明涉及锅炉控制领域，具体地说，涉及一种锅炉汽包液位三冲量控制方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.工业锅炉中常见的事故有很多，如锅内缺水、锅炉超压、锅内满水、汽水共腾、炉管爆破等，其中以锅炉缺水事故所占的比例最高。若汽包水位过低，则破坏了锅炉的汽水自然循环，致使水冷壁管被烧坏，严重缺水时还会发生爆管等事故；汽包水位过高，直接影响汽水分离的效果，使饱和蒸汽湿度增大，含盐量增多。因此，维持汽包水位在一定范围内是保证工业锅炉安全生产和正常运行的重要手段。
3.汽包水位三冲量控制系统是以汽包水位为主控制信号，蒸汽流量为前馈控制信号，给水流量为反馈控制信号组成的控制系统。汽包水位过去主要的调节手段之一是控制给水调节阀的开度，改变给水量的大小。
4.专利cn112066360a公开了一种汽包液位显示的控制方法、存储介质及电子设备，利用下式计算出所述汽包液位输出值：
5.op＝ip1+((ip2
‑
50)*fsbfw/100)
‑
ip3
6.其中，op为所述汽包液位输出值；ip1为所述目标汽包蒸汽流量；ip2为所述目标汽包液位；fsbfw为所述目标给水进水流量；ip3为所述急冷器出水流量；根据所述汽包液位输出值控制所述汽包液位的显示。
7.该专利的核心是：所述汽包状态信息还包括至少一个急冷器进水流量，所述预设汽包液位包括第一预设汽包液位和第二预设汽包液位，所述第一预设汽包液位大于所述第二预设汽包液位。
8.中国专利cn109780528a公开了一种减少锅炉液位超调的三冲量控制方法，根据汽水失配率确定汽水失配率放大系数k，公式如下：
9.k＝0.08
‑
0.3*f(x)/(1
‑
f(x)+f2(x))；
10.计算前馈信号，公式如下：
[0011][0012]
前馈信号＝汽水失配放大系数k
×
汽水失配率；
[0013]
采用上述控制方法，在三冲量控制的基础上，加上了可变的前馈控制信号，通过可变汽水失配放大系数，避免了动态前馈抗干扰能力差的问题，避免了给水调节阀频繁的动作，保持了给水量和蒸汽流量的动态平衡，从而减少了液位超调的现象。
[0014]
然而，现代冶金工业锅炉都向着大容量高参数的方向发展，一般来说，锅炉容量越大，汽包的容水量就越小，允许波动的蓄水量也就更少。如果给水中断，可能在很短时间内就会发生危险水位；如果仅是给水量与蒸汽量不相适应，也可能在几分钟内就会出现缺水和满水事故。也即现代冶金工业锅炉对汽包水位控制要求更高。冶金工业锅炉一般没有设
有急冷器进水管，因此专利cn112066360a不适用于冶金工业锅炉；由于冶金工业锅炉蒸汽量变化相对比较平稳，相应地，也就不需要不断修正汽水分配率，因此专利cn109780528a不适用于冶金工业锅炉。
[0015]
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

[0016]
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供了锅炉汽包液位三冲量控制方法、系统、设备及存储介质，其中，控制方法通过汽包液位、给水流量、蒸汽质量流量校正汽包的虚假液位，调节控制汽包给水流量，实现锅炉汽包液位的稳定、精确控制，提高冶金工业锅炉运行的稳定性和安全性。
[0017]
本发明的实施例提供了一种锅炉汽包液位三冲量控制方法，包括以下步骤：
[0018]
获取锅炉汽包液位e3、锅炉汽包的蒸汽质量流量e1以及锅炉汽包的给水流量e2；
[0019]
根据所述蒸汽质量流量e1和所述给水流量e2获得锅炉汽包液位的修正参数e4；
[0020]
根据所述修正参数e4及监测到的所述锅炉汽包液位e3获得修正后的汽包液位e；
[0021]
根据修正后的汽包液位e获得给水调节阀的给水控制参数；
[0022]
根据所述控制参数控制所述给水调节阀的开度。
[0023]
根据本发明的一些示例，所述修正后的汽包液位e通过如下方式获得：
[0024]
e＝e3+c*e4；
[0025]
其中：e4为所述修正参数，且e4＝e1－e2，以及c为调整因子。
[0026]
根据本发明的一些示例，所述根据修正后的汽包液位e获得给水调节阀的给水控制参数包括如下步骤：
[0027]
获取汽包液位的设定值；
[0028]
将所述修正后的汽包液位e以及汽包液位的设定值输入汽包液位pi调节器模块获得锅炉汽包所需的给水流量；
[0029]
根据所需的给水流量计算对应的所述给水调节阀的给水控制参数。
[0030]
根据本发明的一些示例，获取所述蒸汽质量流量e1步骤包括：
[0031]
获取锅炉汽包的实时蒸汽温度、实时蒸汽压力和实时蒸汽流量；
[0032]
根据所述实时蒸汽温度和所述实时蒸汽压力获得实时蒸汽密度；
[0033]
根据所述实时蒸汽密度和所述实时蒸汽流量获得蒸汽质量流量e1。
[0034]
根据本发明的一些示例，所述给水调节阀为气动调节阀。
[0035]
本发明的实施例还提供了一种锅炉汽包液位三冲量控制系统，用于实现所述锅炉汽包液位三冲量控制方法，包括监测模块.计算模块和控制模块，其中：
[0036]
所述监测模块用于获取锅炉汽包液位e3、锅炉汽包的蒸汽质量流量e1以及锅炉汽包的给水流量e2；
[0037]
所述计算模块用于根据所述蒸汽质量流量e1和所述给水流量e2获得锅炉汽包液位的修正参数e4；
[0038]
所述计算模块还用于根据所述修正参数e4及监测到的所述锅炉汽包液位e3获得修正后的汽包液位e；以及
[0039]
用于根据修正后的汽包液位e获得给水调节阀的给水控制参数；
[0040]
所述控制模块用于根据所述控制参数控制所述给水调节阀的开度。
[0041]
根据本发明的一些示例，所述锅炉汽包液位三冲量控制系统适用于锅炉汽包装置；
[0042]
所述锅炉汽包装置包括锅炉汽包，与锅炉汽包相连的给水管和蒸汽管，设置于给水管上的给水调节阀，设置于锅炉汽的液位传感器，设置于蒸汽管上的蒸汽流量传感器、温度传感器和压力传感器，以及设置于给水调节阀出水侧的流量传感器；
[0043]
所述监测模块分别通过读取所述液位传感器的液位值和所述流量传感器的给水流量值获取锅炉汽包液位e3和锅炉汽包的给水流量e2；
[0044]
所述监测模块通过读取所述蒸汽流量传感器的蒸汽流量值、所述温度传感器的温度值和所示压力传感器的压力值，并经所述述计算模块计算获得锅炉汽包的蒸汽质量流量e1。
[0045]
本发明的实施例还提供了一种电子设备，包括：
[0046]
处理器；
[0047]
存储器，其中存储有所述处理器的可执行指令；
[0048]
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行所述锅炉汽包液位三冲量控制方法的步骤。
[0049]
本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储程序，其特征在于，所述程序被执行时实现所述锅炉汽包液位三冲量控制方法的步骤。
[0050]
本发明的锅炉汽包液位三冲量控制方法通过汽包的汽包液位、给水流量、蒸汽质量流量校正汽包的虚假液位，调节控制汽包给水流量，实现锅炉汽包液位的稳定、精确控制，提高冶金工业锅炉运行的稳定性和安全性。
附图说明
[0051]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理，通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
[0052]
图1为本发明一实施例的锅炉汽包液位三冲量控制方法的流程图；
[0053]
图2为本发明一实施例的锅炉汽包液位三冲量控制系统的结构示意图；
[0054]
图3为本发明一实施例的锅炉汽包装置的结构示意图；
[0055]
图4为本发明一实施例的电子设备的结构示意图；
[0056]
图5为本发明一实施例的计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
[0057]
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结
构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0058]
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
[0059]
图1为本发明一实施例的锅炉汽包液位三冲量控制方法的流程图；具体地，该锅炉汽包液位三冲量控制方法包括以下步骤：
[0060]
s100：获取锅炉汽包液位e3、锅炉汽包的蒸汽质量流量e1以及锅炉汽包的给水流量e2；
[0061]
s200：根据所述蒸汽质量流量e1和所述给水流量e2获得三冲量控制的修正参数e4；
[0062]
s300：根据所述修正参数e4及监测到的所述锅炉汽包液位e3获得修正后的汽包液位e；
[0063]
s400：根据修正后的汽包液位e获得给水调节阀的给水控制参数；
[0064]
s500：根据所述控制参数控制所述给水调节阀的开度。
[0065]
通常，锅炉汽包液位e3通过读取设置于锅炉汽包的液位传感器获得，但是，上述方法由于汽包内液体、蒸汽之间的平衡，极大地影响了液位测量的准确性，即汽包的虚假液位，以此虚假液位作为调节汽包内的液位的参数将无法保证汽包水位维持在保证工业锅炉安全生产和正常运行的范围内，从而造成锅炉事故。本发明的锅炉汽包液位三冲量控制方法通过步骤s100至步骤s300，即通过汽包的汽包液位、给水流量、蒸汽质量流量校正汽包的虚假液位，以此作为调节控制汽包给水流量的依据，再通过步骤s400至步骤s500控制给水调节阀的开度，从而控制汽包的给水流量，实现锅炉汽包液位的稳定、精确控制，提高冶金工业锅炉运行的稳定性和安全性。
[0066]
本发明还提供了一种锅炉汽包液位三冲量控制系统，用于实现所述锅炉汽包液位三冲量控制方法，图2为本发明一实施例的锅炉汽包液位三冲量控制系统的结构示意图；锅炉汽包液位三冲量控制系统具体包括监测模块m100、计算模块m200和控制模块m300，其中：
[0067]
所述监测模块m100用于获取锅炉汽包液位e3、锅炉汽包的蒸汽质量流量e1以及锅炉汽包的给水流量e2；
[0068]
所述计算模块m200用于根据所述蒸汽质量流量e1和所述给水流量e2获得三冲量控制的修正参数e4；
[0069]
所述计算模块m200还用于根据所述修正参数及监测到的所述锅炉汽包液位e3获得修正后的汽包液位e；以及
[0070]
用于根据修正后的汽包液位e获得给水调节阀的给水控制参数；
[0071]
所述控制模块m300用于根据所述控制参数控制所述给水调节阀的开度。
[0072]
实施例的锅炉汽包液位三冲量控制系统中的各个功能模块的功能实现方式均可以采用上述锅炉汽包液位三冲量控制方法中各个步骤的具体实施方式来实现。例如，监测模块m100、计算模块m200和控制模块m300可以分别采用上述步骤s100至s500的具体实施方式实现其功能，此处不予赘述。
[0073]
上述锅炉汽包液位三冲量控制系统适用于锅炉汽包装置；图3为本发明一实施例的锅炉汽包装置的结构示意图；
[0074]
所述锅炉汽包装置包括锅炉汽包，与锅炉汽包相连的给水管和蒸汽管，以及汽包液位pi调节器模块lica03；设置于给水管上并与汽包液位pi调节器模块相连接的给水调节阀lv03，设置于锅炉汽的液位传感器li03，设置于蒸汽管上的蒸汽流量传感器fiq01、温度传感器和压力传感器(未在图中显示)，设置于给水调节阀出水侧的流量传感器fiq02。
[0075]
液位传感器li03可以是双室平衡液位计、电容式液位计或者是雷达液位计等。所述给水调节阀lv03为气动调节阀。
[0076]
所述监测模块m100分别通过读取所述液位传感器的液位值和所述流量传感器的给水流量值获取锅炉汽包液位e3和锅炉汽包的给水流量e2；
[0077]
所述监测模块m100通过读取所述蒸汽流量传感器的蒸汽流量值、所述温度传感器的温度值和所示压力传感器的压力值，并经所述述计算模块m200计算获得锅炉汽包的蒸汽质量流量e1。
[0078]
本发明的锅炉汽包液位三冲量控制系统和控制方法以用于铜合成炉余热锅炉、富氧顶吹熔炼余热锅炉、底吹炉余热锅炉等锅炉系统中，即采用了以汽包水位为主控制信号，蒸汽流量为前馈控制信号，给水流量为反馈控制信号。实现锅炉汽包液位的稳定、精确控制，提高冶金工业锅炉运行的稳定性、高效性和安全性。
[0079]
进一步的，在一些实施例中，步骤s100中的获取所述蒸汽质量流量e1步骤包括：
[0080]
获取锅炉汽包的实时蒸汽温度、实时蒸汽压力和实时蒸汽流量；实时蒸汽温度、实时蒸汽压力和实时蒸汽流量分别通过读取设置于蒸汽管上的温度传感器、压力传感器和蒸汽流量传感器fiq01的获得；
[0081]
根据所述实时蒸汽温度和所述实时蒸汽压力获得实时蒸汽密度；
[0082]
根据所述实时蒸汽密度和所述实时蒸汽流量获得蒸汽质量流量e1，即蒸汽质量流量e1为经压力补偿计算获得的蒸汽流量。
[0083]
以图3的实施例为例，进一步地，所述修正后的汽包液位e通过如下方式获得：
[0084]
e＝e3+c*e4；
[0085]
其中：e4为所述修正参数，且e4＝e1－e2，即在此实施例中，修正参数e4为的给水流量e1与蒸汽质量流量e2差值以及c为调整因子。图3中示出调整因子c＝0.3，该数值仅为示例，c的值也可以根据需要选择为其他值。
[0086]
根据本发明的一些示例，所述根据修正后的汽包液位e获得给水调节阀的给水控制参数包括如下步骤：
[0087]
获取汽包液位的设定值；
[0088]
图3的x端为汽包液位pi调节器模块测量输入端值，w端汽包液位pi调节器模块的设定输入端，将所述修正后的汽包液位e以及汽包液位的设定值分别输入汽包液位pi调节器模块的x端和w端，获得锅炉汽包所需的给水流量；
[0089]
根据所需的给水流量计算对应的所述给水调节阀的给水控制参数。以给水调节阀lv03为气动调节阀为例，给出控制参数为与控制气动调节阀的开度相关的参数。
[0090]
下面参照图4来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备600。图4显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0091]
如图4所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同平台组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。
[0092]
其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元610执行，使得处理单元610执行本说明书上述方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，处理单元610可以执行如图1中所示的步骤。
[0093]
存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(rom)6203。
[0094]
存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
[0095]
总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
[0096]
电子设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。
[0097]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，程序被执行实现锅炉汽包液位三冲量控制方法的步骤。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行本说明书上述方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。
[0098]
参考图5所示，描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品800，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd
‑
rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0099]
程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd
‑
rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
[0100]
计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0101]
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0102]
综上所述，本发明提供了一种锅炉汽包液位三冲量控制方法、系统、设备及存储介质，该控制方法包括如下步骤：获取锅炉汽包液位e3、锅炉汽包的蒸汽质量流量e1以及锅炉汽包的给水流量e2；根据所述蒸汽质量流量e1和所述给水流量e2获得三冲量控制的修正参数；根据所述修正参数e4及监测到的所述锅炉汽包液位e3获得修正后的汽包液位e；根据修正后的汽包液位e获得给水调节阀的给水控制参数；根据所述控制参数控制所述给水调节阀的开度。本发明的锅炉汽包液位三冲量控制方法通过汽包的汽包液位、给水流量、蒸汽质量流量校正汽包的虚假液位，调节控制汽包给水流量，实现锅炉汽包液位的稳定、精确控制，提高冶金工业锅炉运行的稳定性、高效性和安全性。
[0103]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。