一种锅炉给水pH自动控制装置及控制方法
阅读说明：本技术 一种锅炉给水pH自动控制装置及控制方法 (Automatic control device and control method for boiler feed water pH ) 是由 谢宙桦 黄万启 张洪博 黄善锋 刘涛 张瑞 齐超 刘铁勇 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种锅炉给水pH自动控制装置及控制方法,装置包括：氨水罐、凝结水加氨计量泵、PLC控制器和省煤器入口电导率在线仪表；所述氨水罐通过管道连通凝结水泵出口的第一管道加氨点,管道上设置有凝结水加氨计量泵；与锅炉给水系统的省煤器入口连通的第二管路上设置省煤器入口电导率在线仪表；PLC控制器电连接凝结水加氨计量泵、省煤器入口电导率在线仪表。该装置控制省煤器入口电导率的达到稳定,即满足锅炉给水pH的控制要求。(The invention discloses a boiler feed water pH automatic control device and a control method, wherein the device comprises: the system comprises an ammonia water tank, a condensed water ammonia adding metering pump, a PLC (programmable logic controller) and an economizer inlet conductivity online instrument; the ammonia water tank is communicated with a first pipeline ammoniation point at the outlet of the condensate pump through a pipeline, and a condensate ammoniation metering pump is arranged on the pipeline; a second pipeline communicated with an economizer inlet of the boiler water supply system is provided with an economizer inlet conductivity online instrument; the PLC is electrically connected with the condensed water ammonia adding metering pump and the economizer inlet conductivity online instrument. The device controls the conductivity of the coal economizer inlet to be stable, namely, the control requirement of the pH value of the boiler feed water is met.)
技术领域
本发明涉及锅炉给水pH加氨控制技术领域，特别是涉及一种锅炉给水pH自动控制装置及控制方法。
背景技术
锅炉给水pH控制是电厂化学系统中的重要部分，通过向给水管道内加入氨水，提高给水的pH值，是防止给水对金属腐蚀的最经济实用的办法。锅炉给水的pH值与其自身的电导率存在相应的线性关系pH＝8.57+lgSC，可以使用可靠性高的电导率作为指标，通过控制给水的电导率稳定，就能够有效的防治给水管路金属的腐蚀。
目前电厂通过在凝结水母管出口和除氧器出口对给水进行两点加氨，均为人工手动，单纯的依靠给水pH指标人工调节修改加氨泵频率，由于两点加氨的相互扰动和pH指标的滞后性过大，导致给水pH水质指标不稳定，使得锅炉给水管道存在一定的设备腐蚀风险。
由于绝大多数火电厂存在调峰运行和负荷波动的工况，因此人为手动的调整加氨量无法满足上述负荷波动工况的要求，导致给水pH不稳定，不仅降低了机组运行的安全性，也加大了运行人员操作加氨计量泵的难度。鉴于此，需要有一种锅炉给水pH自动控制装置及控制方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种锅炉给水pH自动控制装置及控制方法，该装置在外界因素发生变化时，无需设置大量参数，且便于运行人员操作，将锅炉给水的pH保证稳定。
为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种锅炉给水pH自动控制装置，包括：氨水罐、凝结水加氨计量泵、PLC控制器和省煤器入口电导率在线仪表；
所述氨水罐通过管道连通凝结水泵出口的第一管道加氨点，管道上设置有凝结水加氨计量泵；与锅炉给水系统的省煤器入口连通的第二管路上设置省煤器入口电导率在线仪表；PLC控制器电连接凝结水加氨计量泵、省煤器入口电导率在线仪表。
作为本发明的进一步改进，所述凝结水加氨计量泵入口和出口的管道上分别设置凝结水加氨计量泵入口球阀和凝结水加氨计量泵出口球阀。
作为本发明的进一步改进，所述PLC控制器连接触摸显示屏。
作为本发明的进一步改进，所述省煤器入口电导率在线仪表通过测量管道与第二管路连通，测量管道的出口引入回收池。
一种锅炉给水pH自动控制装置的控制方法，包括以下步骤：
所述PLC控制器根据省煤器入口电导率在线仪表获取省煤器入口电导率值，通过设定的电导率值和实际电导率值差值，控制凝结水加氨计量泵的启动或关闭，从而控制了给水pH。
作为本发明的进一步改进，作为本发明的进一步改进，具体包括：
设置PLC控制器中省煤器入口电导率设定值，设置PI初始参数，PI初始参数包括比例系数、积分系数；省煤器入口电导率仪表采集回来实时信号后，与省煤器入口电导率设定值进行比较，输入RBF-PI控制方法中，得出凝结水加氨计量泵的控制频率；同时将上一时刻的省煤器入口电导率和设定值之间的差值e(k-1)和此时刻的差值e(k)输入至RBF-PI控制方法中，动态优化PI控制参数，使得RBF-PI控制器的动态最优，保证省煤器入口电导率达到期望值，从而控制锅炉给水pH。
作为本发明的进一步改进，具体包括：
设k时刻系统控制误差为
e(k)＝rin(k)-y(k)
PI控制器采用增量式算法，控制器的两个输入为
设RBF神经网络整定PI控制器的性能指标函数为
由梯度下降法得出Kp,Ki的调整量为
式中，ηp,ηi——分别代表比例和积分的学习率；——Jacobian信息，即被控对象的输出对控制输入的灵敏度函数，用下式来表示
基于以上过程，PI控制器的输出为
u(k)＝u(k-1)+Kpx1(k)+Kix2(k)
其中rin(k)为设定值，Kp为比例系数，Ki为积分系数，u(k)为控制量即凝结水加氨加量泵频率指令。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
本发明装置通过在凝结水泵出口处，使用凝结水加氨计量泵，对锅炉给水管道进行加氨水。采样部分设计在省煤器入口增加在线电导率表，对锅炉给水进行电导率在线测量，该装置在外界因素发生变化时，无需设置大量参数，且便于运行人员操作，将锅炉给水的pH保证稳定。
进一步，通过公式pH＝8.57+lgSC，转换为给水pH值。PLC控制器使用RBF-PI算法，降低了锅炉给水加氨系统的滞后性，无需人工调整PI参数，RBF-PI算法可以根据历史数据动态的调整PI参数，使凝结水加氨计量泵频率动态改变，从而在锅炉给水系统工况发生变化时，准确的改变锅炉给水的加氨量。该装置简单实用且控制锅炉给水的电导率准确度高，从而保证锅炉给水pH值的稳定,满足锅炉给水pH的要求。
本发明方法解决了锅炉给水加氨滞后性大的控制问题，在PLC控制器内使用的RBF-PI控制算法，使用上一采样时刻和此时电导率实际值和期望值的差值e(k-1)和e(k)，作为神经网络RBF的输入端，通过神经网络RBF的计算，动态的修改PI控制器的参数，包括比例系数P、积分系数I，从而得到RBF-PID控制器的最优输出值，作用于凝结水加氨计量泵频率，减少了运行人员工作量，保证了发电机组运行的安全性和经济性。
附图说明
图1锅炉给水pH自动控制装置；
图2锅炉给水pH自动控制装置RBF-PI控制方法。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，锅炉给水pH自动控制装置，包括：与锅炉给水系统的凝结水母管连通的第一管路，与锅炉给水系统的省煤器入口连通的第二管路，氨水罐1、凝结水加氨计量泵3、PLC控制器6和省煤器入口电导率在线仪表7；
氨水罐1底部通过管道连通凝结水泵出口的管道加氨点，管道上设置有凝结水加氨计量泵3，凝结水加氨计量泵3入口和出口的管道上分别设置凝结水加氨计量泵入口球阀2和凝结水加氨计量泵出口球阀4；与锅炉给水系统的省煤器入口连通的管路上设置有省煤器入口电导率在线仪表7；PLC控制器6连接凝结水加氨计量泵3、省煤器入口电导率在线仪表7。
所述PLC控制器6连接触摸显示屏5，显示屏可以用于输入数据和显示数据。配比有输入装置，如鼠标和键盘，或者触摸显示屏。
作为优选实施例，所述PLC控制器根据省煤器入口电导率在线仪表7获取省煤器入口电导率值，通过设定的电导率值和实际电导率值差值，控制凝结水加氨计量泵3的启动或关闭。PLC控制器仅仅根据与设定值比较，进行控制。可以不采用复杂的算法，仅仅通PLC控制器的基本功能即可。
优选地方案，为了实现精确控制，所述PLC控制器包括RBF-PI控制模块，所述RBF-PI控制用于控制省煤器入口电导率值，通过设定的电导率值和实际电导率值差值，滚动的优化PI控制参数，保证省煤器入口电导率达到期望值，从而控制了给水pH。
一种锅炉给水pH自动控制装置RBF-PI控制方法，包括以下步骤：
在触摸屏5设置省煤器入口电导率设定值，设置PI初始参数，PI初始参数包括比例系数、积分系数。省煤器入口电导率仪表采集回来实时信号后，与省煤器入口电导率设定值进行比较，输入RBF-PI控制方法中，得出凝结水加氨计量泵3的控制频率，同时将上一时刻的省煤器入口电导率和设定值之间的差值e(k-1)和此时刻的差值e(k)输入至RBF-PI控制方法中，动态优化PI控制参数，保证RBF-PI控制器的动态最优，保证省煤器入口电导率达到期望值，从而控制锅炉给水pH。
RBF-PI控制算法使用西门子SMART S7-200 PLC控制器的STL语言实现。
RBF-PI控制算法的结构框图如图2所示。利用RBF神经网络在线辨识获取梯度信息，基于该梯度信息对PI控制器的参数在线自适应调整，达到进一步改善系统控制性能的目的。
设k时刻系统控制误差为
e(k)＝rin(k)-y(k)
PI控制器采用增量式算法，控制器的两个输入为
设RBF神经网络整定PI控制器的性能指标函数为
由梯度下降法得出Kp,Ki的调整量为
式中，ηp,ηi——分别代表比例和积分的学习率；——Jacobian信息，即被控对象的输出对控制输入的灵敏度函数，可用下式来表示
基于以上过程，PI控制器的输出为
u(k)＝u(k-1)+Kpx1(k)+Kix2(k)
其中rin(k)为设定值，Kp为比例系数，Ki为积分系数，u(k)为控制量即凝结水加氨加量泵频率指令。
下面结合附图1和附图2对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
实施例
如附图1所示，投运锅炉给水pH自动控制装置时，打开凝结水加氨计量泵入口球阀2和凝结水加氨泵计量泵出口球阀4，在触摸屏5上设置省煤器入口电导率设定值后，启动凝结水加氨计量泵3，点击自动按钮，即可将锅炉给水pH自动控制装置投入自动。
如附图2所示，为了实现精确动态控制，本发明给出了优选实施例，设置RBF-PI初始参数Kp为比例系数，Ki为积分系数，根据实时采集的电导率误差e(k-1)和此时刻的差值e(k)，动态优化Kp为比例系数，Ki为积分系数，同时计算此时凝结水加氨计量泵的频率，使得省煤器入口电导率达到设定值，从而满足锅炉给水pH的控制要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
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