一種船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法，該方法包括：充汽初始階段通過(guò)調(diào)整充汽閥開(kāi)啟低限值和旁通閥關(guān)閉延遲時(shí)間實(shí)現(xiàn)閥前壓力的控制，充汽進(jìn)行階段由控制器通過(guò)控制充汽閥開(kāi)度實(shí)現(xiàn)閥前壓力的控制，充汽完成階段通過(guò)調(diào)整旁通閥開(kāi)啟低限值和充汽閥關(guān)閉延遲時(shí)間實(shí)現(xiàn)閥前壓力的控制，旁通回收階段由控制器通過(guò)控制旁通閥開(kāi)度實(shí)現(xiàn)閥前壓力的控制。控制方法簡(jiǎn)單實(shí)用，該方法可以通過(guò)優(yōu)化相關(guān)參數(shù)在不同的工況下穩(wěn)定運(yùn)行，有效的降低了系統(tǒng)的壓力波動(dòng)，提高了系統(tǒng)的安全性能，同時(shí)提高了充汽效率。
【專利說(shuō)明】
一種船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于船用蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]船用供汽系統(tǒng)是船舶動(dòng)力系統(tǒng)的重要組成部分，它通過(guò)船用蓄熱器實(shí)現(xiàn)了蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換過(guò)程中瞬時(shí)蒸汽大流量供給，具有供汽壓力高、瞬時(shí)蒸汽消耗量大、負(fù)荷變換頻繁等特點(diǎn)，提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)供汽系統(tǒng)至關(guān)重要。
[0003]船用供汽系統(tǒng)蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換過(guò)程用時(shí)較短，船用蓄熱器蓄能要在很短的時(shí)間內(nèi)完成，而蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換過(guò)程蒸汽消耗的時(shí)間更短，僅有2s左右，在蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換過(guò)程船用蒸汽蓄熱器內(nèi)由于快速降壓，飽和水快速閃蒸，為蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換過(guò)程補(bǔ)充了大量蒸汽，放出的蒸汽做功。
[0004]船用供汽系統(tǒng)中供汽鍋爐出口過(guò)熱蒸汽的壓力在5_6MPa左右，出于鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行需要，供汽系統(tǒng)壓力和流量波動(dòng)有比較嚴(yán)格的限制；而船用供汽系統(tǒng)的充汽過(guò)程要求在幾十秒內(nèi)完成，瞬時(shí)充汽的蒸汽流量大，且船用蓄熱器充汽完成之后，供汽鍋爐的過(guò)熱蒸汽需要及時(shí)通過(guò)旁通閥送入回收裝置，因此船用供汽系統(tǒng)充汽過(guò)程極易引起供汽鍋爐的蒸汽流量和壓力波動(dòng)。
[0005]因此，基于以上現(xiàn)狀，目前存在的缺陷是:由于船用供汽系統(tǒng)用汽過(guò)程供汽壓力高、瞬時(shí)用汽量大、負(fù)荷變換頻繁而存在供汽系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能夠避免因供汽壓力高、瞬時(shí)用汽量大、負(fù)荷變換頻繁而存在供汽系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性隱患的一種船用供汽系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程充汽控制其方法。
[0007]—種船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法，包括以下步驟:
[0008]充汽初始階段，即充汽閥速開(kāi)旁通閥速關(guān)階段，充汽信號(hào)發(fā)出，充汽閥按照一定速率開(kāi)啟到設(shè)定低限值，與此同時(shí)旁通閥延遲一定時(shí)間之后按照一定速率關(guān)閉并保持關(guān)閉狀態(tài)；
[0009]充汽進(jìn)行階段，當(dāng)充汽閥開(kāi)啟到低限值之后由控制器中PID控制器以閥前壓力傳感器的具體數(shù)值為目標(biāo)控制充汽閥的開(kāi)度；
[0010]充汽完成階段，即旁通閥速開(kāi)充汽閥速關(guān)階段，當(dāng)船用蓄熱器內(nèi)的蒸汽充到預(yù)定壓力后，旁通閥按照一定速率開(kāi)啟到設(shè)定低限值，與此同時(shí)充汽閥延遲一定時(shí)間之后按照一定速率關(guān)閉并保持關(guān)閉狀態(tài)；
[0011]旁通閥回收階段，當(dāng)旁通閥開(kāi)啟到低限值之后，由控制器中PID控制器以閥前壓力傳感器的數(shù)值為目標(biāo)控制旁通閥開(kāi)度；
[0012]充汽閥完全關(guān)閉之后，可進(jìn)行蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換，待蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換完成之后可再次進(jìn)行充汽；
[0013]其中，所述船用供汽系統(tǒng)包括:供汽鍋爐、船用蓄熱器、充汽閥、旁通閥、放汽閥、過(guò)熱蒸汽管路、回收裝置、蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換設(shè)備、閥前壓力傳感器、蓄熱器內(nèi)壓力傳感器；
[0014]所述過(guò)熱蒸汽管路設(shè)有兩個(gè)分支，一個(gè)分支連接充汽閥，汽閥連通到船用蓄熱器內(nèi)部;一個(gè)分支管路連接旁通閥，旁通閥后接回收裝置；
[0015]所述閥前壓力傳感器安裝在過(guò)熱蒸汽管路分支前的管路上；
[0016]閥前壓力傳感器、蓄熱器內(nèi)壓力傳感器和上位機(jī)、PLC控制柜連接；閥前壓力傳感器一端在閥前管路內(nèi)部，另一端通過(guò)信號(hào)線與控制器相連；
[0017]充汽閥、旁通閥、放汽閥過(guò)信號(hào)線PLC控制柜相連，由上位機(jī)輸出信號(hào)經(jīng)PLC控制器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)充汽過(guò)程控制。
[0018]進(jìn)一步地，如上所述的船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法，所述充汽閥、旁通閥通過(guò)控制器中PID控制器線性控制兩者的開(kāi)啟與關(guān)閉。
[0019]進(jìn)一步地，如上所述的船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法，充汽過(guò)程以閥前壓力為調(diào)節(jié)目的。
[0020]進(jìn)一步地，如上所述的船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法，當(dāng)船用蓄熱器內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值后，調(diào)節(jié)旁通閥開(kāi)啟低限值和充汽閥關(guān)閉延遲時(shí)間可減小閥前壓力波動(dòng)，參數(shù)隨著運(yùn)行工況變化而改變。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]控制方法簡(jiǎn)單實(shí)用，該方法可以通過(guò)優(yōu)化相關(guān)參數(shù)在不同的工況下穩(wěn)定運(yùn)行，有效的降低了系統(tǒng)的壓力波動(dòng)，提高了系統(tǒng)的安全性能，同時(shí)提高了充汽效率。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明一種船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法流程圖；
[0024]圖2為本發(fā)明一種船用供汽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖3為閥前壓力傳感器曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]圖2為本發(fā)明一種船用供汽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，本該系統(tǒng)包括:供汽鍋爐1、船用蓄熱器2、充汽閥3、旁通閥4、放汽閥5、過(guò)熱蒸汽管路6、回收裝置7、蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換設(shè)備
8、閥前壓力傳感器9、蓄熱器內(nèi)壓力傳感器10;
[0028]從供汽鍋爐I內(nèi)出來(lái)的蒸汽經(jīng)過(guò)過(guò)熱蒸汽管路6的前半部分后，分成兩個(gè)分支，一個(gè)分支通過(guò)三通接頭連接充汽閥3，充汽閥3連通到船用蓄熱器2內(nèi)部;一個(gè)分支管路連接旁通閥4，旁通閥4后接回收裝置7;所述回收裝置7用于將多余的蒸汽轉(zhuǎn)化為液體進(jìn)行回收，供供汽鍋爐I重復(fù)利用。
[0029]在船用蓄熱器2的頂部設(shè)置有放汽閥5，放汽閥5后連接有蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換設(shè)備8。
[0030]所述閥前壓力傳感器9安裝在過(guò)熱蒸汽管路6分支前的管路上；
[0031]閥前壓力傳感器9、蓄熱器內(nèi)壓力傳感器10和上位機(jī)、PLC控制柜連接；閥前壓力傳感器9 一端在閥前管路內(nèi)部，另一端通過(guò)信號(hào)線與控制器相連；
[0032 ] 充汽閥3、旁通閥4、放汽閥5過(guò)信號(hào)線PLC控制柜相連，由上位機(jī)輸出信號(hào)經(jīng)PLC控制器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)充汽過(guò)程控制。
[0033]圖1為本發(fā)明一種船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法流程圖，如圖2所示，本發(fā)明提供的船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法包括:充汽初始階段、充汽進(jìn)行階段、充汽完成階段、旁通閥回收階段、充汽閥完全關(guān)閉的光芒等幾個(gè)狀態(tài)。
[0034]充汽初始階段，即充汽閥3速開(kāi)旁通閥4速關(guān)階段，充汽信號(hào)發(fā)出，充汽閥3按照一定速率開(kāi)啟到設(shè)定低限值，與此同時(shí)旁通閥4延遲一定時(shí)間之后按照一定速率關(guān)閉并保持關(guān)閉狀態(tài)；
[0035]具體地，PLC控制柜發(fā)出充汽信號(hào)后，充汽閥3在PLC控制柜的控制下將其按照一定線性速率將其開(kāi)啟，并通過(guò)充汽閥3自身的設(shè)定程序判斷充汽閥3閥位是否達(dá)到低限，如果充汽閥閥位沒(méi)有達(dá)到低限，就說(shuō)明充汽閥未開(kāi)啟，則需要繼續(xù)開(kāi)啟，因此，當(dāng)充汽閥3將判斷結(jié)果傳送給控制器后，控制器根據(jù)判斷結(jié)果來(lái)確定是否需要繼續(xù)開(kāi)啟充汽閥閥門；與此同時(shí)，PLC控制柜按照一定的線性速率將旁通閥4延遲一定時(shí)間之后關(guān)閉。
[0036]充汽進(jìn)行階段，當(dāng)充汽閥3開(kāi)啟到低限值之后由控制器中PID控制器以閥前壓力傳感器9的具體數(shù)值為目標(biāo)控制充汽閥3的開(kāi)度；
[0037]具體地，由于本發(fā)明需要在較短的時(shí)間(2s左右)完成船用蓄熱器蓄能的過(guò)程，而為了保證整個(gè)過(guò)程穩(wěn)定，需要通過(guò)閥前壓力傳感器9的參數(shù)來(lái)進(jìn)行判斷的，因此，當(dāng)充汽閥3開(kāi)啟后，通過(guò)閥前壓力傳感器9的具體數(shù)值為目標(biāo)來(lái)控制充汽閥3的開(kāi)度。圖3為采用本發(fā)明控制方法后閥前壓力傳感器的曲線撥動(dòng)情況，通過(guò)圖3可以看出，本發(fā)明控制方法可以較好地控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0038]充汽完成階段，即旁通閥4速開(kāi)充汽閥3速關(guān)階段，當(dāng)船用蓄熱器2內(nèi)的蒸汽充到預(yù)定壓力后，旁通閥4按照一定速率開(kāi)啟到設(shè)定低限值，與此同時(shí)充汽閥3延遲一定時(shí)間之后按照一定速率關(guān)閉并保持關(guān)閉狀態(tài)；
[0039]旁通閥4回收階段，當(dāng)旁通閥4開(kāi)啟到低限值之后，由控制器中PID控制器以閥前壓力傳感器9的數(shù)值為目標(biāo)控制旁通閥4開(kāi)度；
[0040]充汽閥3完全關(guān)閉之后，可進(jìn)行蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換，待蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換完成之后可再次進(jìn)行充汽。
[0041]本發(fā)明充汽過(guò)程以閥前壓力為調(diào)節(jié)目的；調(diào)節(jié)充汽閥開(kāi)啟最低值和旁通閥關(guān)閉延遲時(shí)間可減小閥前壓力波動(dòng)，參數(shù)隨著運(yùn)行工況變化而改變。
[0042]調(diào)節(jié)控制器中充汽閥PID的控制參數(shù)可實(shí)現(xiàn)充汽過(guò)程壓力的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0043]當(dāng)船用蓄熱器內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值后，調(diào)節(jié)旁通閥開(kāi)啟低限值和充汽閥關(guān)閉延遲時(shí)間可減小閥前壓力波動(dòng)，參數(shù)隨著運(yùn)行工況變化而改變。
[0044]調(diào)節(jié)控制器中旁通閥PID的控制參數(shù)可實(shí)現(xiàn)充汽過(guò)程壓力的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0045]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 充汽初始階段，即充汽閥(3)速開(kāi)旁通閥(4)速關(guān)階段，充汽信號(hào)發(fā)出，充汽閥(3)按照一定速率開(kāi)啟到設(shè)定低限值，與此同時(shí)旁通閥(4)延遲一定時(shí)間之后按照一定速率關(guān)閉并保持關(guān)閉狀態(tài)； 充汽進(jìn)行階段，當(dāng)充汽閥(3)開(kāi)啟到低限值之后由控制器中PID控制器以閥前壓力傳感器(9)的具體數(shù)值為目標(biāo)控制充汽閥(3)的開(kāi)度； 充汽完成階段，即旁通閥(4)速開(kāi)充汽閥(3)速關(guān)階段，當(dāng)船用蓄熱器(2)內(nèi)的蒸汽充到預(yù)定壓力后，旁通閥(4)按照一定速率開(kāi)啟到設(shè)定低限值，與此同時(shí)充汽閥(3)延遲一定時(shí)間之后按照一定速率關(guān)閉并保持關(guān)閉狀態(tài)； 旁通閥(4)回收階段，當(dāng)旁通閥⑷開(kāi)啟到低限值之后，由控制器中PID控制器以閥前壓力傳感器(9)的數(shù)值為目標(biāo)控制旁通閥(4)開(kāi)度； 充汽閥(3)完全關(guān)閉之后，可進(jìn)行蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換，待蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換完成之后可再次進(jìn)行充汽； 其中，所述船用供汽系統(tǒng)包括:供汽鍋爐(I)、船用蓄熱器(2)、充汽閥(3)、旁通閥(4)、放汽閥(5)、過(guò)熱蒸汽管路(6)、回收裝置(7)、蒸汽一動(dòng)力轉(zhuǎn)換設(shè)備(8)、閥前壓力傳感器(9)、蓄熱器內(nèi)壓力傳感器(10); 所述過(guò)熱蒸汽管路(6)設(shè)有兩個(gè)分支，一個(gè)分支連接充汽閥(3)，充汽閥(3)連通到船用蓄熱器(2)內(nèi)部;一個(gè)分支管路連接旁通閥(4)，旁通閥(4)后接回收裝置(7); 所述閥前壓力傳感器(9)安裝在過(guò)熱蒸汽管路(6)分支前的管路上； 閥前壓力傳感器(9)、蓄熱器內(nèi)壓力傳感器(10)和上位機(jī)、PLC控制柜連接；閥前壓力傳感器(9) 一端在閥前管路內(nèi)部，另一端通過(guò)信號(hào)線與控制器相連； 充汽閥(3)、旁通閥(4)、放汽閥(5)過(guò)信號(hào)線PLC控制柜相連，由上位機(jī)輸出信號(hào)經(jīng)PLC控制器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)充汽過(guò)程控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法，其特征在于，所述充汽閥(3)、旁通閥(4)通過(guò)控制器中PID控制器線性控制兩者的開(kāi)啟與關(guān)閉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法，其特征在于，充汽過(guò)程以閥前壓力為調(diào)節(jié)目的。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用供汽系統(tǒng)充汽控制方法，其特征在于，當(dāng)船用蓄熱器內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值后，調(diào)節(jié)旁通閥開(kāi)啟低限值和充汽閥關(guān)閉延遲時(shí)間可減小閥前壓力波動(dòng)，參數(shù)隨著運(yùn)行工況變化而改變。
【文檔編號(hào)】B63H21/08GK105947164SQ201610265121
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】張國(guó)磊, 曾帥, 宋福元, 李彥軍, 孫寶芝, 楊龍濱, 李曉明, 張鵬, 韓懷志, 馬彪, 張曉宇, 闕晨宇
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)